Ynd11與Dyn11變壓器短路電流的一種簡便分析方法

梁 剛，李能昌，李家漢，張 歡，肖 闖，駱佳勇

(中國長江電力股份有限公司白鶴灘水力發電廠，四川 寧南 615400)

電力系統發生故障時，確定故障類型及故障位置的快慢直接關系到故障處理的快慢[1]，而電力系統中普遍存在的變壓器會使故障分析變的較為復雜，目前電力系統故障普遍采用對稱分量法進行分析，但該方法涉及相量分解和角度轉換，運算過程非常復雜[2]。本文介紹了一種簡便的變壓器短路電流分析方法，通過電流在變壓器繞組中的傳變特性來進行分析，該方法沒有復雜的計算過程，更易于理解和掌握，為一線運維人員分析和處理故障提供了一種簡便的分析方法。

1 變壓器故障分析約定條件

為了便于分析，做如下約定[3]：

1)忽略負荷電流；

2)電流正向定義采用減極性標注，且假定Y/y側故障時，電源在d/D側；d/D側故障時，電源在Y/y側。忽略變壓器勵磁電流，且變壓器變為1；

根據以上關于電流方向和大小的約定簡化條件，利用上述變壓器繞組電流的傳變特性，將同一繞組兩側短路電流的大小和方向表示出來[4]，從而得到變壓器兩側每相電流與短路電流的關系。

2 Ynd11變壓器短路電流特征分析

2.1 Y側單相接地

2.2 Y側相間短路

2.3 d側相間短路

綜上所述，對于Ynd11變壓器，當Y側相間短路時，d側對應于Y側短路的兩相中超前相的電流大小是其余兩相電流的2倍，且方向與其余兩相相反；d側相間短路時，Y側對應于d側短路的兩相中滯后相的電流大小是其余兩相電流的2倍，且方向與其余兩相相反[5]，本結論適用于Ynd11變壓器中任意兩相相間短路故障。

3 Dyn11變壓器短路電流特征分析

3.1 y側單相接地

3.2 y側兩相短路

3.3 D側兩相短路

綜上所述，對于Dyn11變壓器，當y側相間短路時，D側對應于y側短路的兩相中滯后相(與上文同理，不再贅述)的電流大小是其余兩相的2倍，且方向與其余兩相相反；D側相間短路時，y側對應于D側短路的兩相中超前相的電流大小是其余兩相的2倍，且方向與其余兩相相反，同樣本結論適用于Dyn11變壓器中任意兩相相間短路故障。

4 案例分析

某電站站內400 V負荷通過Dyn11變壓器從10 kV 母線取電，變壓器低壓側400 V負荷的投切通過電子脫扣器(不具有錄波功能)控制。某日，該負荷所用變壓器的10 kV饋線保護裝置A相定時限過流保護動作，保護裝置故障波形如圖1所示。從波形可以看出，故障時故障電流較大，但三相電壓基本對稱，只有A相電壓略有降低，故初步推斷故障發生在變壓器低壓側。仔細分析發現A相電流大小約為C相電流的2倍，且A、C相電流相位相差180°，基本符合Dyn11變壓器y側ac兩相相間短路故障的特征。

圖1 饋線保護裝置故障錄波圖

根據以上分析，現場維護人員迅速對該線路所帶400 V 負荷展開排查，經現場檢查發現一臺臺車集電器a相集電器與c相滑線槽接觸，導致ac相發生相間短路故障，故障點處集電器和滑線槽均出現不同程度燒傷，與以上分析相符。維護人員手動斷開該負荷電子脫扣器，并確認其他400 V負荷正常后，合上該10 kV 饋線柜斷路器，其他條線路負荷供電很快恢復正常。

事后分析發現，該負荷電子脫扣器定值設置過大，導致了10 kV饋線保護裝置越級跳閘，擴大了停電范圍，由于故障點距離10kV饋線保護裝置安裝處較遠(進一步印證了故障時電壓變化較小的推斷)，給故障的定位和處理造成了一定困難，但通過維護人員快速準確的分析，很快恢復了對非故障線路負荷的供電，降低了故障造成的損失。由此可見，熟練掌握簡便的變壓器短路電流分析方法對于現場運維人員非常重要。

5 結 語

通過上述變壓器兩側故障電流特征分析，可以發現：

1)本文介紹的分析方法的簡單易掌握，一線維護

人員應反復研讀，熟練掌握，在遇到相關故障時即可靈活應用，快速判斷故障類型及可能的故障點；

2)該分析方法在應用過程中一定要注意遵循變壓器繞組電流的傳變特性，通過故障側電流推導出繞組電流，再利用繞組電流推導出非故障側相電流或線電流的特征，或者根據現場變壓器各側電流特征推斷出故障類型及可能的故障點；

3)該分析方法可適用于各類型變壓器故障分析，可以通過建立仿真模型等方法進行推廣使用，例如將文中分析方法做成仿真軟件，在故障時，只需輸入故障變壓器類型與各側電流幅值相位，即可快速分析出故障類型及可能的故障范圍，具有廣泛的實用價值。