变压器短路计算分析

继电保护竞赛选拔试题
Y,d-11接线的变压器△侧发生两相短路时,Y侧 有一相电流比另外两相电流大，该相是_ ( B )。 同名故障相中的超前相； 同名故障相中的滞后相； 同名的非故障相
在单侧电源线路上发生A相接地短路，假设系统图如下。T变压器Y0/Y-12 接线，Y0侧中性点接地。T′变压器Y0/△-11接线，Y0侧中性点接地。T′ 变压器空载。(10分) 问题：①请画出复合序网图。 ②求出短路点的零序电流。 ③求出M母线处的零序电压。 ④分别求出流过M、N侧线路上的各相电流值。 设电源电势E=1，各元件电抗为XS1=j10，XT1=j10，XMK1=j20， XNK1=j10，XT′1= XT′0=j10，输电线路X0=3X1
答:继电器动作方程可变换为：| UA2－ZZIA2|≥|UA1－ ZZIA1|； 变压器△侧三相短路时，无负序分量，继电器不动 作；） 变压器△侧两相短路时： △侧：Ia1=- Ia2；Ua1= Ua2=- Ia2Z2Σ Y侧：UA1= Ua1e-j30°+ Ia1 e-j30°ZB；IA1= Ia1 ej30° UA2= Ua1ej30°— Ia1 ej30°ZB；IA2=- Ia1 ej30° 化简后得，| UA2－ZZIA2|=| Ua1— Ia1 （ZB—ZZ）|； |UA1－ZZIA1|=| Ua1+ Ia1 （ZB—ZZ）| 比较ZB、ZZ，得结论，ZB=ZZ时，在动作边界，ZB＜ ZZ时，继电器动作， ZB＞ZZ时，继电器不动作
对于接线为Yn，d11变压器的微机型纵差保护，校 验整定值时，在高压侧A相通电流，除了A相差动元 件动作之外，其他相差动元件均可靠不动作。（×） 接线为Yn、d11的变压器，容量为360MVA。两侧 的电压分别为20kV及360kV，两侧差动TA的变比分 别为15000/5及1200/5，接线方式为Y、Y，由计算 机软件在高压侧移相，其低压侧为基准侧，差动保 护两侧之间的平衡系数为0.83 接线为Yn，d11的变压器，其差动两侧TA的接线为 Y，y，由计算机软件对高压侧电流进行移相。以低 压侧为基准侧，已知差动保护两侧之间的平衡系数 为0.8，当在A相差动两侧同时通入值为10A、相位 差为180°的电流时，A相差动电流为 2A ，B相 差动电流为 0A ，C相差动电流为 8A 。
Yn侧单相接地短路
Yn侧单相接地电流相量图
d侧各相电流分布与yn侧接地相有关，d侧滞后于yn侧 接地相的电流为0，其它两相大小相同，相位相反， 数值为故障电流的1/sqrt(3)倍。D侧无零序电流
Y侧单相接地电压相量图
y侧接地相电压为0，其它两相电压较高；d侧电流为0 相电压最高，其它两相电压相等，相间电压较高；d 侧无零序电压。
复合序网图
② X1∑=j10+j10+j20=j40 X2∑=j10+j10+j20=j40 X0∑=j30+j10 =j40
Ik1 = Ik 2 = Ik 0 = E 1 1 = = = − j 0.00833 X 1 ∑ + X 2 ∑ + X 0 ∑ j 40 + j 40 + j 40 j120
阻抗的变化
单相测量阻抗: ZA>ZK(短路阻抗) ZB>Zk;Zc>ZK 相间测量阻抗: ZAB>ZK; ZBC>ZK; ZCA=ZK 单相阻抗不能反应高 压侧接地短路阻抗;相 间0度接线有一相反应 高压侧接地短路阻抗
Yn侧两相短路
A Kbc B C Ia=0 Ib=Ik(2) Ic=-Ik(2) 0 Ia=-1/sqrt(3)Ik(2) a Ib=2/sqrt(3)Ik(2) b Ic=-1/sqrt(3)Ik(2) c
变压器短路计算分析
主要内容
变压器短路计算的基本方法 y/d-11型变压器D侧相间短路分析 y/d-11型变压器y侧相间和单相接地短路分析 y/y-12型变压器短路分析 自耦变压器短路分析 全国继电保护竞赛选拔题讲解
变压器短路计算分析方法
一、采用对称分量法: 根据故障类型计算短路点处序分量 计算分支系数计算变压器短路侧电流电压的序分量及相分量 根据变压器的连接组别计算其它侧序分量 计算其它侧相分量 二、全电流法 计算短路点的电流 短路绕组电流 另一侧绕组电流 另一侧线电流 需用到kcl 和kvl及电流大小关系
电压电流对称分量经变压器的变换
序分量经不同连接的组别的变压器后将有相位偏移， 相位偏移的一般公式为(逆时针为正)： 正序分量：δ1＝±(12－N)×300 Y－D:取正；D-Y为负。 F1’=F1×ejδ1 负序分量： δ2＝- δ1 F2’=F2×ejδ2 零序分量：Y/D不能传变 特别的：对于Y/D-11 正序分量Y-D相位偏移30度,D-Y相位偏移-30度 负序分量Y-D相位偏移－30度,D-Y相位偏移30度
Y/D-11接线变压器y侧bc两相短路
Yn侧两相短路电流相量图
Yn侧两相短路电压相量图
阻抗的变化
单相测量阻抗: ZA>ZK(短路阻抗) ZB=Zk;Zc>ZK 相间测量阻抗: ZAB>ZK; ZBC>ZK; ZCA>ZK 单相阻抗一相反应高 压侧相间短路阻抗;相 间0度接线不能反应高 压侧接地短路阻抗
Yn侧最大相电流是故障电流的2/sqrt(3)倍，其它两相 为最大相的一半，方向相反；最大相电流为D侧两故 障相中的滞后相
D侧两相短路时电压相量图
Yn侧电压最低相为D侧两故障相中的滞后相，其它两 相电压较高，相位差近180度，yn侧相间电压较高， 电流相等的两相间电压最高
阻抗的变化
单相测量阻抗: ZA=ZK(短路阻抗) ZB>Zk;Zc>ZK 相间测量阻抗: ZAB>ZK; ZBC>ZK; ZCA>ZK 单相阻抗能反应低压 侧相间短路阻抗;相间 0度接线不能反应低压 侧相间短路阻抗
设Yn，d11变压器的变比为1，d侧B、C两相短路故障电 流为Ik，则Y侧A、B、C三相电流分别为（ ）
A）Ik、Ik、Ik；B） 、 、 ；C） 、 B、 ； 2Ik Ik Ik 2Ik 2Ik 2Ik D） 、 、 3 3 3 3 3 3
3 Ik 3
2Ik 3
Ik 3
试题6
接线为Yn，d1的变压器低压侧接大容量发 电机，高压侧B相发生接地短路故障，请绘 出变压器两侧的电流向量图及序量图。
试题3
220KV/110KV/35KV变压器一次绕组为Y0/Y0/△-11 接线，35KV侧没负荷，也没引线，变压器实际当作 两卷变用，采用的保护为微机双侧差动。问这台变 压器差动的二次电流需不需要转角（内部转角或外 部转角）为什么？ 答：对高中侧二次电流必须进行转角。一次变压器内部 有一个内三角绕组，在电气特性上相当于把三次谐波和 零序电流接地，使之不能传变。二次接线电气特性必须 和一次特性一致，所以必须进行转角，无论是采用内部 软件转角方式还是外部回路转角方式。若不转角，当外 部发生不对称接地故障时，差动保护会误动。
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y/d-11(y/d-1)变压器短路
对于y/d-11(y/d-1)型接线的变压器一侧短路后 另一侧短路的电流电压电气量将发生变化.零 序电流,测量阻抗也将发生变化. 下面讨论各种情形下各侧电气量的计算和分 析,为后面变压器主保护的原理,整定,调试打 下基础.
D侧两相短路
D侧两相短路时电流相量图
③由于流过MK线路的零序电流为零，所以在 XMK0上的零序电压降为零。所以M母线处的 零序电压UM0与短路点的零序电压相等，其 值为UM0=UK0=-IK0*X0∑= j0.00833* j40=0.3332
④流过M侧线路电流只有正序,负序电流 所以 IMA=IK1+IK2=2*(- j0.00833)=- j0.0166 IMB==j0.00833 IMC=j0.00833 流过N侧线路中的电流只有零序电流，没有正 负序电流 所以INA=INB=INC=IK0=-j0.00833
分析题
某继电器的动作方程为-90°≤arg［（UA2'－UA1'） ／（UA2'+UA1'）］≤90°，其中，UA2'=UA2－ ZZIA2，UA1'=UA1－ZZIA1。继电器装设在 Y/△—11变压器高压侧（Y侧），试简要分析该继 电器在低压侧（△侧）短路时的动作行为。 【UA2、IA2、 UA1、 IA1分别为继电器感受到的 负序、正序分量，假定系统的正序电抗和负序电 抗相等】（答题提示：可将继电器动作方程转换 为比幅式，分析变压器低压侧短路时的序分量并 变换至高压侧，对比动作方程，得出分析结论）
y/yn-12接线变压器
自耦变压器的短路分析
基本分析方法同普通变压器,利用y型等值电 路进行分析计算 不同之处在于两侧共用一个绕组,公共绕组的 电流与零序电流与短路点位置,各侧阻抗大小 等有关.
自耦变接地故障分析
高中侧发生接地故障时,中性点零序电流方向不固定 中 高中侧发生接地故障时 中性点零序电流方向不固定,中 中性点零序电流方向不固定 性点电流也可能出现为零的情形
试题5
变压器纵差保护经星-角相位补偿后，虽然滤 除了零序电流分量，但是变压器纵差保护还 是能反映变压器星侧内部的单相接地故障的。 √ （ ） 如果假设变压器的励磁阻抗为无穷大，在接 线的变压器的侧线路上发生接地短路时在变 压器的侧线圈上将出现零序电流。 （ ） × 为简化保护的构成，可采用三卷自耦变压器 中性点TA二次电流作为高压侧及中压侧接地 故障保护的零序电流。 （× ）
Yn，d11接线的变压器配置有国产微机型全套保护装置， 其纵差保护TA的接线为d，Y。当高压侧A相出线套管处 发生单相接地故障时，变压器保护动作情况是（ ）。
D A）.零序I段和A相差动动作； B）.A相差动和零序I段同时动作； C）.零序I段和A、C两相差动同时动作； D）.A、C两相差动同时动作。