一種快捷的變壓器短路電流分析方法

戈曉軍

(神華國(guó)能集團(tuán)神頭第二發(fā)電廠，山西 朔州 036011)

0 引言

當(dāng)電力系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，為分析主設(shè)備保護(hù)(發(fā)電機(jī)保護(hù)及變壓器保護(hù))動(dòng)作行為的正確性及設(shè)計(jì)出合理的主設(shè)備保護(hù)配置，通常需要知道故障電流及故障電壓的大小和向量關(guān)系。許多文獻(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)故障點(diǎn)的各種故障量(故障電流、故障電壓及其序量)及其之間的向量關(guān)系，均做了詳盡的分析及計(jì)算，而對(duì)各故障量經(jīng)不同接線方式變壓器的傳遞卻敘述不多。熟練掌握各種故障分量經(jīng)變壓器傳遞的分析及計(jì)算方法，是非常必要的。一般的計(jì)算方法為對(duì)稱分量法，但這種方法涉及相量轉(zhuǎn)角，復(fù)數(shù)運(yùn)算太復(fù)雜。為方便變壓器主保護(hù)問題的分析討論，下面介紹一種快捷的變壓器兩側(cè)電流的轉(zhuǎn)換計(jì)算方法。

統(tǒng)計(jì)表明：變壓器高壓側(cè)(即大電流系統(tǒng)側(cè))故障，單相接地短路最多，其次是相間短路。變壓器低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)側(cè)，單相接地沒有故障電流(只有很小的電容電流)，對(duì)電力系統(tǒng)及變壓器不會(huì)造成很大的影響。因此，變壓器低壓側(cè)故障通常指的是相間短路或兩相接地短路。

本文著重介紹變壓器高壓側(cè)單相接地、兩相短路(兩相接地短路)及低壓側(cè)兩相短路時(shí)故障量經(jīng)變壓器的傳遞。

1 變壓器兩側(cè)短路電流分析計(jì)算

1.1 約定簡(jiǎn)化條件

為使變壓器短路分析簡(jiǎn)單清晰，采用以下約定和簡(jiǎn)化條件。

(1)不考慮變壓器的變比，不考慮負(fù)荷電流及過渡電阻對(duì)短路電流及故障電壓的影響。

(2)當(dāng)變壓器高壓側(cè)故障時(shí)，認(rèn)為故障電流全部由低壓側(cè)供給；而變壓器低壓側(cè)故障時(shí)，認(rèn)為故障電流全部由變壓器高壓側(cè)提供。

(6)不計(jì)變壓器勵(lì)磁電流，忽略負(fù)荷電流。

(7)分析計(jì)算中不考慮所有電阻和各相繞組間互感，變壓器由3個(gè)單相變壓器組成。

(8)完全不考慮電流互感器誤差，以一次電流的分析代替二次繼電保護(hù)電流的分析。

(9)因?yàn)椴顒?dòng)保護(hù)中使用相電流，所以短路分析盡可能直接從相電流入手，避免繁瑣的對(duì)稱分量移向計(jì)算。

1.2 Y，y接線變壓器短路分析

一般Y，y接線均為12點(diǎn)鐘方式，其中性點(diǎn)為直接接地或不接地。

1.2.1 b,c兩相短路

圖1 Y，y變壓器兩相短路

1.2.2 單相接地

圖2 YN，yn變壓器單相短路

1.3 Y，d11接線變壓器短路分析

1.3.1 △側(cè)b,c兩相短路

圖3 Y，d11變壓器△側(cè)b，c兩相短路

1.3.2 Y側(cè)B，C兩相短路

其方向如圖4所示，圖中所有電流均為同相位。

圖4 Y，d11變壓器Y側(cè)B，C兩相短路

1.3.3 YN側(cè)端口A相接地短路

圖5 YN，d11變壓器A相單相短路

2 實(shí)例分析

Y，d11變壓器△側(cè)ab兩相短路故障為例分析，如圖6所示。通過前面的分析，可以快速得出低壓側(cè)ab兩相短路時(shí)兩側(cè)電流的特點(diǎn)。

(1)△側(cè)a，b兩相電流大小相等相位相差180°。

(2)Y側(cè)A，B，C三相都有電流，它們有“一大兩小”特征，大電流的幅值是小電流的2倍，兩小電流幅值相等、相位相同，與大電流相位相差180°，

圖6 Y，d11變壓器 側(cè)a，b兩相短路

從變壓器低壓側(cè)兩相短路時(shí)的錄波圖(如圖7所示)可以看出。

(2)Y側(cè)短路滯后相電流與其他兩相電流方向相反，且大小為其他兩相電流的2倍左右。

以上特征與變壓器低壓側(cè)a，b兩相短路是一致的。應(yīng)用以上分析方法可以快速判斷出變壓器的故障類型和性質(zhì)，幫助運(yùn)行管理部門確定故障性質(zhì)和制訂事故處理方案。

圖7 Y，d11變壓器 側(cè)a，b兩相短路錄波圖

3 結(jié)束語(yǔ)

變壓器保護(hù)配置設(shè)計(jì)及分析保護(hù)的動(dòng)作行為時(shí)，需要熟練地掌握變壓器故障時(shí)其兩側(cè)故障電流的大小和相位關(guān)系。本文提供了一種快捷的計(jì)算方法，能夠快速地分析變壓器短路故障類型和性質(zhì)，為分析變壓器保護(hù)動(dòng)作行為的正確性提供幫助。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉萬(wàn)順.電力系統(tǒng)故障分析[M].北京：中國(guó)電力出版社，2004.

[2]王維儉.發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)應(yīng)用[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.

[3]楊奇遜，黃少鋒.微機(jī)繼電保護(hù)基礎(chǔ)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.