Ynd11與Dyn11變壓器短路電流的一種簡(jiǎn)便分析方法

梁 剛，李能昌，李家漢，張 歡，肖 闖，駱佳勇

(中國(guó)長(zhǎng)江電力股份有限公司白鶴灘水力發(fā)電廠，四川 寧南 615400)

電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，確定故障類(lèi)型及故障位置的快慢直接關(guān)系到故障處理的快慢[1]，而電力系統(tǒng)中普遍存在的變壓器會(huì)使故障分析變的較為復(fù)雜，目前電力系統(tǒng)故障普遍采用對(duì)稱(chēng)分量法進(jìn)行分析，但該方法涉及相量分解和角度轉(zhuǎn)換，運(yùn)算過(guò)程非常復(fù)雜[2]。本文介紹了一種簡(jiǎn)便的變壓器短路電流分析方法，通過(guò)電流在變壓器繞組中的傳變特性來(lái)進(jìn)行分析，該方法沒(méi)有復(fù)雜的計(jì)算過(guò)程，更易于理解和掌握，為一線(xiàn)運(yùn)維人員分析和處理故障提供了一種簡(jiǎn)便的分析方法。

1 變壓器故障分析約定條件

為了便于分析，做如下約定[3]：

1)忽略負(fù)荷電流；

2)電流正向定義采用減極性標(biāo)注，且假定Y/y側(cè)故障時(shí)，電源在d/D側(cè)；d/D側(cè)故障時(shí)，電源在Y/y側(cè)。忽略變壓器勵(lì)磁電流，且變壓器變?yōu)?；

根據(jù)以上關(guān)于電流方向和大小的約定簡(jiǎn)化條件，利用上述變壓器繞組電流的傳變特性，將同一繞組兩側(cè)短路電流的大小和方向表示出來(lái)[4]，從而得到變壓器兩側(cè)每相電流與短路電流的關(guān)系。

2 Ynd11變壓器短路電流特征分析

2.1 Y側(cè)單相接地

2.2 Y側(cè)相間短路

2.3 d側(cè)相間短路

綜上所述，對(duì)于Ynd11變壓器，當(dāng)Y側(cè)相間短路時(shí)，d側(cè)對(duì)應(yīng)于Y側(cè)短路的兩相中超前相的電流大小是其余兩相電流的2倍，且方向與其余兩相相反；d側(cè)相間短路時(shí)，Y側(cè)對(duì)應(yīng)于d側(cè)短路的兩相中滯后相的電流大小是其余兩相電流的2倍，且方向與其余兩相相反[5]，本結(jié)論適用于Ynd11變壓器中任意兩相相間短路故障。

3 Dyn11變壓器短路電流特征分析

3.1 y側(cè)單相接地

3.2 y側(cè)兩相短路

3.3 D側(cè)兩相短路

綜上所述，對(duì)于Dyn11變壓器，當(dāng)y側(cè)相間短路時(shí)，D側(cè)對(duì)應(yīng)于y側(cè)短路的兩相中滯后相(與上文同理，不再贅述)的電流大小是其余兩相的2倍，且方向與其余兩相相反；D側(cè)相間短路時(shí)，y側(cè)對(duì)應(yīng)于D側(cè)短路的兩相中超前相的電流大小是其余兩相的2倍，且方向與其余兩相相反，同樣本結(jié)論適用于Dyn11變壓器中任意兩相相間短路故障。

4 案例分析

某電站站內(nèi)400 V負(fù)荷通過(guò)Dyn11變壓器從10 kV 母線(xiàn)取電，變壓器低壓側(cè)400 V負(fù)荷的投切通過(guò)電子脫扣器(不具有錄波功能)控制。某日，該負(fù)荷所用變壓器的10 kV饋線(xiàn)保護(hù)裝置A相定時(shí)限過(guò)流保護(hù)動(dòng)作，保護(hù)裝置故障波形如圖1所示。從波形可以看出，故障時(shí)故障電流較大，但三相電壓基本對(duì)稱(chēng)，只有A相電壓略有降低，故初步推斷故障發(fā)生在變壓器低壓側(cè)。仔細(xì)分析發(fā)現(xiàn)A相電流大小約為C相電流的2倍，且A、C相電流相位相差180°，基本符合Dyn11變壓器y側(cè)ac兩相相間短路故障的特征。

圖1 饋線(xiàn)保護(hù)裝置故障錄波圖

根據(jù)以上分析，現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員迅速對(duì)該線(xiàn)路所帶400 V 負(fù)荷展開(kāi)排查，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)檢查發(fā)現(xiàn)一臺(tái)臺(tái)車(chē)集電器a相集電器與c相滑線(xiàn)槽接觸，導(dǎo)致ac相發(fā)生相間短路故障，故障點(diǎn)處集電器和滑線(xiàn)槽均出現(xiàn)不同程度燒傷，與以上分析相符。維護(hù)人員手動(dòng)斷開(kāi)該負(fù)荷電子脫扣器，并確認(rèn)其他400 V負(fù)荷正常后，合上該10 kV 饋線(xiàn)柜斷路器，其他條線(xiàn)路負(fù)荷供電很快恢復(fù)正常。

事后分析發(fā)現(xiàn)，該負(fù)荷電子脫扣器定值設(shè)置過(guò)大，導(dǎo)致了10 kV饋線(xiàn)保護(hù)裝置越級(jí)跳閘，擴(kuò)大了停電范圍，由于故障點(diǎn)距離10kV饋線(xiàn)保護(hù)裝置安裝處較遠(yuǎn)(進(jìn)一步印證了故障時(shí)電壓變化較小的推斷)，給故障的定位和處理造成了一定困難，但通過(guò)維護(hù)人員快速準(zhǔn)確的分析，很快恢復(fù)了對(duì)非故障線(xiàn)路負(fù)荷的供電，降低了故障造成的損失。由此可見(jiàn)，熟練掌握簡(jiǎn)便的變壓器短路電流分析方法對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維人員非常重要。

5 結(jié) 語(yǔ)

通過(guò)上述變壓器兩側(cè)故障電流特征分析，可以發(fā)現(xiàn)：

1)本文介紹的分析方法的簡(jiǎn)單易掌握，一線(xiàn)維護(hù)

人員應(yīng)反復(fù)研讀，熟練掌握，在遇到相關(guān)故障時(shí)即可靈活應(yīng)用，快速判斷故障類(lèi)型及可能的故障點(diǎn)；

2)該分析方法在應(yīng)用過(guò)程中一定要注意遵循變壓器繞組電流的傳變特性，通過(guò)故障側(cè)電流推導(dǎo)出繞組電流，再利用繞組電流推導(dǎo)出非故障側(cè)相電流或線(xiàn)電流的特征，或者根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)變壓器各側(cè)電流特征推斷出故障類(lèi)型及可能的故障點(diǎn)；

3)該分析方法可適用于各類(lèi)型變壓器故障分析，可以通過(guò)建立仿真模型等方法進(jìn)行推廣使用，例如將文中分析方法做成仿真軟件，在故障時(shí)，只需輸入故障變壓器類(lèi)型與各側(cè)電流幅值相位，即可快速分析出故障類(lèi)型及可能的故障范圍，具有廣泛的實(shí)用價(jià)值。