Ynd11与Dyn11变压器短路电流的一种简便分析方法

梁 刚，李能昌，李家汉，张 欢，肖 闯，骆佳勇

(中国长江电力股份有限公司白鹤滩水力发电厂，四川 宁南 615400)

电力系统发生故障时，确定故障类型及故障位置的快慢直接关系到故障处理的快慢[1]，而电力系统中普遍存在的变压器会使故障分析变的较为复杂，目前电力系统故障普遍采用对称分量法进行分析，但该方法涉及相量分解和角度转换，运算过程非常复杂[2]。本文介绍了一种简便的变压器短路电流分析方法，通过电流在变压器绕组中的传变特性来进行分析，该方法没有复杂的计算过程，更易于理解和掌握，为一线运维人员分析和处理故障提供了一种简便的分析方法。

1 变压器故障分析约定条件

为了便于分析，做如下约定[3]：

1)忽略负荷电流；

2)电流正向定义采用减极性标注，且假定Y/y侧故障时，电源在d/D侧；d/D侧故障时，电源在Y/y侧。忽略变压器励磁电流，且变压器变为1；

根据以上关于电流方向和大小的约定简化条件，利用上述变压器绕组电流的传变特性，将同一绕组两侧短路电流的大小和方向表示出来[4]，从而得到变压器两侧每相电流与短路电流的关系。

2 Ynd11变压器短路电流特征分析

2.1 Y侧单相接地

2.2 Y侧相间短路

2.3 d侧相间短路

综上所述，对于Ynd11变压器，当Y侧相间短路时，d侧对应于Y侧短路的两相中超前相的电流大小是其余两相电流的2倍，且方向与其余两相相反；d侧相间短路时，Y侧对应于d侧短路的两相中滞后相的电流大小是其余两相电流的2倍，且方向与其余两相相反[5]，本结论适用于Ynd11变压器中任意两相相间短路故障。

3 Dyn11变压器短路电流特征分析

3.1 y侧单相接地

3.2 y侧两相短路

3.3 D侧两相短路

综上所述，对于Dyn11变压器，当y侧相间短路时，D侧对应于y侧短路的两相中滞后相(与上文同理，不再赘述)的电流大小是其余两相的2倍，且方向与其余两相相反；D侧相间短路时，y侧对应于D侧短路的两相中超前相的电流大小是其余两相的2倍，且方向与其余两相相反，同样本结论适用于Dyn11变压器中任意两相相间短路故障。

4 案例分析

某电站站内400 V负荷通过Dyn11变压器从10 kV 母线取电，变压器低压侧400 V负荷的投切通过电子脱扣器(不具有录波功能)控制。某日，该负荷所用变压器的10 kV馈线保护装置A相定时限过流保护动作，保护装置故障波形如图1所示。从波形可以看出，故障时故障电流较大，但三相电压基本对称，只有A相电压略有降低，故初步推断故障发生在变压器低压侧。仔细分析发现A相电流大小约为C相电流的2倍，且A、C相电流相位相差180°，基本符合Dyn11变压器y侧ac两相相间短路故障的特征。

图1 馈线保护装置故障录波图

根据以上分析，现场维护人员迅速对该线路所带400 V 负荷展开排查，经现场检查发现一台台车集电器a相集电器与c相滑线槽接触，导致ac相发生相间短路故障，故障点处集电器和滑线槽均出现不同程度烧伤，与以上分析相符。维护人员手动断开该负荷电子脱扣器，并确认其他400 V负荷正常后，合上该10 kV 馈线柜断路器，其他条线路负荷供电很快恢复正常。

事后分析发现，该负荷电子脱扣器定值设置过大，导致了10 kV馈线保护装置越级跳闸，扩大了停电范围，由于故障点距离10kV馈线保护装置安装处较远(进一步印证了故障时电压变化较小的推断)，给故障的定位和处理造成了一定困难，但通过维护人员快速准确的分析，很快恢复了对非故障线路负荷的供电，降低了故障造成的损失。由此可见，熟练掌握简便的变压器短路电流分析方法对于现场运维人员非常重要。

5 结 语

通过上述变压器两侧故障电流特征分析，可以发现：

1)本文介绍的分析方法的简单易掌握，一线维护

人员应反复研读，熟练掌握，在遇到相关故障时即可灵活应用，快速判断故障类型及可能的故障点；

2)该分析方法在应用过程中一定要注意遵循变压器绕组电流的传变特性，通过故障侧电流推导出绕组电流，再利用绕组电流推导出非故障侧相电流或线电流的特征，或者根据现场变压器各侧电流特征推断出故障类型及可能的故障点；

3)该分析方法可适用于各类型变压器故障分析，可以通过建立仿真模型等方法进行推广使用，例如将文中分析方法做成仿真软件，在故障时，只需输入故障变压器类型与各侧电流幅值相位，即可快速分析出故障类型及可能的故障范围，具有广泛的实用价值。