35kVDy11变压器高压侧单相缺相运行分析_周鸣

对 Ａ 相缺 相，根 据 电 压 边 界 条 件，利 用 对 称
分量法分解得：
·
·
ＵＡＢ１
＝
（Ｕ· ＡＢ
·
＋ａＵＢＣ
＋ａ２ Ｕ·ＢＣ
）／３
＝
ａＵＢＣ ２
·
·
ＵＡＢ２
＝
（Ｕ· ＡＢ
＋ａ２ Ｕ·ＢＣ
·
＋ａＵＢＣ
）／３
＝
ａ２
ＵＢＣ ２
·
ＵＡＢ０
＝
（Ｕ· ＡＢ
·
＋ＵＢＣ
·
＋ＵＣＡ
）／３
＝
０
低压侧电压分量，ｎ 为变压器变比：
采用 ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍｕｌｉｎｋ 进 行 仿 真，仿 真 模 型 如 图８所示：
图 ８ ＦＪ站 １ 号 主 变 及 其 两 侧 仿 真 模 型
在仿真模型中，假 设 来 自 上 级 电 源 站 ＴＨ 站
的 ＴＪ７７８输出为 一 稳 定 电 源 输 出，采 用 ｓｉｍｕｌｉｎｋ
中“ｔｈｒｅｅ－ｐｈａｓｅ ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｖｏｌｔａｇｅ ｓｏｕｒｃｅ”
备 的 使 用 寿 命 ，并 可 能 带 来 一 系 列 安 全 隐 患 。
１ Ｄｙ１１ 变 压 器 缺 相 分 析
１．１ 不 对 称 运 行 分 析 方 法
对称分量法是分析不对称运行的最有效的方
法之 一，它 是 一 种 线 性 叠 加 方 法，依 次 将 三 个 不
对称 相 量，分 解 为 正 序，负 序 和 零 序 对 称 组，进 而
为 ：Ｕ·ａｂ ，Ｕ·ｂｃ，Ｕ·ｃａ ，Ｕ·ａ，Ｕ·ｂ，Ｕ·ｃ，Ｉ·ａｂ ，Ｉ·ｂｃ，Ｉ·ｃａ ，Ｉ·ａ，Ｉ·ｂ，Ｉ·ｃ
（见 图 ２）。
周 鸣 ，等 ：３５ｋＶ Ｄｙ１１ 变 压 器 高 压 侧 单 相 缺 相 运 行 分 析
６８９
图 ２ Ｄｙ１１ 变 压 器 两 侧 正 序 电 压 、电 流 相 位 关 系
Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｆｏｒ ３５ｋＶ Ｄｙ１１Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ＨＶ－Ｓｉｄｅ Ｓｉｎｇｌｅ－Ｐｈａｓｅ Ｌｏｓｓ
ＺＨＯＵ Ｍｉｎｇ，ＬＩ Ｊｕｎ－ｙｉｎｇ，ＷＡＮＧ Ｎａｉ－ｄｕｎ
（Ｓｈｉｂｅｉ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，ＳＭＥＰＣ，Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７０，Ｃｈｉｎａ）
变压器的联 接 组 别 是 指 变 压 器 一、二 次 侧 绕 组按一定接线方 式 联 接 时，一 次 侧 线 电 压 和 二 次 侧 线 电 压 之 间 的 相 位 关 系 （图 １）。
图 １ 变 压 器 一 、二 次 侧 绕 组 接 线 方 式
在 电 力 系 统 中 ，变 压 器 的 进 线 发 生 断 线 事 故 ， 引起变压器缺失 一 相 或 更 多 相 的 情 况，称 之 为 变 压器缺相。缺相会破坏变压器稳定运行时的三相 平衡，出现负 序 和 零 序 分 量。 变 压 器 三 相 不 平 衡 的产生会影响下 级 电 力 设 备 的 出 力，或 是 引 起 电 力设备局部金属 元 件 的 温 度 升 高，降 低 了 电 力 设
电
流
·
ＩＡＢ
·
和ＩＣＡ
大
小
相
等
，方
向
相Hale Waihona Puke 同。对于 Ｄｙ１１ 联接的变压器，高压 Δ 侧零序 电
流 只 能 在 相 电 流 内 部 形 成 环 流 ，线 电 流 中 没 有 零
序 电 流 ，并 且 零 序 电 流 不 能 感 应 到 低 压 侧 。 由 上
分析 可 知，高 压 侧 Ａ 相 缺 相 电 压 边 界 条 件 为：
·
ＵＡＢ
·
＝ＵＣＡ
＝
－
１２Ｕ·ＢＣ
。
根据 Ｄｙ１１变 压 器 两 侧 电 压、电 流 各 序 分 量 应 满 足 正 序 （或 负 序 ）电 压 对 称 关 系 以 及 变 压 器 相
位 变 化 关 系 ，其 正 常 运 行 时 变 压 器 两 侧 正 序 电 压 、
电 流 相 位 关 系 见 图 ３。
６８８
电力与能源
第 ３６ 卷 第 ５ 期 ２０１５ 年 １０ 月
ＤＯＩ：１０．１１９７３／ｄｌｙｎｙ２０１５０５０２０
３５ｋＶ Ｄｙ１１变压器高压侧单相缺相运行分析
周 鸣，李俊颖，王乃盾
（国 网 上 海 市 电 力 公 司 市 北 供 电 公 司 ，上 海 ２０００７０）
摘 要：分析了３５ｋＶ Ｄｙ１１变压器高压侧发生单相缺相的情况，介绍了３５ｋＶ 变电站一台同类型主变压器高 压侧发生缺相情况后，该变电站的保护动作以及运行 情 况。利 用 软 件 搭 建 模 型 模 拟 缺 相 运 行 情 况 ，与 实 际 情 况进行了对比。 关 键 词 ：变 压 器 ；单 相 缺 相 ；Ｄｙ１１；不 对 称 运 行 ；ＭＡＴＬＡＢ ｓｉｍｕｌｉｎｋ 作 者 简 介 ：周 鸣 （１９６９），男 ，工 程 师 ，从 事 电 网 企 业 变 电 运 行 工 作 。 中 图 分 类 号 ：ＴＭ４０ 文 献 标 志 码 ：Ｂ 文 章 编 号 ：２０９５－１２５６（２０１５）０５－０６８８－０４
图６ ＦＪ站１号主变３５ｋＶ 电压相量图
图７ ＦＪ站１号主变３５ｋＶ 电压相量图
后经确认 ＴＪ７７８Ｃ 相 搭 接 线 掉 落，上 述 推 断 正确，事故的确为 Ｃ 相缺相运行。
３ 仿 真 模 拟
３．１ 仿 真 模 型 为 进 一 步 对 缺 相 运 行 进 分 析 ，以 及 还 原 事 故 。
现 场采用无线核相器在１号主变３５ｋＶ 测得 ＡＢ 相位２４０度／ＡＣ 相位 ３３０ 度／ＢＣ 相 位 ９０ 度； 站用 电 实 际 测 得 电 压 Ａ／Ｂ／Ｃ 相 电 压 为 ２００ Ｖ／ １１０ Ｖ／１１０ Ｖ。 ２．２ 事 故 分 析
通过现场情况，初 步 判 断 因 是 ＴＪ７７８ 线 路 有 故障，重合 成 功 后，应 该 是 缺 Ｃ 相 运 行。 因 为 由 ＴＪ７７８ＳＥＬ 微机保护电流指示显示 Ａ 相为 ５０Ａ ，Ｂ 相为５０Ａ 和 Ｃ 相为 ０Ａ。 由 核 相 棒 测 得 的 １ 号主变３５ｋＶ 侧相位，得到以下相量图见图６。
量求得不对称相量。 对 于 Ｄｙ１１ 变 压 器 高 压 侧 线 电压、相电 压、线 电 流，相 电 流 分 别 表 示 为：Ｕ·ＡＢ ，
·
ＵＢＣ
，Ｕ·ＣＡ
，Ｕ· Ａ
，Ｕ·Ｂ
，Ｕ·Ｃ
，Ｉ·ＡＢ
，Ｉ·ＢＣ
，Ｉ·ＣＡ
，Ｉ·Ａ
，Ｉ·Ｂ
，Ｉ·Ｃ
。
低压 侧 线 电 压、相 电 压、线 电 流、相 电 流 分 别 表 示
６９０
周 鸣 ，等 ：３５ｋＶ Ｄｙ１１ 变 压 器 高 压 侧 单 相 缺 相 运 行 分 析
统。ＦＪ站３５ｋＶ 设 备 为 厦 门 ＡＢＢ－ＺＳ３．２ 柜 体， １０ｋＶ 设备为福州天宇 ＺＫ１ 柜 体，二 次 保 护 均 为 ＳＥＬ 微机保护。３５ｋＶ 进 线 不 带 继 电 保 护；主 变 带有差动、瓦 斯、３５ｋＶ 过 流、３５ｋＶ 零 流 等 继 电 保护；１０ｋＶ 母 线 装 有 自 切 装 置，作 用 于 １０ｋＶ 一／二（１）段 分 段；３５ｋＶ 及 １０ｋＶ 系 统 均 使 用 ＳＥＬ 微机保护；１０ｋＶ 系统为不接地系统；不带综 合自动化。 ２．１ 事 故 情 况
（２） （３） （４）
·
Ｕａｂ
＝
（－ 槡３）Ｕ· ＡＢ／（２ｎ）
·
Ｕｂｃ
＝
（槡３）Ｕ·ＡＢ／（２ｎ）
·
Ｕｃａ ＝０
·
Ｕａ
＝ Ｕ· ＢＣ／（２ 槡３ｎ）
（５） （６） （７） （８）
图 ３ Ｄｙ１１ 变 压 器 两 侧 正 序 电 压 、电 流 相 位 关 系
·
Ｕｂ
＝ Ｕ· ＢＣ／（槡３ｎ）
（９）
·
Ｕｃ
模 型 ，其 具 体 参 数 如 表 １ 所 示 。
表 １ ＴＪ７７８ 参 数 表
电 压／ｋＶ ３５
初 始 角 度／（°） ０
频 率／Ｈｚ ５０
上级电源站 ＴＨ 站 和 ＦＪ站 之 间 的 输 电 线 路
采用 ｓｉｍｕｌｉｎｋ 中 “ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ ｐａｒａｍｅｒｓ ｌｉｎｅ”模
＝ Ｕ· ＢＣ／（２ 槡３ｎ）
（１０）
变压器高压侧 Ａ 相缺相时各侧电压相量关
系，见图４所示。同理可得高压侧 Ａ 相断线时各
侧 电 流 相 量 关 系 ，如 图 ５ 所 示 。
图４ 变压器 Ａ 相缺相时两侧电压相量
图５ 变压器 Ａ 相缺相时两侧电流相量图
２ ３５ｋＶ 变电站缺相运行分析
３５ｋＶ ＦＪ变电站设计为 三 主 变 四 分 段 接 线， 当前实际接 线 为 二 主 变 三 分 段 运 行，１ 号 主 变 由 ＴＪ７７８供电，２号主变由 ＬＪ３２０８供电，１０ｋＶ 母线 装有１０ｋＶ 一／二（１）段分段，１０ｋＶ 二（１）段母线 同１０ｋＶ 二（２）段 母 线 直 连。１０ｋＶ １ 号 站 用 变 和１０ｋＶ ２号站用变分别接在１０ｋＶ 一段母线和 １０ｋＶ 二（２）段 母 线。 此 站 接 地 方 式 为 不 接 地 系
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ ａｎａｌｙｚｅｓ ｔｈｅ ｈｉｇｈ－ｖｏｌｔａｇｅ ｓｉｄｅ ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ ｏｆ ３５ｋＶ Ｄｙ１１ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄ ｉｎｔｒｏ－ ｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｉｓ ｔｙｐｅ ｏｆ ｍａｉｎ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｉｎ ａ ３５ｋＶ ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ ｉｎ ｔｈｅ ｃａｓｅ ｏｆ ＨＶ－ｓｉｄｅ ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ．Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｗａｓ ｍａｄｅ ｂｙ ｕｓｉｎｇ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｔｏ ｂｕｉｌｄ ｕｐ ｍｏｄｅｌｓ ｔｏ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｐｈａｓｅ－ｄｅｆｉｃｉｅｎｔ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｏｍｐａｒｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｓｉｎｇｌｅ－ｐｈａｓｅ ｌｏｓｓ；ａｓｙｍｍｅｔｒｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ
在１３：５５分，３５ｋＶ 二 段 进 线 ＬＪ３２０８ 跳 闸， 自切成功，３５ｋＶ 一段进线 ＴＪ７７８带１０ｋＶ 一段、 二段运行。１４：２０ 分，ＦＪ站 ＴＪ７７８ 失 电 后 又 恢 复 （上级电源 站 ＴＨ 站 ＴＪ７７８ Ａ 相 零 流 动 作，重 合 成功），３５ｋＶ ＦＪ变 电 站 站 内 失 去 照 明，ＴＪ７７８ 开 关电 流 表 无 指 示，ＳＥＬ 微 机 指 示 Ａ／Ｂ／Ｃ 三 相 电 流分别 为 ５０ Ａ／４９ Ａ／０ Ａ，柜 体 带 电 显 示 器 无 指 示，无保护动作情况；１０ｋＶ 一段压变、二（１）段压 变、二（２）段压 变 电 压 表 指 示 均 为 Ａ／Ｂ／Ｃ 三 相 电 压分别为７ｋＶ／３．６ｋＶ／３．６ｋＶ；１０ｋＶ 一／二（１） 分段 电 流 表 无 指 示，ＳＥＬ 微 机 指 示 Ａ／Ｂ／Ｃ 三 相 电流均 分 别 为 １００ Ａ／５０ Ａ／５０ Ａ；１０ｋＶ 母 线 所 有馈线电流表均 无 指 示，所 有 馈 线 带 电 显 示 器 均 亮 ，所 有 馈 线 开 关 红 灯 亮 ；控 制 室 站 用 电 屏 上 １ 号 站用变、２号站用变三相指示 灯 均 亮，电 压 表 无 指 示 ；直 流 系 统 无 充 电 电 压 。
由１０ｋＶ 一 段、二 （１）段、二 （２）段 压 变 指 示 均为相电压 Ａ ７ｋＶ ，Ｂ ３．６ｋＶ，Ｃ ３．６ｋＶ，线电 压 ＡＢ １０．５ｋＶ，ＡＣ １０．５ｋＶ，ＢＣ ０ｋＶ，代入以下 向量图 验 证 了 当 ３５ｋＶ Ｃ 相 缺 相，反 应 至 １０ｋＶ 母线电 压 为 ｂ 相 电 压 等 于 ｃ相，数 值 为 正 常 电 压 的１．７３２／３，ａ相电压 为 ｂ 相 或 者 ｃ相 的 ２ 倍，线 电压方面Ｕｂｃ为零，Ｕｃａ 、Ｕａｂ 等 于 ａ相 电 压 的 ３ 倍。 其相量图如图７所示：
１．２ Ｄｙ１１ 变 压 器 高 压 侧 单 相 缺 相 分 析
假设高压侧 Ａ 相 发 生 缺 相 现 象，ＢＣ 间 线 电
压
·
ＵＢＣ
不
变
，Ｕ·ＣＡ
和
·
ＵＡＢ
将
共
同
承
担
反
相
的
线
电
压
·
ＵＢＣ
。
因
为
此
时
Ａ
相
缺
相 ，所
以
其
相
电
流
·
ＩＡ
为
零
，则
相
电
流
·
ＩＢ
和Ｉ·Ｃ
大 小 相 等，方 向 相 反，所 以
得
出
线
可以对各组对称分量进行分析。
·
·
熿Ｆａ（１）燄
·
Ｆａ（２） ＝
１３熿１１
ａ ａ２
ａ２燄熿Ｆａ燄
ａ
·
Ｆｂ
·
燀Ｆａ（３）燅
燀１ １ １燅燀Ｆ·ｃ燅
（１）
ａ ＝ｅｊ１２０°
＝ ｃｏｓ１２０°＋ｊｓｉｎ１２０°
＝
（－
１ ２
＋ｊ槡２３）
式 中 ｊ——— 虚 数 单 位 。
由式（１）可 以 导 出 已 知 的 正、负、零 序 对 称 分