發(fā)電廠廠用變壓器低壓側(cè)出現(xiàn)故障原因分析

陳國朝

摘要：發(fā)電廠廠用電變壓器是廠用配電網(wǎng)的主要設備之一，但在實際運行中常常會出現(xiàn)一些異常狀態(tài)。本文就廠用電變壓器低壓側(cè)在運行中可能出現(xiàn)的異常狀況進行了分析。

關鍵詞：廠用電變壓器；異常現(xiàn)象；分析

引言

廠用電變壓器是發(fā)電廠將電能分配輸送至廠用輔機的終端紐帶，但由于很多因素會引起其發(fā)生異常、故障和事故。因此，為使廠用電電變壓器能安全、可靠、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行，確保供電質(zhì)量，就必須對故障變壓器進行全面的測試、分析，并采取相關措施，減少廠用電變壓器的故障率，提高供電可靠率。

1.廠用電變壓器異常現(xiàn)象的分析和處理

異常運行變壓器為一臺6.3kV干式變壓器，容量為1250kVA，型號為SCB9-1250/6.3，聯(lián)結組別為Dyn11。異常廠用電變壓器帶負荷運行狀態(tài)下低壓側(cè)電壓測量如表1所示。

由測量數(shù)據(jù)可知，低壓側(cè)相電壓、線電壓不平衡運行，b相電壓存在運行異常現(xiàn)象。

變壓器雖然異常，但是還能夠正常供電，由于無法對異常變壓器停運進行全面檢查分析，因此，現(xiàn)場處理人員只能通過低壓側(cè)的測試電壓數(shù)據(jù)對異常廠用電變壓器的可能異常原因進行分析。

1.1外部原因分析

首先從運行變壓器的外部尋找造成低壓側(cè)b相電壓偏低的可能原因，廠用電變壓器聯(lián)結組別為Dyn11，高壓側(cè)繞組為三角形連接，如圖1所示，相電壓等于線電壓；國內(nèi)廠用電變壓器的上一級電源變壓器（即配電網(wǎng)的電源變壓器）的聯(lián)結組別為YNd11，低壓側(cè)繞組為三角形連接，如圖2所示，相電壓等于線電壓。

由此分析，如果電源變壓器低壓側(cè)某一相繞組存在匝間短路故障，不考慮事故跳閘，電源變壓器繼續(xù)保持運行的情況下，理論上說會引起廠用電變壓器低壓側(cè)一相電壓偏低的情況。

1.2內(nèi)部原因分析

1.2.1低壓側(cè)中性點開路帶負荷運行引起電壓不平衡分析

由三相不對稱電路分析相關知識可知，如果廠用電變壓器低壓工作零線（中性線）存在斷線情況，在帶負荷運行情況下，如果負荷不平衡，那么負荷中點電位會和電源中點電位不相等，即負荷中點電壓發(fā)生位移。

由于現(xiàn)場測量是從廠用電變壓器低壓端子上直接測量，因此也就排除了變壓器外部中性線斷線的可能。

因此，分析變壓器內(nèi)部中性點引出套管至低壓側(cè)三相繞組中點連接線斷線的可能。由電路中三相不對稱電路分析相關知識可知，中點電壓位移后，雖然三相相電壓會變得不相等，但是不影響線電壓的平衡，即Uab=Ubc=Uca，但是，由表1的測量結果可知：Uab≠Ubc≠Uca，由此也排除了變壓器內(nèi)部中性線斷線的可能。

1.2.2變壓器低壓線圈匝間短路引起電壓不平衡分析

1.2.2.1高壓側(cè)線圈匝間短路分析

在廠用電變壓器高壓側(cè)電壓正常的情況下，如果廠用電變壓器存在高壓側(cè)B相線圈匝間短路故障，由變壓器變比原理可知，故障相低壓側(cè)線圈的電壓會高于非故障相電壓，但是由表1測試結果可知：Ubo

1.2.2.2低壓側(cè)線圈匝間短路分析

在廠用電變壓器高壓側(cè)電壓正常情況下，如存在低壓側(cè)b相線圈匝間短路，由變壓器變比原理可知，低壓側(cè)故障相電壓會低于另外兩正常相的相電壓，由表1測量結果可知：Ubo

1.3廠用電變壓器異常情況處理

根據(jù)以上分析判斷，為了保障發(fā)電廠所有輔機運行的安全性、可靠性和持續(xù)性，以防止事故擴大，現(xiàn)場處理人員對異常運行廠用電變壓器作出了由原廠重新調(diào)配新變壓器更換故障變壓器的決定。

2.故障廠用電變壓器的全面檢測和檢查

為了驗證廠用電變壓器運行時根據(jù)低壓側(cè)電壓測量數(shù)據(jù)對廠用電變壓器異常運行分析判斷的結論是否正確，同時進一步找出廠用電變壓器異常的真實原因，分析處理人員對更換后的故障變壓器進行了全面的試驗檢測和解體。

2.1廠用電變壓器直流電阻測試、變比測試、絕緣電阻測試及數(shù)據(jù)分析

此廠用電變壓器高壓側(cè)共五個分接位置，分析人員對高壓側(cè)五個分接位置的線圈的直流電阻、低壓側(cè)線圈直流電阻、變比誤差以及絕緣電阻都進行了測試，高壓側(cè)繞組直流電阻和變比誤差五組數(shù)據(jù)具有相同的變化特征，因此，以額定分接位置測量數(shù)據(jù)為代表進行分析，測量數(shù)據(jù)如表2、3、4所示。

由絕緣電阻測量數(shù)據(jù)可見，廠用電變壓器高低壓線圈之間及高低壓線圈與外殼之間絕緣良好，不存在故障問題。

由直流電阻測量數(shù)據(jù)可見，高壓側(cè)線圈良好，不存在故障問題；低壓側(cè)b相線圈線圈電阻值明顯小于a、c相線圈電阻值。由變比誤差測量數(shù)據(jù)可見，只有CA/ca線圈電壓變比誤差符合規(guī)范要求。

因此，由以上數(shù)據(jù)綜合分析可知，正是由于b相線圈存在匝間短路，因此造成b相線圈電阻小于其他兩相；由圖1所示的廠用電變壓器聯(lián)結方式圖可知，正是由于b相匝間短路，造成b相線圈匝數(shù)減少，因此造成AB/ab、BC/bc電壓比誤差遠遠超出規(guī)范要求[2]。

2.2廠用電變壓器解體檢查

鑒于以上檢測分析，分析人員對廠用電變壓器進行了解體，解體后發(fā)現(xiàn)，廠用電變壓器低壓側(cè)b相線圈引出線處存在匝間短路情況。故障部位如圖3所示。

3.廠用電變壓器線圈匝間短路故障下可持續(xù)運行分析

廠用電變壓器高壓側(cè)和電源連接一般經(jīng)過帶保護的高壓開關柜或者帶熔絲的開關設備，由繼電保護裝置或者熔絲對變壓器故障進行隔離保護[3]。

曾發(fā)生過兩臺6.3kV廠用電變壓器高壓側(cè)匝間短路事故，一次事故引起其高壓開關柜保護跳閘，一次事故引起其高壓負荷開關柜熔斷器熔斷，也就是說保護設備都起到了保護隔離作用。由此，分析這次的低壓側(cè)繞組匝間短路為何沒有引起保護設備動作的原因。

由廠用電變壓器聯(lián)結組別圖1可知，當高壓側(cè)匝間短路后，由于高壓側(cè)三角形連接，會在線圈內(nèi)部形成環(huán)流，內(nèi)部環(huán)流加上負荷電流，電流超過保護定值或熔絲熔斷電流就會引起保護動作或熔絲熔斷。

對于低壓側(cè)線圈匝間短路情況下，由于廠用電變壓器所帶負荷以單相負荷為主，匝間短路，電壓降低，所帶阻抗固定的情況下，負荷電流減小，不會引起高、低壓側(cè)電流變大，不會存在超過保護電流值或熔絲熔斷電流值的情況，由于低壓側(cè)中性線的存在，一相匝間短路不會影響其他兩相的單相負荷正常供電。如果廠用電變壓器匝間短路沒有引起變壓器事故，僅僅是造成故障相電壓降低，如果降低幅度不是很大，則其還可以繼續(xù)為用戶持續(xù)供電，就如此案例故障變壓器一樣。

4.結語

綜上所述，本文通過對一臺運行中的6.3kV廠用電變壓器低壓側(cè)電壓異常情況后的測量數(shù)據(jù)進行故障的快速分析、判斷、定性以及快速方案的處理介紹，隨后又對更換后的故障變壓器進行全面的測試、分析和解體求證，驗證了故障運行時僅憑少量測量數(shù)據(jù)分析判斷的正確性。

參考文獻：

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[2]李文強，安義，徐文，劉發(fā)勝，鄭蜀江.一起配電變壓器故障原因分析[J].江西電力.2018（02）

[3]黃澤其.關于供電所廠用電變壓器運行的探討[J]科技創(chuàng)新導報.2016（26）