【doc】变压器匝间短路状态下变比模拟试验及故障侧的判断

【doc】变压器匝间短路状态下变比模拟试验及故障侧的判断 变压器匝间短路状态下变比模拟试验及故 障侧的判断 \/ 变压器匝问短路状态下变比模拟试验及 故障侧的判断 江西省电力试验研究所颜景安王家楷陈建生 正常变压器无论从高压或低压侧加压,用双 f电压或电流)法进行电压或电流比测量时,所谢变 此相等,与加压侧无关.在厦问短路状状下.用相同 方法进行同一测量,所测变比随加压侧不同而异模 拟试验表明.即使高压侧存在5短路匝,如从高压 倒加压,用双电压表进行故障电压比测量时,所测变 此偏差竟在允许测量误差1范围内而从低压埘加 压,在相同测试情况下,所测变比偏差剜高达30以 上对于厦问短路处于低压侧,在不同侧加压下的变 比(电压比)偏差.模拟试验则会得出与上述完全相 反的结论. 当采用双电浇表测量故障电流比时产生的变比偏 差,对于不同故障倒及不同加压埘,模拟试验也会分 品峥得出不同的结论. 上述表明,对存在厄问短路变压器的变比测试, 随加压侧不同差异很大.甚至可能出现在莱懊I加压时 所测故障变比接近于正常值的情况值得注意的是, 目前现场例行试验中.用双电压表测量电压比时.一 般仅在变压器任意一侧加压,一扶完成变比谢量,并 据此作出变压器有无匝问短路故障的判断是极不可 靠的. 用分析及模拟试验方法,探讨变压器匝闻短路状 态下的电压比,电浇比随加压侧不同引起的变化及测 试偏差,不仅有助于正确判断变压器匝闯有无短路故 障,并能进一步判断变压器豆闯短路故障埘的所在. 为现场进行事故处理及故障分析提供方便和依据. 一 ,不同加压侧变比变化的趋向分析 为避免赞述,以下仅就高压埘短路,故障变比随 加压侧不同所弓『起的变化加以分析.对于故障处于低 t叫一-.dje一州--一.I!一秘,.Il:硼;I1-}峨Ic-自目_I,Izk摩{ 除故障;或者由保护1以延时(,,=0.5s)后 加速方式有选择性地切除故障(如在末端 发生故障,而上一级保护又不能启动的情况 下). 4.保护无选择性动作时 由于加速跳闸的I段保护是按保护线路全 长整定的,与相邻线路的I段保护没有配合关 系.因此,其深^到相邻线路的保护范围比通 常的II段保护可能要长.随着运行方式,故障 地点和故障类型的不同,保护I段存在无选择 性动作的可能性.如图2保护1的无选择性动 作虽然瞬时中断了B母线的正常供电,但前后 加速式重合闸可迅速恢复供电,只要从故障开 始到恢复B母线正常供电的时间(主要由,.. 班定)控制在ls以内,这还是为系统运行所允 许的.另外,保护无选择性动作还有强化其后 备保护的作用.如图2中L.d点发生故障时 若保护l的I段启动,而保护2拒动或断路器 2DL失灵而拒绝跳闸时,则d点故障由保障l无 选择性地瞬时切除,然后进行断路器重合.而 按常规保护配置原则,只能由保护1的?段或 III段延时动作跳闸,切除故障.因此,保护l 的动作提高了其作为相邻线路后备保护的速 动性. 三,结论 1.实现前后加速式重合闸,可加快电网故 障的切除速度,提高线路重合成功率及供电的 可靠性; 2.采用前后加速式重合闸,可有效补救保 护的无选择性动作,因而这种无选择性动作是 允许的; 3.前后加速式重合闸接线简单,并简化保 护,又使保护具有全线速断功能.对一般35, 110kV同和短线路及系统运行方式变化大 的,对动稳定要求较高的电网,若不使保护过 分复杂,则最宜选择前后加速式重台闸: 4.因保护的无选择性动作,使电网断路器 跳,合闸次数相对增多,因而增加了断路器的 维护检修工作量. 技:I 革耕 压侧的情况可据此推论. 1.低压佣加压时电压比的变化 如图l所示.匝问短路处于高压侧.当从低压侧 加压测量电压比时,由于高压绕组有效匝数减少,高 压倒感应电压U降低,电压比U/U:趋于减小.同 时由于短路电流I的去磁效应引起铁心磁通减步,使 U.进一步降低,因而故障电压比显着减小. 2.高压一加压时电压比的变化 如图2所示利电压比对,从高压侧加压高压 倒变成原边低压侧成为剐边.在原边匝数减少时, 副边感应电压U.升高.电压比UIu虽有减小的趋 势但短路电流k的去磁效应将使U,下降.因此电 压此变化趋向不明显. 需要补充说明的是,由于对u升高的分析是在 原边施加电压不变,匝数减少,铁心磁通增加的前提 下作出的.实际上铁心磁通曲增减应由短路电流去 磁作用的大小来决定. 5.低压加压时电流比的变化 图3为"低压侧作原边,高压侧作副边测量电流 比的试验接线.设剐边电流J,保持不变,当副边存在 短路匝时,由于有效匝数的减少『起剐边去磁安匝教 减步.因此原边磁势相应减少,即原边电流I.有减小 的趋势.另一方面,短路电流需由原边提供.从加0f 起边电流I的增加.故I变化不大,办即电流比 I./I变化不明显. 4.高压佣加压时电流比的变化 图4为EI高压侧为原边低压侧为副边进行电流 比的试验接线.当副边电流I不变,即保持剐边去磁 安数不变由于原边有效匝数的减少必将引起激 磁电流的增加使J增大.此外.短路电流需由原边提 供将使I进一步增大,故电流比I/.显着碱小. 二,匝问短路变压器变比偏差模拟试验 本试验选用1台多抽头单相变压器进行模拟通 过绕组抽头及试验接线的改变,便可获得不同加压方 式下的各种模拟试验工况 模拟试验将涉及握的概念因此通过模拟试验 可从故障变比测量的正,负偏差及太小直接反映变比 变化的趋向.从而可进一步验证理论分析结果的正确 性.应说明,由于模拟试验本身具有一定的局限性, 而实际试品的电磁性能和结构不一,刚此在实用上不 能根据故障变比偏差的大小推算短路故障舶匝数亦 即模拟试验的结果也仅能提供定性分析的依据.模拟 试验结果见表1,4. ,| 雷1直匪鼻幔路低压鼻围2高压鲰螺路高压俺圉3高压蜘短路{匠压徊加咽4高 压侧短路高压鼻 加压测?电压比加压?电压比上E测量电流比抽压刹叠电比 表1高压饲媪路高压侧加压电压比试验 试品鞫号偏皇U .U,正常电压比短路匝U.U.敞障电比 (V)(V】()(V)CV)(J 898l803.1225.64ldo1.i52j.8ll6十n.64 8982B02.9826.刚6401.j226.3t6一】.97 B9B38o2.81528.|i94O1.4427.778—2.B 89a48D2.6829.85l4O1.3828.985一2.0 89B5802.5331.62l401.329.850—5.6 往:高压翱短路低压伽加压进行电流【,试验时.所测故障变比偏差与率表基本一 建, 表2高压傍短路低压加压电压比试验 试品箱号铀堆UU , /蠹{路匝UU. (V)【V)正常电压比(V)(V)敞唪电压比()fJ 一 98l黜3.225.625d.956.50.21.:6一0t.1 982870.27.1859.823.213.】15—51.72 e33.22S.{37l4.31日.253.23.—88.75 898487.52.900.】73I.6-7.92.3】0—92.34 8986922.03I.724Y6.2.92.276一2.83 拄:高压侧短路高压榭加压进行电矩比试验时,所测故障业比偏差与本表基本一致. 裹5低压一短路低压饲加压电流比试验 正常状密下电流比置馘障壮志下电谎比测量敞疃变化 试品编号{商差I I正常电流比短路匝-Il赦雄电流比 【A)(A)()(A)(A)f) 899j1.3g0.5l2.734.91.5B0.523.a+1.6 B9921.30.4952.620.B1.70.493.5l+3.97 993I.20.4852.'7l{.32.120.6461+8r1.6 e々91.10.46B2.35lB.72.?20.126.05}15.7 89951.00.442.2522.73.650.39口3l;+3】6 注:低压截短路,高压軎6加压进行电压比试验时,所涮故障受比蕾整与奉表基本一致. 襄4低压短路高压饲加压电流比试验 试品端号佴器I』 】短路匝IiIt赦薄电流J,(A)(A】鸯电流比(A) tA))() 80ej6.82.52.72{.93.351.252.8一1.? B9926.52.52.o9.80.2I.252.56一】.54 89936.32.6{2.{8】4.2.91.252.32一日.45 89943.021.292.34l.72.71.252.】B—7.9 952.911.3D52.2322.72.11.251.9一j3.9 挂:氍压佣短路,低压舅加压进行电压比试驻肘,新树故障变比偏差与本表基车一 致. 三匝间短路故障侧的判断方法 根据理论分析及摸拟试验结果,对存在匝同短路 盎压器的故障电压比及电流上艺随加压侧不同弓』起的变 化加以归纳,得出如下结论: 1.高压侧加压,电压比变化不明显,低压删加 压,电压比减小显着,故障在高压侧. 2.低压倒加压,电压比变化'盯显,高墨Il脚 压,电压比显着增大,故障在低压侧. 3.低压侧加压电流比变化水明显,高压侧攮 压,电流比显着碱小.故障在高压侧 4.高压懊i加压,电流比变化不l显,低压桃加 压,电流比显着增大,故障在低压幔《 现场采用职电压表测量电压此时,如发现扶两掰1 分蹦加压日Ij电压比不等,且其中2一恼羞远离正常 值,应分别从变压器两鲥加压硝量电流比.特4敬测 量结果与上述结论相对比,即可正确判断变压器匝间 (下转第页) 2.9A.在此种情况下,负序电流增量元件每 敬均寓动,而低阻抗启动元件仍可靠不动作. 在对电铁负荷正常供电的情况下,模拟图 4中的K,,K点发生各种类型故障,由低阻 抗启动的保护装置均能正确动作,根本不受负 序及谐波分量的影响. 改变距离元件拨轮开关的位置,正好使K 点模拟保护范围末端的故障,然后在电力机车 负荷正常运行以及在切换过程中,通过多次模 拟保护范围末端发生故障来考核保护定值的误 差,最大时为5.8. 七,用于母联或旁路断路器上 作为代路保护 本保护在现场安装,通电校核之后,可以 不通电而任意改变各种阻抗元件,启动元件及 电流元件的定值(采用兰级拨轮开关,缎差为 l%).同时保护中又提供了三段相间距离, 二段接地距离,四段零序电流方向,低阻抗启 动和负序零序电流增量启动等元件供运行单位 选用,因此,也很适合于作为母联或旁路断路 器上的代路保护,方便地与相邻线路的各种保 护进行配台. 八,结束语 在西方国家的距离保护中,广泛采用了反 ……一一……,.?''? (上接第73页) 短路馥障萎I所在 四,现场应用一侧 1989年7月,我省l台l5万kVA大型主变压器 运行中发生事故,重瓦斯及差动保护动作,压力释放 器喷油.事故后测量直流电阻,反映高压侧存在匝间 短路.经吊罩捡壹发现,相高压绕组多处烧损严 重.由于顾虑电孤可能波及相部低压绕组故采用双 电压表在高压侧加压测量电压比.测量结果,故障变 比太子正常值.现场初步分析认为,高压绕组短路, 电压比应减小而不应增大,于是进一步对低压绕组产 生怀疑.为澄清问,应用本文提出的关于对匝闻短路 故障侧的判断方法,分别从高,低压两侧加压进行故 应测量阻抗变化速度(如大圆套小圆,太四边 形套小四边形等)的振荡闭锁回路,在我嘲引 进的5ookV线路继电保护中也都是采用了这种 圊路. 在国内由天津大学与天津电力局协作研,制 了8套果用反应测量阻抗变化速度的振荡闭锁 回路的晶体管式距离保护井于1976年存天津 ,至今运行 杨柳青电厂lIokV全部出线J=淡用 情况良好,未曾发生过误动或拒动. 因此反应测量阻抗变化遵度的振荡闭镄 回路在国内外均取得了成功的运行经验对于 在振荡周期较短时保护失去闭锁而误动的问 题,可采用延时0.5,0.8s复归的方法予 解决. 本文研制的保护从原理上避开了负序分 量,不对称负荷以及谐波分量的影响,适于作 电铁线路的保护.同时,保护也提供了负序和 零序电流增量启动元件,因此,也同样适用作 为电力系统中一般线路的保护. 参考文献 【1]东北电业管理局,《东~L22okV系统距离保 护的运行分析和改进》,东北电业管理局, 1977年5月. 【2]宋从矩,《晶体管相位比较式三段距离保 护》,《继皂器》,第3期,1979年. 一………'? 障电压比及电流比的测量.该变压器正常状态下的变 比为19.378,故障状况下的测试数据如下. 1.高压加压 电压及电压比分别为 Ul/U,=lO.854V. 电流及电流比分别为: I,1=7.715A. 2.低压翻加压 电压及电压比分别为 U./U=7.692V. Ul—IosVIU,=9.95VI Iz:20.6A}Il=2.67A; U】=蚰}Ul=5.2V; 电流及电流比分别为:It=4O.2A,I.=3.73n, I/1=10.77 上述测试结果表明,与故障处于高压侧的事实完 全相符.因而从根本上消除了对低压绕组产生的疑 虑.