变压器一次侧电缆相序接反故障的研究

一、故障经过

罐区2#低配经改造完成, 值班人员对380V II段母线进行恢复送电, 4#变压器 (4#变带罐区2#低配II段母线运行) 在进行电压冲击试验后均正常。4#变送电后, 值班人员发现II段母线进线开关存在负序电压, 经核相后发现4#变相序错误。

核相得到数据如下:

其中Ua3、Ub3、Uc3表示3#变所带罐区2#低配380V I段母线各相电压, Ua4、Ub4、Uc4表示4#变所带II段母线各相电压。

根据以上三组数据画出4#变低压侧三相电压的向量图, 根据向量图分析, 得出结论:4#变一次侧的A相与B相反接。施工人员将4#变一次侧A相与B相调换后, 再进行核相, 并查看II段母线进线开关数据, 均正常。

二、故障分析

罐区2#低配变压器都采用Dy11接法, 变压器一/二次侧的相电压及线电压向量图如下:

(a) 一次侧相电压及线电压向量图 (b) 二次侧相电压及线电压向量图

变压器一次侧为三角形接法, 由图可知, 各线电压等于相电压 (UAB=UA, UCA=UC, UBC=UB) , 以一次侧线电压UAB为分针, 指向12点的方向, 二次侧线电压Uab为时针, 由图可知, 其超前UAB30∘, 指向11点的方向。

已知3#变与4#变二次侧各相电压均为230V, 由U (a4a3) =460V可知, 根据余弦定理公式:

可以算出Ua4与Ua3的夹角为180∘。

据以上分析, 我们可以画出4#变与3#变二次侧各相电压的向量图, 如图3所示。

由图2可以看出3#变二次侧a相电压超前b相电压120∘, b相电压超前c相电压120∘, 为正序电压。4#变c相电压相比于3#变相电压顺时针旋转了60∘, b相电压超前a电压120∘, a电压超前电压120∘, 为负序电压。

已知变压器一次侧及二次侧各对应相电压 (A相对应a相, B相对应b相, C相对应c相) 极性相同, 因此其各对应相电压方向也相同。根据图3所示4#变二次侧各相电压向量图, 可以画出4#变一次侧各相电压向量图, 如下所示。

将图3 (故障情况下4#变一次侧各相电压向量图) 与图2 (a (正常情况下4#变一次侧各相电压向量图) 相比较, A相电压逆时针旋转了60∘, B相电压反转了180∘, C相电压顺时针旋转了60∘。根据4#变一次侧各相电压角度变化关系, 我们可以得出结论:产生此故障原因是4#变一次侧电缆相序接错, A相电缆与变压器一次侧B相端子相连接, B相电缆与变压器一次侧A相端子相连接。

三、故障原因

罐区2#低配3#变及4#变在改造之前, 一次侧长期运行在负序电压之下, 如图4所示。

变压器二次侧各相电压均为负序, 对于二次侧所带设备的安装、运行及维护带来诸多不便。因此, 趁本次罐区2#低配改造的机会, 纠正变压器一次侧的接法。

3#变经改造之后, A相与C相互换, 恢复正常。4#变在安装过程中, 施工单位不慎将变压器一次侧B相与C相接反, 后被告知将A相与C相互换, 施工单位在未纠正B相与C相接反错误的情况下, 又将A相与C相互换。

结论

两台变压器并联运行必须满足下列三个条件:

1. 两台变压器一、二次侧绕组的接线组别应该相同;

2. 两台变压器一、二次侧绕组的额定电压必须相等, 即电压变比相等;

3. 两台变压器的短路电压 (阻抗电压) Uk的百分数应该相等 (即电阻压降分量Uka%和电抗压将分量Ukr%应分别相等) 。

罐区2#低配I段母线和II段母线需要并联运行时, 在正常情况下, 两台变压器满足上述条件, 并且两段母线各对应相电压大小相等, 方向相同, 可以并列。当4#变压器一次侧A相与B相电缆接反, 造成低压侧相序错误, 此时两段母线各对应相电压之间会有角度差 (具体如图3所示) , 已知变压器的短路阻抗Uk%=4.5%, 额定电流I=1800A, 此时, 可用如下公式算出两台变压器并联运行时的环流电流:

已知Ub4与Ub3的夹角及 的相位夹角均为60∘, 则:

因此, 在相位相差60∘时, 环流电流为20000A, 近似为额定电流的11倍。

已知Ua4与Ua3的相位夹角为180∘, 则:

因此, 在相位相差180∘时, 环流电流为40000A, 近似为额定电流的22倍。

合环时, 二次侧开关流过那么大的合环电流时容易烧坏, 如果保护不到位的话变压器也会被烧毁。

此外, 任意两相电缆相序接反, 如果二次侧带电动机的话, 都会造成电动机反转甚至堵转, 严重影响生产, 甚至可能产生人身伤害事故。因此, 在新安装的变压器投用之前, 严格核对一次侧及二次侧相序, 确保电缆接线无误, 至关重要。

摘要：罐区2#低配经改造完成, 4#变压器恢复送电后, 在380V II段进线开关上发现存在负序电压, 经过核对相序, 并对结果进行分析, 发现4#变压器一次侧电缆相序接反。本文主要是对Dy11接线组别变压器一次侧电缆相序接反, 对二次侧的影响以及可能产生的事故作分析和研究。

关键词：Dy11接线组别,变压器相序,负序电压