基于一起配電變壓器非全相運(yùn)行案例計(jì)算分析

屈乾達(dá)

摘 要：配電變壓器在電力系統(tǒng)中占有非常重要的一席之地，但是經(jīng)常出現(xiàn)由于外力破壞，配電變壓器的缺相情況常有發(fā)生，一旦配電變壓器存在缺相的情況，就會(huì)將導(dǎo)致其無(wú)法正常運(yùn)行。當(dāng)缺相運(yùn)行發(fā)生后，嚴(yán)重會(huì)影響其三相電流電壓的不平衡性，并且出現(xiàn)負(fù)序分量，當(dāng)存在直接中性點(diǎn)接地時(shí)候，還會(huì)出現(xiàn)過(guò)零序電流分量，當(dāng)非全相運(yùn)行時(shí)間過(guò)久，即造成變壓器內(nèi)部的金屬部件溫度過(guò)高，線圈壽命變短，絕緣熱老化現(xiàn)象加重，影響其使用壽命。

關(guān)鍵詞：配電變壓器；缺相；案例

配電變壓器的用途廣泛，種類(lèi)繁多。在現(xiàn)代化的工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活中用到的電能，有發(fā)電廠供給，需經(jīng)遠(yuǎn)距離傳輸，到達(dá)各廠礦、用戶(hù)，在傳輸一定功率的電能時(shí)，傳輸電壓越高，所需電流越小，損耗正比于電流的平方，所以用較高的電壓傳輸電能，可大大降低傳輸過(guò)程中的電壓降和損耗，要制造高電壓的發(fā)電機(jī)，技術(shù)上還很困難，因此需要配電變壓器將發(fā)電廠發(fā)出的電能升高傳輸，用電端將電壓降低使用。在電力系統(tǒng)中，由于電網(wǎng)內(nèi)部存在多種電壓等級(jí)，這就需要各種規(guī)格電壓等級(jí)和容量的配電變壓器來(lái)連接。由此可見(jiàn)，配電變壓器的地位十分重要，這就要求其性能要好，運(yùn)行安全可靠。

1 配電變壓器損耗

與眾多大型變壓器一樣，配電變壓器的損耗主要磁滯損耗和渦流損耗以及繞組里面銅損耗，只要配電變壓器帶電，鐵耗即存在，只要有負(fù)載電流通過(guò)，就會(huì)產(chǎn)生電阻損耗，即繞組銅耗，它隨負(fù)荷變化而增減。雜散損耗主要指配電變壓器運(yùn)行產(chǎn)生漏磁通，將在金屬結(jié)構(gòu)中，如夾件、油箱及拉板等產(chǎn)生損耗。一般來(lái)說(shuō)，銅損與負(fù)荷的大小有關(guān)，直接與負(fù)載電流的大小相關(guān)，電流越大，流過(guò)的電阻也越大，對(duì)應(yīng)的流過(guò)電阻的產(chǎn)生發(fā)熱量越高，另外一方面，造成的發(fā)熱量直接增大，使其絕緣損耗也增大。而鐵損與變壓器的負(fù)載關(guān)系不大，只要與磁通有關(guān)，只要變壓器運(yùn)行，其鐵損大致是相似的。所以大都學(xué)者對(duì)研究配電變壓器的油流和溫升分布，對(duì)于提高配電變壓器的運(yùn)行效率和可靠性具有非常重要的意義。

目前大部分學(xué)者是使用解析公式和半經(jīng)驗(yàn)公式的時(shí)域法對(duì)配電變壓器損耗的計(jì)算，以及還有正交分解合成法，但都有一定的局限性。對(duì)于已制成的配電變壓器，還可通過(guò)空載試驗(yàn)和短路試驗(yàn)獲得配電變壓器空載損耗即鐵耗。以及后期隨著計(jì)算機(jī)軟件的發(fā)展，發(fā)展有2D有限元法，可以通過(guò)建立模型對(duì)大小變壓器 2D靜態(tài)場(chǎng)和瞬態(tài)場(chǎng)仿真進(jìn)一步得出損耗值。還可以耦合求得溫度、渦流分布情況。

2 配電變壓器缺相運(yùn)行

配變主要的接線方式有△/Y0-11接線和Y/Y0-12接線，對(duì)應(yīng)發(fā)生了相應(yīng)的短路情況，其分析原理與方法也不是一樣的。配變?nèi)毕鄥^(qū)域可能在高壓測(cè)也可能在低壓側(cè)。因?yàn)?，大部分缺相發(fā)生在高壓側(cè)，因此，本文對(duì)實(shí)踐中一起△/Y0-11接線方式高壓側(cè)缺相分析，為實(shí)踐配變運(yùn)行提供一個(gè)參考。

當(dāng)B相發(fā)生斷線時(shí)候，CA線間電壓UCA不變，A、B相和B、C相間共同承擔(dān)反向線電壓UCA。因?yàn)椋珺相的電流為零，則IA=-IC，即A相電流與C相電流大小相等方向相反。A、B 兩鐵心柱中磁通由本相電流磁通和其余兩相磁通疊加形成。其中A、B相負(fù)載磁通大小相等，它們?cè)诟髯澡F心柱中加強(qiáng)本相磁通，而在C相鐵心柱中，它們的磁通分量互相抵消，C相鐵心柱中只有相電流ICA產(chǎn)生的磁通。對(duì)于△/Y0- 11 聯(lián)接的配電變壓器，高壓△側(cè)零序電流只能在相電流內(nèi)部形成環(huán)流，線電流中沒(méi)有零序電流，并且零序電流不能感應(yīng)到低壓側(cè)。由上分析可知，高壓側(cè)B相斷線邊界條件為：

3 配電變壓器電纜出線注意事項(xiàng)

配電變壓器電纜從室外進(jìn)入室內(nèi)的入口處，以及其它的電纜接頭處、與主控室進(jìn)口、電纜溝等地方，都應(yīng)該采取有效的阻燃、分隔的方法，以防發(fā)生火災(zāi)的時(shí)候造成電纜全部燒毀，通?？梢栽陔娎|孔洞的地方塞防火泥，并且采用合格的防火材料進(jìn)行堵截，損傷的阻火墻，應(yīng)及時(shí)恢復(fù)封堵，對(duì)不符合規(guī)定的地方要即時(shí)處理，以防留下隱患。同時(shí)要對(duì)電纜進(jìn)行熱穩(wěn)定校驗(yàn)、動(dòng)力試驗(yàn)以及絕緣耐壓試驗(yàn)等，對(duì)不能滿(mǎn)足要求的應(yīng)立即采取措施。在運(yùn)行值班人員值班過(guò)程中，應(yīng)即時(shí)對(duì)電纜溝、電纜夾層的巡視檢查，對(duì)電纜特別是電纜中間頭加強(qiáng)監(jiān)視，當(dāng)出現(xiàn)露皮、鼓包、異常糊味等情況，并加強(qiáng)定期進(jìn)行紅外測(cè)溫次數(shù)，縮短巡視周期，按規(guī)定進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)。同時(shí)電纜應(yīng)采取全絕緣措施，全面封裝，做好防雷擊，短路等措施，并禁用重合閘。

4 結(jié)論

眾所周知，配電變壓器在用戶(hù)輸電線路上，允許其單相接地運(yùn)行一段時(shí)間，國(guó)標(biāo)要求是2小時(shí)，但是一旦出現(xiàn)單相接地情況，如何去準(zhǔn)確的處理去改善變壓器的運(yùn)行環(huán)境，這是很重要的，如何對(duì)其出現(xiàn)的單相接地進(jìn)行有效的電壓電流分析，是目前急待解決的一大課題，。本文就經(jīng)常出現(xiàn)的配電變壓器缺相運(yùn)行的相關(guān)情況提出具體計(jì)算方法，為運(yùn)行值班人員作出參考。

參考文獻(xiàn)：

[1]包博，劉鵬，王闖，謝天喜，李靖，李旭.大型電力變壓器磁場(chǎng)分布及渦流損耗優(yōu)化研究[J].變壓器，2012，49（3）.

[2]辜承林，周克定，李朗如.電力變壓器鐵芯磁場(chǎng)和損耗分布的三維數(shù)值方法與實(shí)施[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，1992，12（5）.

[3]朱占新，謝德馨，張艷麗.大型電力變壓器三維漏磁場(chǎng)與結(jié)構(gòu)件損耗的時(shí)域分析[J].中國(guó)電機(jī)工程學(xué)報(bào)，2012，32（9）.

[4]劉東升，張俊杰，趙峰，張喜樂(lè)，程志光.特高壓特大容量變壓器三維渦流場(chǎng)計(jì)算和防止局部過(guò)熱技術(shù)的研究[J].變壓器，2009，46（9）.

[5]秦大為，封春波.變壓器空載損耗中的磁滯損耗和渦流損耗的區(qū)分[J].變壓器，2007，44（9）.