发电厂厂用变压器低压侧出现故障原因分析

陈国朝

摘要：发电厂厂用电变压器是厂用配电网的主要设备之一，但在实际运行中常常会出现一些异常状态。本文就厂用电变压器低压侧在运行中可能出现的异常状况进行了分析。

关键词：厂用电变压器；异常现象；分析

引言

厂用电变压器是发电厂将电能分配输送至厂用辅机的终端纽带，但由于很多因素会引起其发生异常、故障和事故。因此，为使厂用电电变压器能安全、可靠、经济、稳定运行，确保供电质量，就必须对故障变压器进行全面的测试、分析，并采取相关措施，减少厂用电变压器的故障率，提高供电可靠率。

1.厂用电变压器异常现象的分析和处理

异常运行变压器为一台6.3kV干式变压器，容量为1250kVA，型号为SCB9-1250/6.3，联结组别为Dyn11。异常厂用电变压器带负荷运行状态下低压侧电压测量如表1所示。

由测量数据可知，低压侧相电压、线电压不平衡运行，b相电压存在运行异常现象。

变压器虽然异常，但是还能够正常供电，由于无法对异常变压器停运进行全面检查分析，因此，现场处理人员只能通过低压侧的测试电压数据对异常厂用电变压器的可能异常原因进行分析。

1.1外部原因分析

首先从运行变压器的外部寻找造成低压侧b相电压偏低的可能原因，厂用电变压器联结组别为Dyn11，高压侧绕组为三角形连接，如图1所示，相电压等于线电压；国内厂用电变压器的上一级电源变压器（即配电网的电源变压器）的联结组别为YNd11，低压侧绕组为三角形连接，如图2所示，相电压等于线电压。

由此分析，如果电源变压器低压侧某一相绕组存在匝间短路故障，不考虑事故跳闸，电源变压器继续保持运行的情况下，理论上说会引起厂用电变压器低压侧一相电压偏低的情况。

1.2内部原因分析

1.2.1低压侧中性点开路带负荷运行引起电压不平衡分析

由三相不对称电路分析相关知识可知，如果厂用电变压器低压工作零线（中性线）存在断线情况，在带负荷运行情况下，如果负荷不平衡，那么负荷中点电位會和电源中点电位不相等，即负荷中点电压发生位移。

由于现场测量是从厂用电变压器低压端子上直接测量，因此也就排除了变压器外部中性线断线的可能。

因此，分析变压器内部中性点引出套管至低压侧三相绕组中点连接线断线的可能。由电路中三相不对称电路分析相关知识可知，中点电压位移后，虽然三相相电压会变得不相等，但是不影响线电压的平衡，即Uab=Ubc=Uca，但是，由表1的测量结果可知：Uab≠Ubc≠Uca，由此也排除了变压器内部中性线断线的可能。

1.2.2变压器低压线圈匝间短路引起电压不平衡分析

1.2.2.1高压侧线圈匝间短路分析

在厂用电变压器高压侧电压正常的情况下，如果厂用电变压器存在高压侧B相线圈匝间短路故障，由变压器变比原理可知，故障相低压侧线圈的电压会高于非故障相电压，但是由表1测试结果可知：Ubo

1.2.2.2低压侧线圈匝间短路分析

在厂用电变压器高压侧电压正常情况下，如存在低压侧b相线圈匝间短路，由变压器变比原理可知，低压侧故障相电压会低于另外两正常相的相电压，由表1测量结果可知：Ubo

1.3厂用电变压器异常情况处理

根据以上分析判断，为了保障发电厂所有辅机运行的安全性、可靠性和持续性，以防止事故扩大，现场处理人员对异常运行厂用电变压器作出了由原厂重新调配新变压器更换故障变压器的决定。

2.故障厂用电变压器的全面检测和检查

为了验证厂用电变压器运行时根据低压侧电压测量数据对厂用电变压器异常运行分析判断的结论是否正确，同时进一步找出厂用电变压器异常的真实原因，分析处理人员对更换后的故障变压器进行了全面的试验检测和解体。

2.1厂用电变压器直流电阻测试、变比测试、绝缘电阻测试及数据分析

此厂用电变压器高压侧共五个分接位置，分析人员对高压侧五个分接位置的线圈的直流电阻、低压侧线圈直流电阻、变比误差以及绝缘电阻都进行了测试，高压侧绕组直流电阻和变比误差五组数据具有相同的变化特征，因此，以额定分接位置测量数据为代表进行分析，测量数据如表2、3、4所示。

由绝缘电阻测量数据可见，厂用电变压器高低压线圈之间及高低压线圈与外壳之间绝缘良好，不存在故障问题。

由直流电阻测量数据可见，高压侧线圈良好，不存在故障问题；低压侧b相线圈线圈电阻值明显小于a、c相线圈电阻值。由变比误差测量数据可见，只有CA/ca线圈电压变比误差符合规范要求。

因此，由以上数据综合分析可知，正是由于b相线圈存在匝间短路，因此造成b相线圈电阻小于其他两相；由图1所示的厂用电变压器联结方式图可知，正是由于b相匝间短路，造成b相线圈匝数减少，因此造成AB/ab、BC/bc电压比误差远远超出规范要求[2]。

2.2厂用电变压器解体检查

鉴于以上检测分析，分析人员对厂用电变压器进行了解体，解体后发现，厂用电变压器低压侧b相线圈引出线处存在匝间短路情况。故障部位如图3所示。

3.厂用电变压器线圈匝间短路故障下可持续运行分析

厂用电变压器高压侧和电源连接一般经过带保护的高压开关柜或者带熔丝的开关设备，由继电保护装置或者熔丝对变压器故障进行隔离保护[3]。

曾发生过两台6.3kV厂用电变压器高压侧匝间短路事故，一次事故引起其高压开关柜保护跳闸，一次事故引起其高压负荷开关柜熔断器熔断，也就是说保护设备都起到了保护隔离作用。由此，分析这次的低压侧绕组匝间短路为何没有引起保护设备动作的原因。

由厂用电变压器联结组别图1可知，当高压侧匝间短路后，由于高压侧三角形连接，会在线圈内部形成环流，内部环流加上负荷电流，电流超过保护定值或熔丝熔断电流就会引起保护动作或熔丝熔断。

对于低压侧线圈匝间短路情况下，由于厂用电变压器所带负荷以单相负荷为主，匝间短路，电压降低，所带阻抗固定的情况下，负荷电流减小，不会引起高、低压侧电流变大，不会存在超过保护电流值或熔丝熔断电流值的情况，由于低压侧中性线的存在，一相匝间短路不会影响其他两相的单相负荷正常供电。如果厂用电变压器匝间短路没有引起变压器事故，仅仅是造成故障相电压降低，如果降低幅度不是很大，则其还可以继续为用户持续供电，就如此案例故障变压器一样。

4.结语

综上所述，本文通过对一台运行中的6.3kV厂用电变压器低压侧电压异常情况后的测量数据进行故障的快速分析、判断、定性以及快速方案的处理介绍，随后又对更换后的故障变压器进行全面的测试、分析和解体求证，验证了故障运行时仅凭少量测量数据分析判断的正确性。

参考文献：

[1]谢江平.中压配电变压器低压侧单相接地保护分析[J].电子测试.2016（19）

[2]李文强，安义，徐文，刘发胜，郑蜀江.一起配电变压器故障原因分析[J].江西电力.2018（02）

[3]黄泽其.关于供电所厂用电变压器运行的探讨[J]科技创新导报.2016（26）