配电变压器高压侧缺相空载运行分析

72电工电气(207No.)配电变压器高压侧缺相空载运行分析杨宇峰1，尤灵伟2，符有道1(1浙江英策电力工程有限公司，浙江衢州324000；2杭州交联电气工程有限公司，浙江杭州310011)配电变压器的故障或不正常运行直接影响国家的经济建设与城乡供电安全。高压供电回路一相断线造成配电变压器缺相运行的现象在运行实践中属常发性事故缺陷。文中旨在通过对高压一相断线后，配电变压器在空载运行状态下的高、低压侧回路电压变化的理论分析，梳理出低压侧相电压之间、相电压与线电压之间的客观关系，以便电气运行人员或抢修人员以此电压关系式为依据，快速判断事故原因，为快速恢复送电，减少事故缺陷损失提供理论技术依据。1配电变压器缺相空载运行电压分析由于联接组别为Dyn11的配电变压器较Yyn0有更多的优点，目前配电变压器的应用多以Dyn11为主，因此，文中以Dyn11联接组别配电变压器为研究对象，进行缺相空载运行电压分析。Dyn11联接组别配电变压器高、低压侧线圈联接方式及高压侧缺A相运行时电压电流方向，如图1所示。以配电变压器高压侧A相断线缺相后配电变压器空载运行(变压器低压侧总断路器为分闸状态)为研究对象进行分析。当外部电源A相缺相时，变压器高压侧线圈B、C相电压正常，由Dyn11联接组别配电变压器高压侧绕组的连接方式，作高压侧线圈运行等效电路图，如图2所示。由图2电路图可知，当A相缺相后，变压器高压侧运行电路为一个由电源UBC供电，高压侧绕组A、C相串联后再和B相绕组并联的电路。将配电变压器按照理想变压器特点进行电路分析，对于理想变压器，变压器各相绕组匝数相同、阻抗相等。由此，由电路理论计算高压侧线圈相电压、线电压之间关系可知：(1)UBC=UB=2UA=2UC；(2)UA=UC。文中规定回路中B相为高电位，C相为低电位，其回路中电流流向如图1、图2中所示。由于配电变压器的高、低压侧线圈共同绕在各相对应的磁柱上，由电磁感应原理和变压器原理可知，变压器低压侧各相上产生的感应电压分别由其同相的高压侧绕组中流过的电流产生的磁通感应而来，其大小符合变压器变比相关原理。根据配电变压器联接组别，作低压侧各相电压相量图如图3所示。其低压侧各相电压和线电压的大小关系可由其相量关系、高压侧电压大小推导而出，其之间关系IACIBBACIBCUBC图2等效电路图UboUao，Uco图3低压侧相电压相量图图1Dyn11联接方式及高压侧缺A相运行时电压电流方向IACAXIBBYIACCZIBCUBCaxbyczo高压侧低压侧配电变压器高压侧缺相空载运行分析7电工电气(207No.)为：(1)Ubo=2Uao=2Uco=Uao+Uco，Uao=Uco；(2)Uab=Uao+Ubo；(3)Ubc=Ubo+Uco；(4)Uca=│Uco-Uao│=0；(5)Ubo=UBC/3k。其中，k为变压器高、低压侧电压比。2配电变压器缺相空载运行实测分析某运行配电变压器在运行过程中，低压侧电压出现了异常情况，运行人员及时对低压侧总开关进行了分断处理。首先对变压器低压侧相电压和线电压进行了测量，测量数据如表1所示。此变压器高压侧在额定挡运行，其额定电压比为10/0.4kV，对表1测量数据之间进行比较，可得如下结果：(1)Ubo≠2Uao≠2Uco=Uao+Uco=124+106=230(V)；(2)Uab=355≈Uao+Ubo=124+230=354(V)；(3)Ubc=338≈Ubo+Uco=230+106=336(V)；(4)Uca=21≈│Uco-Uao│=18≠0(V)；(5)Ubo=UBC/3k≈10000/(25×1.732)=230(V)。通过以上测量数据分析结果可知，除Uao、Uco电压不相等且稍有差值之外，其余结果现象和配电变压器A相缺相空载运行的理论分析关系式结果非常相似，故初步判定此台变压器低压侧电压异常现象是由变压器高压侧电源进线回路A相断线引起，进线电源停电后，重点对A相回路进行检查，发现电源进线高压柜A相熔丝熔断，更换后恢复送电，变压器低压侧相电压、线电压经测量正常，变压器投运后运行正常。3配电变压器缺相空载运行实测Uao、Uco差值原因分析Uao、Uco电压实测值不相等且有一定差值，对其现象进行如下分析。缺陷分析时，以理想变压器进行理论分析，实际Uao、Uco电压之间的差别，在这里可认为是由制造工艺、变压器结构特点等因素引起的，当高压线圈A、C相串联组成一个回路后，其两个线圈分别承担外在电源的电压降，当两个线圈参数一致时，其电压大小相等，之和为电源电压大小。但是由于制造工艺、结构特点影响，A、C线圈阻抗值可能会产生非理想状态的关系，而是有一定的差别，这样，两个线圈电压之和虽然遵循受外在电源约束的规律，但各个线圈上因为阻抗大小的差异而产生电压的不相等。这样，根据电磁感应理论，其对各自相的低压线圈产生的感应电压也就一样存在大小不相等的情况。正常运行时，因为高压侧线圈为三角形连接，高压侧各相线圈都承担电源电压，且各相电压幅值相等，相位相差120°，低压侧感应电压受各自相高压侧电压约束，因此阻抗即使有少许差异，根据变压器变比原理，其在低压侧电压上表现不出来。由测量结果可知，Uao、Uco电压实测值虽不相等，但是其差值亦不会很大。4结语文中针对配电变压器高压侧A相缺相运空载行进行分析，梳理出变压器缺相空载运行状态下低压侧相电压、线电压之间的关系式(B相或C相缺相时，可同理类推)，通过实践验证，测量结果基本符合理论分析结果。根据配电变压器断线异常运行情况的常发性，文中的分析结果为运行、检修人员对缺相异常运行情况进行快速定性判断提供了理论依据和案例验证。收稿日期：2017-05-30表1测量数据相位aobocoabbcca电压/V12423010635533821配电变压器高压侧缺相空载运行分析线路架空地线感应电压测试分析[J].高电压技术，2009，35(8)：1802-1806.[4]林莘，李学斌，徐建源.特高压同塔双回线路感应电压、电流仿真分析[J].高电压技术，2010，36(9)：2193-2198.[5]李宝聚，周浩.1000kV同塔双回线路感应电压和电流的计算分析[J].电网技术，2011，35(3)：14-19.[6]高俊国，于平澜，李紫云，等.基于有限元法的电缆金属护套感应电压仿真分析[J].高电压技术，2014，40(3)：714-720.[7]赵博，张洪量.Ansoft12在工程电磁场中的应用[M].北京：中国水利水电出版社，2013.收稿日期：2017-07-04(上接第24页)