10kV配电变压器缺相运行分析

10kV配电变压器缺相运行分析

【摘要】随着我国经济社会的发展，对电能的可靠、稳定供应提出了更高的要求。然而，在配网系统的实际运行维护过程中，发现了一些经常出现却又较为棘手的问题，例如10KV配电线路缺相导致10KV配电线路上的所有变压器高压侧缺相问题。由于10KV线路上挂着较多的10KV用电用户专用变压器及使用公用配电变压器供电的0.4KV用户，10KV线路缺相，将影响线路所属的全部用户的用电，轻则影响正常用电，重则引起用电设备损坏，甚至危及生命安全。

本文结合目前使用十分普遍的Dyn11接法和Yyn0接法变压器进行具体分析，得出变压器高压侧缺相运行时低压侧的输出电压，以说明变压器缺相运行对用户用电的影响，同时也希望进一步引起电力运行研究工作者着手解决此问题，积极为配网系统的安全和可靠运行出谋划策，更好地服务经济的发展和为用电客户提供稳定合格的电能。

【关键词】变压器；缺相运行

为顺应电力工业发展的要求、极大地满足用电客户的用电需求，我国电力事业面临着许多压力和挑战。但是从我国配网供电系统现状来看，情况不容乐观，配网的安全和稳定水平亟待提高。例如，配网系统中10kV配电线路的缺相运行就是一个常见问题。在电网运行维护过程中，高压线路发生断线事故、配电变压器高压熔断器发生熔断、负荷开关三相触头合闸不同时……这些因素都会导致10kV配电变压器高压侧缺相运行，致使线路上出现负序分量和零序分量。这些分量的出现将严重影响配网供电的可靠性，直接关系到广大用电客户的切身利益，甚至引发各种电力安全事故，给电力系统带来严重损失。下文通过对10kV 配电变压器缺相运行的理论和实践分析，加强对配电线路缺相运行的认识。

1 10kV配电变压器缺相运行理论分析

1.1 Dyn11型变压器高压侧缺相运行

Dyn11型变压器相对于Yyn0型变压器具有许多优点，如带不平衡负载能力较强，输出电压质量高，能够为零序电流提供通路，但又能防止零序电流进入高压电网等等，因此，Dyn11型变压器也是目前使用最广泛的变压器类别，而且在大部分项目改造中，其它联接类别的变压器也逐渐被Dyn11型变压器取代。因此，讨论Dyn11型变压器发生缺相时低压的输出特性显得非常有意义，下面讨论Dyn11型变压器发生高压缺相时低压的输出特性。

（1）Dyn11型变压器绕组接法如下图所示

Dyn11型变压器在运行中，若发生高压A相缺相，其高压绕组将会形成两条并联支路，A、C相绕组串联形成一条支路，B相绕组单独形成一条支路，线电压是并联支路上的电源，所以A、C相绕组上的电压为其额定电压的一半，

而B相绕组上所施加的电压为额定电压，即满足以下等式：

因此，当变压器低压侧加上负载时，变压器二次绕组的电压应为：，，由此可见，Dyn11型变压器高压A相缺项时，低压输出是一相为额定电压、两相为半额定电压。具体哪一相为额定电压，哪两相为半额定电压，则要看发生缺相的是哪一相。

在这种绕组接线方式下，如果缺相状态时间较长时（一般在几分钟到十分钟左右），则A、C两相所带的负载会由于欠压而导致烧毁的现象，不仅对供电质量带来严重的影响，而且也会对用户造成财产损失。

（2）仿真分析

首先，构建简单示意图如下：

仿真结果如下图所示：

正常时，

故障时：

从以上数据可得：

仿真结果验证了上述结论的正确性，并且可以清楚地看出，在Dyn11型变压器中，当A相缺相时，b相的输出电压不变，而a、c相的电压为b相电压的1/2，也为二次额定电压的1/2；同时可以得到，a、c相电压相等，方向相同，与b相电压反向。即对于Dyn11型变压器，高压侧发生缺相，其低压侧的输出特性为一相为额定电压，另两相为额定电压的一半，具体哪一相为额定电压要视故障发生于哪一相。

现以A相缺相来拟定结论，对于单相用电用户来说，当其刚好接于a相或c 相，那么其用电设备将不能正常工作，而且若其负载属于电机型负载时，如风扇、空调、油烟机等，则可能因为电压不够不能正常启动而烧毁；

对于三相用电设备，因三相不对称，不可能在气隙中产生旋转磁场，故也不可能驱动电机型负载转动，最终会因为电流的热效应将用电设备烧毁。

1.2 Yyn0型变压器高压侧缺相运行

Yyn0型变压器目前已逐步为Dyn11型变压器所取代，但一些年代久远尚未实施改造的变压器，变压器仍为Yyn0型，而且在一些经济相对落后的地区，Yyn0型变压器更是普遍存在，因此，熟练掌握Yyn0型变压器高压侧发生缺相时低压侧的输出特性依然十分有必要，下面讨论Yyn0型变压器高压侧发生缺相运行时的情况。

（1）首先，Yyn0型变压器绕组接线方式如下图所示

当Yyn0型变电器的高压侧（A相）发生断线故障时，可以得到发生断线故障后所满足的条件：

由变压器绕组间的电磁传递关系可知，B、C两相绕组电流大小相等、方向相反，当低压侧接上负载后，B、C两相绕组的磁通和为零，A相绕组所流过磁通可忽略不计，故低压侧输出电压满足以下关系式：

即对于Yyn0接法的变压器，当高压侧发生缺相运行时，发生缺相的那一相对应的低压输出电压为0，而另外两相对应的低压输出电压有所减少，具体值满足以上等式。

（2）仿真分析

示意图与Dyn11接法的变压器相同，除了变压器由Dyn11接法改为Yyn0接法，示意图中其余电力元件的参数不变。

正常时，

故障时：

从以上数据可得：

仿真结果论证了上述结论的正确性，故在Yyn0接法的变压器中，当高压侧发生缺相运行，低压侧三相电压会出现严重不对称，由上图的第四个图可以看出，故障相对应低压输出为0，非故障相对应低压输出反相，并且大小相等。对于单相用电用户来说，当用户接在故障相对应的低压相线时，用户负载不能工作，但不会造成用电设备损坏；当用户接在非故障相对应的低压相线时，用户设备利用率降低，影响正常出力，但也不会造成用电设备的损坏，因为在0.86倍的额定电压时，一般用电设备还能维持正常运行，并且从电能质量的角度来看仍然是合格的。

对于三相用电设备来说，情况就不同了，从上图的第四个图可以看出，电压是极其不对称的，表现为故障相为0，另外两相大小相等、相位相反，对于负载为电动机型负载时，不可能在气隙中产生旋转磁场，电机不会转动，但会发热，在电流热效应作用下，负载会因急剧发热而烧毁。

Yyn0接法变压器三种缺相运行状态总结

缺相类型Ua Ub UC

A相