柳 杰，李沛彧

（1.国网太原供电公司，山西 太原 030012；2.山西科电电力设计有限公司，山西 太原 030001）

配电变压器三相不平衡调节新技术应用与研究

柳 杰1，李沛彧2

（1.国网太原供电公司，山西 太原 030012；2.山西科电电力设计有限公司，山西 太原 030001）

配电变压器三相不平衡运行状态在实际生产中是无法避免的，如何实时动态调节，对降低配网损耗、改善配网电能质量有着重大意义。详细分析了配电变压器不平衡补偿新技术的优势及特点，并以国网太原供电公司兴南3号配电室1号变作为试验台区，通过实际运行数据，客观分析了该项补偿技术的可行性，充分证明了该项新技术的优越性。

配电变压器三相不平衡；电力系统；无功补偿

0 引言

近年来，随着社会经济的快速发展，配网负荷用电结构及用电量都发生了较大变化，用电负荷激增，配电变压器数量也大规模增长，与此同时配电变压器三相不平衡、功率因数低、电压质量不合格三方面问题已日益凸显，配网电能质量问题也日渐成为配网运维的主要问题之一[1]。

配电变压器三相不平衡治理的传统做法是人工调负荷，该项做法主要存在以下弊端：首先需要变台停电，减少企业供电量，而且可能引起客户投诉；其次人工调整工作量大，运维成本增加；最后人工调负荷后只能解决当前负荷情况下的不平衡，当负荷变动时又会出现不平衡现象，无法做到实时调整，不能保证全时段平衡。针对以上问题，国网太原供电公司在部分配电台区试点运用三相不平衡补偿装置，对配电变压器进行实时调整，优化电能质量[2]。

1 补偿装置简介

1.1 功能简介

配电变压器三相不平衡补偿装置采用实时数据采集和动态跟踪技术，实时监控台区电压、电流，对台区三相负荷不平衡、谐波、无功进行快速连续的补偿调整[3-4]。从而能够显著改善电网的电能质量，提高功率因数，治理三相不平衡，同时能够有效消除电压闪变和波动，抑制谐波污染。

1.2 应用范围

配电变压器三相不平衡补偿装置，采用模块化安装，可安装于不同容量的柱上变、箱变、配电室变压器低压出口侧或低压干线末端。

2 安装及检测方法

2.1 安装方法

配电变压器三相不平衡补偿装置一次回路通过A、B、C、N3根相线和1根零线并入配电变压器低压侧；二次回路通过CT采集A、B、C三相电流大小。每台装置共需一次线4根、二次线三相6根。接线示意图如图1所示。

装置内部是由电力电子器件构成的主电路，当系统出现三相不平衡时，装置吸收系统的交流电流进行整流，再逆变成交流补偿系统，达到重载相电流减小、轻载相电流增大，系统三相平衡的效果。

图1 装置接线原理示意图

2.2 检测方法及范围

配电变压器三相不平衡补偿装置能实时测量配电变压器的实际参数，如电压、电流、功率、功率消耗、不平衡和闪变、谐波和间谐波、瞬变、中断、快速电压变化，准确度等级达到0.1级。能对系统电压波动、闪变及电压的三相不平衡度进行检测，帮助定位、预测、防止和排除三相和单相配电系统的故障。

3 实例分析

3.1 试验台区配置情况

本文试验台区选取国网太原供电公司兴南3号配电室1号变台区，该台区试验前近1个月全天平均负载率约40%、最大不平衡度分别为40%、50%。

该台区共有16路支线，有9路支线带有负荷，负荷性质以居民与底商为主。台区共安装了3台装置，分别用于治理变压器出口、2号环网柜、3号环网柜支线三相电流不平衡、谐波问题。该变压器型号为：S9-500/10，低压台区表CT变比为1 500/5。

表1 试验台区运行监测三相不平衡度数据

3.2 装置投退前后三相不平衡度变化情况

表1为安装补偿装置后，运行监测到的三相不平衡度数据。由表1数据可知，装置退运时最大三相不平衡度均值为39.92%，投运时为1.71%；装置退运时全时段平均三相不平衡度为22.08%，装置投运时为1.09%。装置投运后三相不平衡度大幅降低。

3.3 装置投退前后配电变压器零序电流变化情况

表2为试验台区运行期间全天平均零序电流数据，由表2数据可知，装置退运时均值为89.35 A，装置投运时均值为22.92 A。装置投运后零序电流大幅减小。

表2 试验台区运行监测零序电流数据

3.4 装置投退前后谐波变化情况

表3为试验台区运行期间谐波监测情况。由表3数据可知，装置投运后三相电压总谐波畸变率由6.3%、5.6%、5.7%分别降为2.7%、2.3%、2.4%；三相电流总谐波畸变率由8.2%、9.5%、7.8%分别降为3.2%、2.2%、2.6%，3次谐波含量由35.3 A降低到11.1 A；5次谐波含量由20.8 A降低到1.8 A。投运后系统谐波含量明显降低。

表3 装置投退前后电压、电流谐波变化情况

3.5 装置投退前后功率因数变化情况

装置投退前后功率因数变化较小，装置退出时功率因数平均值为0.971 6，投运后为0.976 9，说明该装置对功率因数有一定程度提升，但不明显。这是因为变台负荷为居民与底商，功率因数在安装装置前就比较高。

4 结束语

针对传统配电变压器三相不平衡人工调负荷方式，需要变台停电，运维成本大且只能解决当前负荷情况下的三相不平衡状态，不能做到全时段调整的弊端，配电变压器三相不平衡补偿装置新技术，采用实时数据采集和动态跟踪技术，实时监控台区电压、电流，对台区三相负荷不平衡、谐波、无功进行快速连续的补偿调整。从而显著地改善电网的电能质量，提高功率因数、治理三相不平衡、消除电压闪变和波动、抑制谐波污染。

[1] 杨云龙，王凤清.配电变压器三相不平衡运行带来的附加损耗、电压偏差及补偿方法 [J].电网技术，2004，28(8)：73-76.

[2] 范斌，孟文博，徐正光.三相非对称系统对称化补偿的研究[J].微计算机信息，2007，23(19)：294-295.

[3] 王焕，王永强.低压无功补偿装置的探讨 [J].电气制造，2008(12)：60-62.

[4] 张永军，孟文博，赵积春，等.三相不平衡与无功功率综合补偿系统的研究 [J].电工技术杂志，2004(12)：63-65.

Research on the Application of Three-phase Unbalance Regulation Technology for Distribution Transformer

LIU Jie1,LI Peiyu2
（1.State Grid Taiyuan Power Supply Company,Taiyuan,Shanxi030012,China; 2.Shanxi Kedian Power Design Co.,Ltd.,Taiyuan,Shanxi030001,China）

Three-phase unbalanced operation of distribution transformer can't be avoided in the actual production.Dynamic regulation is of great significance to reduce the loss of distribution network and improve the power quality of distribution network.This paper analyzes the advantages and characteristics of the distribution transformer unbalance compensation device.This new technology is applied in Taiyuan Power Supply Company to do an experimental study,and according to the actual operation data,the feasibility of the compensation technologyis analyzed objectivelyand the superiorityofthe newtechnologyis fullyproved.

three-phase unbalance ofdistribution transformer;power system;reactive power compensation

TM761

B

1671-0320（2017）04-0032-03

2017-05-08，

2017-05-22

柳 杰（1987），男，山西和顺人，2012年毕业于西南交通大学电力系统及其自动化专业，硕士，工程师，从事配电网运维管理等工作；

李沛彧（1994），女，山西太原人，2016年毕业于山西大学高电压技术专业，从事电力系统研究与设计等工作。