變壓器一側(cè)相間故障電壓變化分析

王艾婷

(云南電網(wǎng)公司怒江供電局，云南 怒江 673100)

變壓器一側(cè)相間故障電壓變化分析

王艾婷

(云南電網(wǎng)公司怒江供電局，云南 怒江 673100)

以某變電站YN，d11變壓器中壓側(cè)BC相及低壓側(cè)bc相間故障為例。通過公式計(jì)算、向量分析、及仿真模型驗(yàn)證，總結(jié)出YN，d11變壓器相間故障時，相電壓的變化規(guī)律。當(dāng)YN，d11其中一側(cè)相間故障時，結(jié)合電壓變化規(guī)律及現(xiàn)場波形記錄，能更加準(zhǔn)確、迅速地判斷出設(shè)備的故障情況，為現(xiàn)場贏得了寶貴的故障處理時間，保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

繼電保護(hù)；電壓；相間故障；主變模型

0 前言

某220 kV變電站進(jìn)行倒母線操作，操作合上某隔離開關(guān)，由于該隔離開關(guān)垂直連桿與抱箍緊固方式不合理，導(dǎo)致合閘不到位，拉開隔離開關(guān)進(jìn)行了第二次合閘，第二次手動合閘后，某隔離開關(guān)B相動靜觸頭接觸壓力及接觸面積均不足，接觸電阻較大。

B相動靜觸頭接觸不良導(dǎo)致的熱效應(yīng)逐漸累積，使得動靜觸頭產(chǎn)生熱熔現(xiàn)，產(chǎn)生間歇性的火花放電，并伴隨有大量煙霧。造成B、C相間短路。220 kV某變電站110 kV母差保護(hù)動作跳閘，跳開110 kV I母上所有運(yùn)行的斷路器。

通過故障錄波圖，從波形已經(jīng)可以清楚地判斷出保護(hù)裝置正確動作，故障發(fā)生在YN，d11的中壓側(cè)BC相故障，低壓 (d11側(cè))b相電壓消失。

以下通過對YN，d11變壓器相間故障進(jìn)行公式計(jì)算、向量分析、仿真模型全面、深入的研究?？偨Y(jié)出故障時電壓的變化規(guī)律，以便提高現(xiàn)場故障處理人員對故障的分析及處理能力，保證了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

1 YN側(cè)BC相短路

1.1 公式計(jì)算及向量分析

分析YN，d11接線組別變壓器不對稱故障時兩側(cè)電壓的關(guān)系，分析采用標(biāo)幺值，并省去標(biāo)幺符號 “?”。正序分量的電壓可以從變壓器的一側(cè)傳變到另一側(cè)，關(guān)于正序分量傳變，當(dāng)YN側(cè)短路故障時，關(guān)系式

式中：I.

A1為YN側(cè)流出變壓器正序電流標(biāo)幺值，XT1為變壓器正序阻抗標(biāo)幺值。

關(guān)于負(fù)序分量傳變，當(dāng)YN側(cè)短路故障時，關(guān)系式

式中：I.

A2為YN側(cè)流出變壓器負(fù)序電流標(biāo)幺值。XT2為變壓器正序阻抗標(biāo)幺值。[1-5]

1.1.1 BC相短路計(jì)算及分析

YN，d11接線變壓器在YN側(cè) BC相短路，

圖1 YN，d11在YN側(cè)BC相短路

當(dāng)YN側(cè)BC相短路時，YN側(cè)電壓向量關(guān)系，如圖2所示。[6-10]

圖2 YN側(cè)BC相短路電壓向量關(guān)系

當(dāng)YN側(cè)BC相短路時，YN側(cè)三相電壓計(jì)算公式為：

當(dāng)YN側(cè)BC相短路時，d側(cè)電壓向量關(guān)系，如圖3所示。

圖3 YN側(cè)BC相故障d側(cè)電壓向量關(guān)系

當(dāng)YN側(cè)BC相短路時，d側(cè)三相電壓計(jì)算公式為：

1.1.2 BC相短路仿真及分析

以某220 kV變電站某變壓器中低壓側(cè)YN，d11進(jìn)行PSCAD建模，故障模型如圖4所示，在模型中電流互感器變比高壓側(cè)是1 200/5，中壓側(cè)是2 400/5，低壓側(cè)是7 500/5。220 kV側(cè)為大電源，系統(tǒng)側(cè)阻抗相對于變壓器而言，忽略不計(jì)；110 kV側(cè)區(qū)外兩相故障，由變壓器供給短路點(diǎn)的電流不受110 kV側(cè)系統(tǒng)的影響。

圖4 YN側(cè)BC相故障模型

通過故障模型進(jìn)行仿真，在系統(tǒng)側(cè)阻抗相對于變壓器而言，忽略不計(jì)的情況下，在低壓側(cè)電壓波形如圖5所示：

圖5 YN側(cè)BC相故障低壓側(cè)電壓波形

通過故障仿真模型進(jìn)行仿真，其中壓側(cè)電壓波形如圖6所示：

圖6 YN側(cè)BC相故障中壓側(cè)電壓波形

圖6 波形所示與計(jì)算公式 (3)(4)(5)、圖2向量圖分析一致。

2 d側(cè)bc相短路

2.1 公式計(jì)算及向量分析

分析YN，d11接線組別變壓器不對稱故障時兩側(cè)電壓的關(guān)系，分析采用標(biāo)幺值，并省去標(biāo)幺符號 “?”。正序分量的電壓可以從變壓器的一側(cè)傳變到另一側(cè)，關(guān)于正序分量傳變，當(dāng)d側(cè)短路故障時，關(guān)系式

式中：I.

a1為d側(cè)流出變壓器正序電流標(biāo)幺值。

關(guān)于負(fù)序分量傳變，當(dāng)d側(cè)短路故障時，關(guān)系式

式中：I.

a2為d側(cè)流出變壓器負(fù)序電流標(biāo)幺值。

2.1.1 bc相短路公式計(jì)算及分析

如圖7所示YN，d11接線變壓器在d側(cè)bc相短路時，a相電壓滿足

圖7 YN，d11在d側(cè)bc相短路

d側(cè)bc相短路時，d側(cè)電壓向量關(guān)系，如圖8所示。

圖8 d側(cè)bc相短路d側(cè)電壓向量關(guān)系

當(dāng)d側(cè)bc相短路時，d側(cè)三相電壓計(jì)算公式為：

當(dāng)d側(cè)bc相短路時，YN側(cè)電壓向量關(guān)系，如圖9所示。

圖9 d側(cè)bc相短路YN側(cè)向量關(guān)系

當(dāng)d側(cè)bc相短路時，YN側(cè)三相電壓計(jì)算公式為：

2.1.2 bc相短路仿真及分析

以某220 kV變電站某變壓器中低壓側(cè)YN，d11進(jìn)行建模，故障模型如圖10所示，其中TA高壓側(cè)是1 200/5，中壓側(cè)是2 400/5，低壓側(cè)是7 500/5。110 kV側(cè)為大電源，系統(tǒng)側(cè)阻抗相對于變壓器而言，忽略不計(jì)；35 kV側(cè)區(qū)外兩相故障，由變壓器供給短路點(diǎn)的電流不受35 kV側(cè)系統(tǒng)的影響。

圖10 d側(cè)bc相故障模型

通過故障模型進(jìn)行仿真，在系統(tǒng)側(cè)阻抗相對于變壓器而言，忽略不計(jì)的情況下，在低壓側(cè)電壓波形如圖11所示：值不計(jì)時，此波形與公式計(jì)算 (11) (12) (13)、圖8向量分析一致。

圖11 d側(cè)bc相故障低壓側(cè)電壓波形

通過故障仿真模型進(jìn)行仿真，其中壓側(cè)電壓波形如圖12所示：

在忽略圖9中

圖12 d側(cè)bc相故障中壓側(cè)電壓波形

圖12 波形所示與計(jì)算公式 (14) (15) (16)、圖9向量圖分析一致。

3 相間故障電壓分析

以上對YN，d11變壓器BC相間故障分析計(jì)算，同理可以分析出AB、CA相間故障。以下對兩側(cè)相間故障進(jìn)行分析總結(jié)。

3.1 d側(cè)相間故障分析

如果考慮變壓器內(nèi)部電抗的壓降，YN側(cè)與d側(cè)兩故障相對應(yīng)的兩相中的滯后相電壓最低，等于一個較小的數(shù)值，若不計(jì)及變壓器內(nèi)部電抗壓降時，該相電壓為零，如果計(jì)及內(nèi)部電抗壓降時，其電壓值為圖9中的-2，其它兩相電壓較高，相角差接近180度 (不計(jì)內(nèi)電抗壓降為180度)。

3.2 YN側(cè)故障分析

如果考慮變壓器內(nèi)部電抗的壓降，d側(cè)與YN側(cè)兩故障相對應(yīng)的兩相中的超前相電壓最低，等于一個較小的數(shù)值，若不計(jì)及變壓器內(nèi)部電抗壓降時，該相電壓為零，如果計(jì)及內(nèi)部電抗壓降時，其電壓值為圖3中的-2，其它兩相電壓較高，相角差接近180度 (不計(jì)內(nèi)電抗壓降為180度)。

4 結(jié)束語

本文對變電站YN，d11兩側(cè)相間故障進(jìn)行了分析研究，總結(jié)出兩側(cè)相間故障時，電壓的變化規(guī)律。全面提升了現(xiàn)場故障處理人員對變電站YN，d11兩側(cè)相間故障的分析處理能力，使理論及實(shí)踐更加緊密地結(jié)合在一起，保障了設(shè)備的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

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Analysis and Discussion on YN，d11 Transformer Fault with Voltage Change

WANG Aiting
(Nujiang Power Supply Bureau，Yunnan Power Grid Co.，Ltd.，Nujiang，Yunnan 673100)

Taking a substation YN，d11 BC phase voltage side of the transformer and the low-pressure side bc-phase fault，for example.By formula，vector analysis，and simulation model verification，Summed YN，when d11 transformer phase fault，phase voltage variation.When YN，d11 one side phase fault，Combined voltage variation and field waveform record，Can be more accurately and quickly determine the fault of the equipment，F(xiàn)or the scene to win a valuable troubleshooting time，To protect the security and stability of operation of the equipment.

protection；voltage；phase fault；，main transformer model

TM44

B

1006-7345(2014)06-0139-04

2014-10-30

王艾婷 (1983)，女，工程師，云南電網(wǎng)有限責(zé)任公司怒江供電局，從事電氣工程及其自動化專業(yè)工作 (e-mail)78849457＠qq.com。