一種快捷的變壓器短路電流分析方法

戈曉軍

(神華國能集團神頭第二發電廠，山西 朔州 036011)

0 引言

當電力系統內發生故障時，為分析主設備保護(發電機保護及變壓器保護)動作行為的正確性及設計出合理的主設備保護配置，通常需要知道故障電流及故障電壓的大小和向量關系。許多文獻對電力系統故障點的各種故障量(故障電流、故障電壓及其序量)及其之間的向量關系，均做了詳盡的分析及計算，而對各故障量經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變壓器傳遞的分析及計算方法，是非常必要的。一般的計算方法為對稱分量法，但這種方法涉及相量轉角，復數運算太復雜。為方便變壓器主保護問題的分析討論，下面介紹一種快捷的變壓器兩側電流的轉換計算方法。

統計表明：變壓器高壓側(即大電流系統側)故障，單相接地短路最多，其次是相間短路。變壓器低壓側為小電流系統側，單相接地沒有故障電流(只有很小的電容電流)，對電力系統及變壓器不會造成很大的影響。因此，變壓器低壓側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單相接地、兩相短路(兩相接地短路)及低壓側兩相短路時故障量經變壓器的傳遞。

1 變壓器兩側短路電流分析計算

1.1 約定簡化條件

為使變壓器短路分析簡單清晰，采用以下約定和簡化條件。

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

(2)當變壓器高壓側故障時，認為故障電流全部由低壓側供給；而變壓器低壓側故障時，認為故障電流全部由變壓器高壓側提供。

(6)不計變壓器勵磁電流，忽略負荷電流。

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

(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電流的分析。

(9)因為差動保護中使用相電流，所以短路分析盡可能直接從相電流入手，避免繁瑣的對稱分量移向計算。

1.2 Y，y接線變壓器短路分析

一般Y，y接線均為12點鐘方式，其中性點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b,c兩相短路

圖3 Y，d11變壓器△側b，c兩相短路

1.3.2 Y側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B，C兩相短路

1.3.3 YN側端口A相接地短路

圖5 YN，d11變壓器A相單相短路

2 實例分析

Y，d11變壓器△側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ab兩相短路時兩側電流的特點。

(1)△側a，b兩相電流大小相等相位相差180°。

(2)Y側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a，b兩相短路

從變壓器低壓側兩相短路時的錄波圖(如圖7所示)可以看出。

(2)Y側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a，b兩相短路是一致的。應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，幫助運行管理部門確定故障性質和制訂事故處理方案。

圖7 Y，d11變壓器 側a，b兩相短路錄波圖

3 結束語

變壓器保護配置設計及分析保護的動作行為時，需要熟練地掌握變壓器故障時其兩側故障電流的大小和相位關系。本文提供了一種快捷的計算方法，能夠快速地分析變壓器短路故障類型和性質，為分析變壓器保護動作行為的正確性提供幫助。

參考文獻：

[1]劉萬順.電力系統故障分析[M].北京：中國電力出版社，2004.

[2]王維儉.發電機變壓器繼電保護應用[M].北京：中國電力出版社，2005.

[3]楊奇遜，黃少鋒.微機繼電保護基礎[M].北京：中國電力出版社，2005.