(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