發電廠廠用變壓器低壓側出現故障原因分析

陳國朝

摘要：發電廠廠用電變壓器是廠用配電網的主要設備之一，但在實際運行中常常會出現一些異常狀態。本文就廠用電變壓器低壓側在運行中可能出現的異常狀況進行了分析。

關鍵詞：廠用電變壓器；異常現象；分析

引言

廠用電變壓器是發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、經濟、穩定運行，確保供電質量，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，聯結組別為Dyn11。異常廠用電變壓器帶負荷運行狀態下低壓側電壓測量如表1所示。

由測量數據可知，低壓側相電壓、線電壓不平衡運行，b相電壓存在運行異常現象。

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，現場處理人員只能通過低壓側的測試電壓數據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b相電壓偏低的可能原因，廠用電變壓器聯結組別為Dyn11，高壓側繞組為三角形連接，如圖1所示，相電壓等于線電壓；國內廠用電變壓器的上一級電源變壓器（即配電網的電源變壓器）的聯結組別為YNd11，低壓側繞組為三角形連接，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，電源變壓器繼續保持運行的情況下，理論上說會引起廠用電變壓器低壓側一相電壓偏低的情況。

1.2內部原因分析

1.2.1低壓側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，即負荷中點電壓發生位移。

由于現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，分析變壓器內部中性點引出套管至低壓側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高壓側線圈匝間短路分析

在廠用電變壓器高壓側電壓正常的情況下，如果廠用電變壓器存在高壓側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低壓側線圈匝間短路分析

在廠用電變壓器高壓側電壓正常情況下，如存在低壓側b相線圈匝間短路，由變壓器變比原理可知，低壓側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

根據以上分析判斷，為了保障發電廠所有輔機運行的安全性、可靠性和持續性，以防止事故擴大，現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低壓側電壓測量數據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、絕緣電阻測試及數據分析

此廠用電變壓器高壓側共五個分接位置，分析人員對高壓側五個分接位置的線圈的直流電阻、低壓側線圈直流電阻、變比誤差以及絕緣電阻都進行了測試，高壓側繞組直流電阻和變比誤差五組數據具有相同的變化特征，因此，以額定分接位置測量數據為代表進行分析，測量數據如表2、3、4所示。

由絕緣電阻測量數據可見，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。

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

因此，由以上數據綜合分析可知，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結方式圖可知，正是由于b相匝間短路，造成b相線圈匝數減少，因此造成AB/ab、BC/bc電壓比誤差遠遠超出規范要求[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，解體后發現，廠用電變壓器低壓側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運行分析

廠用電變壓器高壓側和電源連接一般經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]。

曾發生過兩臺6.3kV廠用電變壓器高壓側匝間短路事故，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。

由廠用電變壓器聯結組別圖1可知，當高壓側匝間短路后，由于高壓側三角形連接，會在線圈內部形成環流，內部環流加上負荷電流，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，則其還可以繼續為用戶持續供電，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電壓異常情況后的測量數據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據分析判斷的正確性。

參考文獻：

[1]謝江平.中壓配電變壓器低壓側單相接地保護分析[J].電子測試.2016（19）

[2]李文強，安義，徐文，劉發勝，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]科技創新導報.2016（26）