不接地系统双圈变压器缺相运行分析

【前言】不接地系统双圈变压器缺相运行分析由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2009年8月，35kV变电站报母线PT断线，遥测电压出错，但各类保护均未动作，异常发生时调度监控监测到10kV母线及所变380V侧电压波形，异常发生时变电站接线示意图如图1所示： 异常发生时现场运行方式如下：变电站双台主变并列运行，主变为YD11接线、电压等级35/11kV，外...

【摘要】通过结合35kV变电站高压侧进线单相断线时10kV母线及外接所变低压侧电压特征，用对称分量法和向量图分析YD11、YY0双圈变压器高压侧单相断线时高、低压侧电压、电流特点，对照分析不接地系统单相接地故障时电压特点，并得出结论，使调度人员能及时根据异常现象特点判断出YD11、YY0接线双圈变压器高压侧进线是否发生单相断线或者低压侧出线是否发生单相接地，进而快速判断隔离故障点，确保电网运行的安全稳定。

【关键词】对称分量法；单相断线；双圈变压器；不接地系统

1.引言

当YD11、YY0接线双圈变压器高压侧发生单相断线时，线路保护和变压器保护未动作，但10kV侧电压不对称，电压、电流异常。由于高压侧进线断线变压器缺相运行时，对变压器本身，危害不是太大，但对低压侧附近三相感应电动机和照明设备的运行是不利的。本文主要分析了35kV变电站高压侧进线单相断线时主变压器低压侧及外接35kV所变低压侧电压的特征（无高压侧电压互感器），帮助运行、调度人员及时对运行异常定性和隔离故障，同时为继电保护人员进行终端变电站进行有关保护整定时提供依据。

2.引例

2009年8月，35kV变电站报母线PT断线，遥测电压出错，但各类保护均未动作，异常发生时调度监控监测到10kV母线及所变380V侧电压波形，异常发生时变电站接线示意图如图1所示：

异常发生时现场运行方式如下：变电站双台主变并列运行，主变为YD11接线、电压等级35/11kV，外接所变YY0接线，电压等级35/0.4kV，均中性点不接地运行，进线311开关断开，312开关在合，301、302、501、502、500开关在合，35kV母线无母线电压互感器，只有10kV母线电压互感器，调度监测到10kV母线电压与外接所变低压侧电压曲线情况如图2、图3、图4、图5所示。

通过上面四个遥测曲线，可以知道变电站进线断线后10kV母线电压与外接所变低压侧电压情况如下表：

当把变电站负荷切改至311运行时，变电站母线电压与所变电压恢复正常，考虑此次现象与312运行状态有关。

3.不接地变压器高压侧缺相及低压侧出线单相接地运行分析

3.1 序分量分析法

由电力系统的基本原理得到，一组不对称的三个电气量可以分解为正序、负序和零序三组电气分量，也就是序分量法，公式如下：

通过使用对称分量法，可以分析在中性点不接地变压器高压侧发生断线时，各侧电压的相量图。

3.2 YD11变压器高压侧B相断线分析

以35kV高压侧B相断线为例，当高压侧B相断线时流过B相电流为0，YD11点接线变压器B相断线示意图如图6所示。

当B相断线时，有，又因，设，则，根据对称分量法可以知道，，，，高压侧A相电流相量图如图7所示。

而、和、分别为与的正序电流与负序电流，正序电流、、均顺时针互差120°，负序电流、、均按逆时针互差120°，将B相与C相正序电流负序电流画入相量图可得到高压侧三相电流相量图如图8所示。

假设变压器绕组阻抗为纯感性阻抗为j1，即电压超前电流90°，且幅值与电流幅值一致，可得到高压侧电压相量图9。

因为变压器接线为YD11接线，而且变压器中性点不接地，所以无零序电压和零序电流，在正序电压作用下，低压侧正序电压超前高压侧正序电压30°，在负序电压作用下，低压侧负序电压滞后高压侧负序电压30°，根据对应关系可以得到低压侧电压相量图10。

式中，所以根据低压侧相量图可以知道，当高压侧发生B相断线时，10kV母线上a相电压等于b相电压等于，c相电压为a相电压的2倍，为，ab线电压为0，bc或者ca线电压为a相或者b相电压的3倍得到表2结果：

此分析结果与变电站10kV母线电压监测曲线及表1电压值基本一致。

3.3 YY0变压器高压侧断线分析结果

对于YY0接线方式变压器B相断线，根据上面分析方法可以得到表3结果，低压侧向量图同高压侧，如图9所示：

此分析结果与变电站所变380V侧电压监测曲线及表1电压值基本一致。

3.4 中性点不接地系统B相接地电压电流分析

当中性点不接地系统进线B相接地时，接地相与大地同电位，两正常相的对地电压数值上升为线电压，为相电压的倍，产生严重的中性点位移。中性点位移电压的方向与接地相电压在同一直线上，与接地相电压方向相反，B相接地时进线电压相量图如图11所示。

假设线路空载，那么线路对地为纯容性阻抗，即电流超前电压90°，此时电压与电流相量图如图12所示。

由上述相量图可以知道，当中性点不接地系统发生单相金属性接地时，线电压不变，接地相电压变为0，非接地相电压升高至线电压，零序电流滞后零序电压90°，且接地相电流为所有出线不接地相对地电容电流之和，而零序电流大小为除本线外的所有出线不接地相对地电容电流之和[1]，根据上面分析可以得到表4结果：

此结果与某变电站出线发生B相接地结果基本一致。

某变电站出线发生B相接地，遥测截图显示Ua=10.82kV，Ub=1.70kV，Uc=9.23kV，此结果同表4理论分析基本一致，见图13。

4.不接地变压器高压侧缺相与低压侧出线单相接地电气量特征

由于上述分析均为理想状态下的分析结果，实际上变压器绕组阻抗不可能为纯感性，阻抗也不可能为j1，即电压超前电流90°，所以实际运行中是否断线只能参考分析断线前后实际电压变化情况，通过上面的分析，YD11点和YY0点接线中性点不接地双圈变压器高压侧断线后特点及进线单相接地时特征总结如下：

（1）YD11点和YY0点接线中性点不接地双圈变压器高压侧断线时，高压侧母线电压为断线相为0，非断线两相大小相等方向相反，低压侧电压特点如表2、表3所示，而其低压侧出线单相接地时高压侧电压不发生变化，低压侧电压特点如表4所示，所以可以通过高、低压侧电压的变化来判断是高压侧进线发生断线还是低压侧出线发生接地。

（2）进线发生断线时主变高压侧三相电流特点为断线相电流为0，而非断线相两相电流大小相等，相位相反，比正常时略小，低压侧电流与接线形式有关，YD11接线低压侧电流特点为断线相电流与超前相大小相等，方向相同，都为滞后相的一半左右，且与滞后相方向相反，YD0接线低压侧电流特点与高压侧相同，而低压侧出线发生单相接地时，因三相线电压对称，所以高低压侧电流大小基本不发生变化（忽略电容电流影响），但在空载状态下，低压侧零序电流滞后零序电压90°，且接地相电流为所有出线不接地相对地电容电流之和，而零序电流大小为除本线外的所有出线不接地相对地电容电流之和。

（3）高压进线发生断线时会产生负序电压，无零序电压，而低压侧出线接地时，会零序电压，而无负序电压。

5.结论

通过以上的综合分析，35kV变电站异常时刻10kV母线电压及35kV外接所变低压侧电压特征与B相断线特征基本吻合，通过现场检查，发现312在进线杆塔处断线，并未发生接地，与理论分析一致。

由此可见，中性点不接地系统进线单相断线或者低压侧出线发生单相接地时，通过对主变高低压侧电压、电流、序分量大小相位关系、可以区别出线路是发生了断线还是接地，并确定断线相别与接地相别，进而帮助工作人员做出准确地判断，加快处理速度。

参考文献

[1]国家电力调度通信中心.电力继电保护实用技术问答（第二版）[M].北京：中国电力出版社，2000.