Y/―11接线变压器常见故障两侧电流电压特征分析

【摘 要】发电厂大容量变压器多采用Y/-11接线方式，当一侧发生故障时，由于变压器磁路的影响，另一侧的电压电流故障特征不是很直观，本文主要分析Y/-11接线变压器几种常见故障两侧的电压电流故障特征。

【关键词】Y/-11接线变压器；Y侧单相接地故障；Y侧两相短路故障；侧两相短路故障；电流电压特征

现电厂大型变压器多采用Y/-11接线方式，我厂主变和励磁变也均采用该种接线方式。当正常运行中一次系统发生故障时，如果对故障情况下，变压器两侧的电流电压特征有所了解掌握，继保人员就可以迅速准确地判断出故障类型和故障点大致位置，对故障排除和系统恢复有很大的帮助。本文对Y/-11变压器集中常见的故障时，用两种方法两侧的电流电压特征进行分析总结。

为方便分析，对于Y/-11接线变压器常见故障分析的几点前提及假设：

（1）由于负荷电流相对于故障电流很小，可以忽略不计，因此分析时不考虑负荷电流；

（2）本文仅对变压器故障时两侧的电流特征进行定性分析，假设变压器的变比为1，两侧的CT、PT变比相同；

（3）对于变压器两侧的零序分量传变，由Y/-11变压器零序等值电路，两侧的零序分量电流、电压相互独立，不能从一侧传变到另一侧；

（4）对于变压器两侧的正序分量传变，设Y侧用下标A、B、C表示，侧用下标a、b、c表示，两侧正序电流量关系为：■A1=■a1e-j30°、■a1=■A1ej30° ；两侧的正序电压关系，应计及变压器阻抗上压降的影响，两侧的正序电压关系有：■A1=（■a1+j■a1XT1）e-j30°、■A1=（■A1+j■A1XT1）ej30°。为了方便定性分析，假设变压器的变比为1且不考虑变压器正序阻抗的影响，即有：■A1=Ua1e-j30°、■a1=■A1ej30°。

（5）同样，对于变压器两侧的负序分量传变，两侧负序电流量关系为：

■A2=■a2ej30°、■a2=■A2e-j30°

两侧的负序电压关系，应计及变压器阻抗上压降的影响，两侧的负序电压关系有：

■A2=（■a2+j■a2XT1）ej30°、■a2=（■A2+j■A2XT1）e-j30°

同样也不考虑变压器正序阻抗的影响则有：

■A2=■a2ej30°、■a2=■A2e-j30°

1 变压器侧两相短路故障，以AB相短路为例分析

故障时忽略负荷电流则有AB相短路时的边界条件为：

Ic=0，Ic0=0由此可得：Ic=0，Ic1+Ic2=0

Ua=Ub由此可得：Uc1=Uc2

设侧短路电流为Ia=-Ib=Ik，因为没有零序电流，故Ia1=Ia2=Ik/■，因此可得到侧电流向量图为：

由■A1=Ia1e-j30°、■a1=■A1ej30°、■A2=■a2ej30°、■a2=■a2e-j30°可得Y侧的电流向量图如下：

两侧的电压特征分析：

侧Ua=Ub由此可得：Uc1=Uc2，则有：

侧电压为：

Y侧电压为：

综上：侧两相短路故障时，变压器两侧的电压电流特征为：

Y侧各相电流的分布与故障相别有关，其规律为：与侧故障相对应的两相中滞后相的电流最大（如侧ab两相短路，Y侧B相电流最大），数值上为故障相电流的2/■倍，其他两相电流相等、方向相同，在数值上为故障相电流的1/■倍，方向与电流最大一相相反；不计变压器内部电抗压降，Y侧与侧两故障相对应的两相中的滞后相电压最低，为0，其他两相电压大小相等，方向相反。

2 变压器Y侧两相短路故障，以AC相短路为例分析

Y/-11接线变压器在Y侧AC相短路，短路的边界条件为：IB0=0、IB1+IB2=0、UB1=UB2和Y/-11变压器两侧正序负序电压电流的关系，按照以上侧两相短路故障时分析方法，画出两侧向量图，得到侧电压电流的特征。也可以用如下对称分量计算法得到：

以B相为特殊相，则Y侧电流有：

■A=α■B1+α2■B2=j■■B1=■K

■B=■B1+■B2=0

■C=α2■B1+α■B2=j■IB1=-■K

侧各相电流有：

■a=α■B1ej30°+α2■B2e-j30°=j■B1=Ik/■

■b=■B1ej30°+■B2e-j30°=j■B1=Ik/■

■c=α2■B1ej30°+α■B2e-j30°=-j2■B1=-2Ik/■

Y侧电压有：

■A=■A1+■A2=a■B1+a2■B2=-■B1=-■B/2

■B=■B1+■B2=2■B1

■C=α2■B1+α■B2=-■B1=-■B/2

侧各相电压有：

■a=α■B1ej30°+α2■B2e-j30°=-■■B1

■b=■B1+■B2=■■B1

■c=α2■B1+α■B2=0（下转第360页）

（上接第336页）小结：综上，当Y侧发生相间短路时，侧三相均有电流通过，对应于故障两相中的超前相电流最大（Y侧AC两相短路，则侧c相电流最大），数值为故障相电流的2/■倍，其余两相电流大小相等，方向相同，数值为故障电流的1/■倍，方向与最大一相的电流相反；侧的电压情况是：电流最大的一相最低为零，其余两相大小相等方向相反。

3 变压器Y侧单相接地故障，以B相接地短路为例分析

Y/-11接线变压器在Y侧B相接地短路，短路点的边界条件为：■b1=■b2=■B0=■IK

■B=■B1+■B2+■B0=0

以B相为特殊相，Y侧、侧各相电流为：

■A=α■B1+α2■B2+■B0=0

■B=■B1+■B2+■BO=3■B1=0

■C=α2■B1+α■B2+■BO=0

■a=■A1ej30°+■A2e-j30=α■B1ej30°+α2■B2e-j30°=-■K/■

■b=■B1ej30°+■B2e-j30=■K/■

■c=■c1ej30°+■c2e-j30=0

Y侧、侧各相电压：Y侧B相接地时，与电流分布相同，在侧绕组引出线上无零序分量电压，仅有正序、负序分量电压。Y侧、侧三相电压为（同样以B相为特殊相）：

Y侧电压：

■A=α■B1+α2■B2+■B0

■B=■B1+■B2+■B0=0

■C=α2■B1+α■B2+■B0

侧电压：

■a=α■B1ej30°+α2■B2e-j30°

■b=■B1+■B2

■c=α2■B1ej30°+α2■B2e-j30°

4 总结

综上，侧各相电流分布与Y侧接地短路相别有关，对应与故障相的滞后相电流为零（B相接地短路，侧滞后相c相电流为零），其余两相电流相等、方向相反，数值等于故障相电流的1/■倍，侧电流为零的一相电压最高，其余两相电压相等。

【参考文献】

[1]王维检.电气主设备继电保护原理及应用[M].北京：中国电力出版社，1998.

[2]高中德，许正亚，等.国网继电保护培训教材[M].北京：中国电力出版社，2009.