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三相不平衡对变压器运行的影响

发表日期:2014-05-23 02:18:11   所属分类:电阻柜技术百科   浏览 3348 次

我国的6~10kV配电变压器大多采用YynO连接型式,低压配电网釆用三相四线制(TT或TN-C-S系统)或三相五线的TN-S系统,负荷包括三相用电设备和单相用电设备(有接相电压或线电压)。若三相负荷不平衡,将对变压器的运行带来不安全和不经济。

在三相不平衡电压作用下,对配电变压器产生如下影响:

1、变压器损耗增加

YynO接线的配电变压器采用三铁心柱结构,对于变压器二次侧的正序和负序电流,其一次侧有相应的电流来取得磁动势的平衡,但零序电流仅在二次侧存在(有中性线),而一次侧无中性线不存在零序电流。因此二次侧的零序电流完全是励磁电流, 产生的零序磁通不能在铁心中闭合,需通过油箱的金属外壳和金属夹件闭合,从而在油箱的金属外壳和金属夹件等附件中发热, 产生铁损。由于Yyn0接线的配电变压器的零序电阻比正序电阻大得多,如一台315kVA变压器的零序电阻比正序电阻大15倍。可见,零序电流产生的附加铁损较大。

除了三相不平衡电压产生附加铁损外,尚有绕组的附加铜损。

三相不平衡电压产生的损耗Pf1=(Ia的平方+Ib的平方+Ic的平方)R*10负三次方。式中Ia、Ib、Ic分别为三相负荷电流;R---变压器二次绕组电阻。

三相不平衡电压产生的损耗Pf2=3[(Ia+Ib+Ic)/3]的平方R*10负三次方。

三相不平衡时的附加铜损△P1=Pf1-Pf2={[(Ia-Ib)平方+(Ia-Ib)平方+(Ib-Ia)的平方]/3}R*10的负三次方。

2、中性点电位偏移

在变压器低压侧中性点直接接地的三相四线制系统中,三相负荷不平衡会使变压器中性点产生偏移。

设电源的三相电压分别为Uan、Ubn、Ucn,三相负荷的电导分别为

Ya=1/Za、Yb=1/Zb、Yc=1/Zc、Yn=1/Zn

式中Za、Zb、Zc和Zn---分别为三相负荷阻抗和中性线阻抗。

根据电工学原理:中性点偏移程度可用电源中性点(N)和负荷中性点(N')之间的电压Unn'表示,见图1-25.

Unn'计算公式为:Unn'=UanYa+UbnYb+UcnYc/Ya+Yb+Yc+Yn

中性点偏移的结果是负荷侧三相电压不平衡,负荷小的相电压高于额定电压,负荷大的相电压低于额定电压。三相负荷不平衡度越大,中性点偏移越严重,危害性越大。(相关产品:中性点接地电阻柜

3、变压器输出功率降低

变压器输出功率是以三相负荷平衡为设计依据。运行时其输出功率,只能以最大相电流为限(过载另有规定),因而三相负荷不平衡就会降低额定容量的利用率。如一台315kVA配电变压器其二次额定电流为455A,若三相负荷电流分别为455、228、 228A,则变压器额定容量的利用率只有67%。

4.危及变压器安全运行和降低寿命

在三相不平衡电压作用下,由于零序电流产生附加损耗,使变压器运行温度升高。如我地区一台10/0.4kV, YynO接线,额定电流为23/576A的400kVA变压器供一台300kW工频感应电炉,该电炉为单相负荷,虽有负荷平衡装置组成三相平衡负荷。在预热期内电压为220V时,发现三相电流就存在不平衡,Ia= 130A、Ib=205A、Ic=130A。在熔炼期时,电源电压调到380V, Ia=208A、Ib=400A、Ic=210A。虽未超过额定电流, 运行不到一年,变压器B相高压线圈烧坏,原因是补偿电容有部分损坏,引起三相严重不平衡。

对YynO接线的变压器是我国常用的一种变压器,这类变压器有许多缺点,建议釆用Dynll接线的变压器,它有较多的优点:

(1)三次谐波电流可在D连接的高压绕组内形成回路,不会污染电网;

(2)Dynll接线的变压器承受的不平衡负荷能力可达到相电流的75%,远超过YynO接线的变压器的不平衡负荷能力可达到相电流的25%;

(3)Dynll接线的变压器零序阻抗远小于YynO接线的变压器零序阻抗,有利于切除单相接地故障。

因此,推广Dynll接线的变压器是很有必要。

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