变压器断相故障分析

变压器断相故障分析

黄沐阳

（大庆油田电力集团黑龙江大庆163453）

摘要：变压器是电气线路中不可或缺的电气元件，如果主变压器发生事故，将会对国民经济造成严重损失。本文通过研究变压器原理、运行方式以及断相故障等，对变压器进行试验，模拟出变压器断相时的不同状态，而通过这种方法所得出的实验结果，证明了用这个结论来分析变压器断相故障是可行的。

关键词：变压器；断相故障；故障运行

0引言

不同于其他电气设备，一般变压器的故障是很少的。然而在变压器的运行过程中，有一些维护人员操作不规范，设备缺陷没有及时消除等，都会导致事故的发生。为提高变压器的运行可靠性，一方面要采用行之有效的预防措施来预防事故或降低损失；另一方面对已发生的事故进行分析和判定，以便快速正确的处理问题，防止二次事故的发生，其中，断相故障是不可忽视的。对于此类故障，本文针对具体的变压器模拟出不同的故障，进行数据的计算与统计，然后对其进行整理与分析，以便提出更合理的故障诊断和保护方法。

1变压器的工作分析

变压器虽然型号不同，用途各异，它们都包含铁心和绕组两个部分。在一个闭合的铁心的两侧套有绕组，彼此之间都是绝缘的。变压器的铁心由0.27～0.5mm厚的硅钢片叠装制成，一般用绝缘铜线绕制绕组。其中，原绕组（原边）与电源相连，副绕组（副边）与负载相连。

将交流电压ｕ1通入到变压器的原边上，同时副边断路，称这种状态为空载运行。此时称u20为断路电压，副边电流i2=0，空载电流i10为原边电流，下图为电压和电流的参考方向

其中：Ｎ１——原边匝数

Ｎ２——副边匝数

副边断路时，i10是励磁电流。磁动势i10N1在铁心所生成的主磁通Φ既穿过原边，也穿过副边，于是在原、副边中产生感应电动势ｅ１和ｅ２。

ｅ１和ｅ２的有效值为

其中：Φm——主磁通的最大值

ｆ——交流电源的频率

若绕组压降以及漏磁通的影响忽略不计时，原、副边上电动势的有效值约等于原、副边上电压的有效值，可以得到

其中：Ｋ——变压器变比

不难看出在空载运行时，原、副边上的电压之比既是两者的匝数之比。若改变原、副边的匝数，交流电压也会随之改变。当Ｎ1＞Ｎ２时，Ｋ＞１，称这类变压器为降压变压器；同样地，当Ｎ１＜Ｎ２时，Ｋ＜１，称作升压变压器。

2断相分析

注：上述试验中，“+”表示对该相施加电压，“-”表示未对该相施加电压。

3结论

通过上述实验进行数据表2-1，2-2分析，不难得出以下结论：

（1）当变压器一次侧断某一相时，满足Uoa=Uob+Uoc，Uab=Ubc+Uca，UAB=UBC+UCA（断C相时），它们满足一定的一维线性加法关系，不含线电压最高相为故障相（如UabUAB最大，则高压C相断相）；O与该相之间的电压值最低。

（2）当变压器一次侧断某两相时，二次侧任何两点之间没有电压。

同理，可以用同样方法对表2-3进行分析，二次侧断相，也可以推出相应结论：在变压器二次侧加入40V电压。

（1）当变压器二次侧断某一相时，UAB，UBC，UCA三个电压值和Uab，Ubc，Uca高低压线电压数值同样满足一维线性加法关系。同时，低压侧哪一相断路，o相与该相之间的电压为零。

（2）当变压器一次侧断某两相时，二次侧任何两点之间没有电压。

因此在实际通电状态下，倘若变压器出现断相的故障，我们可以通过相关仪器对其进行测量，测量的数据如果满足上述结论，即可判定变压器所断的是哪一相，这对于我们查出变压器故障相是很方便的。

参考文献：

[1]阮万江、王宝财、任忠诚.变压器有载分接开关故障及其诊断[J].电气试验，2012，77（2）：52-53．

[2]胡虔生，胡敏强.电机学.第二版.北京：中国电力出版社，2009.

作者简介：

黄沐阳（1990-）男，大学本科，技术员，研究方向为电力系统自动化