一、電力變壓器電壓輸出異常的主要原因
在正常情況下，變壓器輸出電壓應(yīng)維持在一定范圍內(nèi)，偏低或偏高可能是一種電氣故障。查找這種故障，可從以下幾個(gè)方面進(jìn)行。
1.電源電壓
電源電壓偏低或偏高，使輸出電壓必然偏低或偏高。對(duì)這種情況，只要測(cè)量電源電壓即可。如果電源為高壓，可通過電壓互感器進(jìn)行測(cè)量比較。
2.分接開關(guān)擋位不正確
對(duì)于高壓電力變壓器，分接開關(guān)是用來調(diào)壓的。10kV配電變壓器分接開關(guān)有3擋，各擋的電壓比見表2-12。
表2-12 10kV變壓器分接開關(guān)擋位對(duì)應(yīng)的電壓比
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擋位 |
高壓(kV) |
低壓(V) |
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I |
10.5 |
400 |
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II |
10 |
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III |
9.5 |
如果電源電壓低，而分接開關(guān)置于I擋，則輸出電壓必然低，反之則輸出電壓偏高。
3.繞組匝間短路
變壓器高壓或低壓繞組發(fā)生匝間短路，實(shí)際上改變了高低壓繞組的匝數(shù)比，即改變了電壓比。
(1) 若高壓繞組發(fā)生匝間短路，一次側(cè)匝數(shù)N1減少，變壓器變比減小，輸出電壓升高。
(2) 若低壓繞組發(fā)生匝間短路，二次側(cè)匝數(shù)N2減少，變壓器電壓比增加，輸出電壓降低。匝間短路故障可通過測(cè)量繞組直流電阻或變壓比進(jìn)一步查找。
4.鐵心和繞組缺陷
當(dāng)帶上負(fù)載后，如果較空載時(shí)輸出電壓降低很多，說明變壓器內(nèi)部電壓降低太多，這是由于鐵心和繞組存在某些缺陷，使漏磁阻抗增加，負(fù)載電流流過這一阻抗時(shí)，電壓降低很多。
5.三相負(fù)載不對(duì)稱
配電變壓器如果供給照明、電焊機(jī)類單相負(fù)載較多，這些負(fù)載不是三相對(duì)稱的，則三相電流不對(duì)稱，從而引起變壓器內(nèi)三相阻抗壓降不等，使三相輸出電壓不平衡。三相負(fù)載不對(duì)稱，最嚴(yán)重的情況是只有一相帶有額定負(fù)載，其余兩相空載。這時(shí)，帶有負(fù)載的相電壓明顯降低，空載的另外兩相電壓明顯升高，嚴(yán)重時(shí)，相電壓可升高石倍。正是由于這種情況，經(jīng)常見到當(dāng)某相電焊機(jī)工作時(shí)，其他兩相上的燈泡明顯變亮，甚至燒毀，而有電焊機(jī)工作的那一相，燈泡明顯變暗，其原因就在這里。
為了限制負(fù)載的不對(duì)稱程度，有關(guān)規(guī)程規(guī)定，變壓器中性線上的電流不得超過相線額定電流的25%。
二、變壓器高壓側(cè)斷一相在低壓側(cè)引起的故障查找
1.事故現(xiàn)象
某廠夜間正在上班，突然有的車間燈滅，有的車間燈亮度下降，電動(dòng)機(jī)單相保護(hù)動(dòng)作后不能再啟動(dòng)。廠電工檢查開關(guān)及線路均未發(fā)現(xiàn)異常。到室外檢查變壓器，發(fā)現(xiàn)變壓器的一次側(cè)C相熔絲跌落。
2.事故原因分析
變壓器的接線為YynO。一次側(cè)C相斷開后，A、B相繞組串聯(lián)，各承受線電壓Uuv
因C相斷開，UC'=0 (A、B相的磁通穿過C相一部分，故C相感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)可略去不計(jì))。
變壓器二次側(cè)的電動(dòng)勢(shì)隨一次側(cè)電動(dòng)勢(shì)變化，所以在一次側(cè)C相斷后，二次側(cè)的電壓分別變?yōu)閁C'=0,UA'=UB'=0.866UΦ2，即二次電壓也降到正常值的0.866倍。在事故時(shí)，凡是接在A、B相的單相負(fù)荷運(yùn)行電壓降14%左右，故燈的亮度要下降。C相無電壓，故燈熄滅。三相電源缺一相，電動(dòng)機(jī)兩相運(yùn)行故保護(hù)動(dòng)作不能啟動(dòng)。如果電動(dòng)機(jī)沒有單相保護(hù)(或用的熔絲額定電流大)就有燒壞電動(dòng)機(jī)的危險(xiǎn)。因此，對(duì)變壓器在運(yùn)行時(shí)無論是一次側(cè)還是二次側(cè)一相斷開，都必須引起高度重視。
三、變壓器高、低壓側(cè)缺相判別方法
缺相故障是用電中最常見的故障之一。它可能由于熔絲熔斷、線路斷線等引起。另外，由于產(chǎn)品質(zhì)量、維修及操作不當(dāng)?shù)仍?，變壓器高壓?cè)跌落式熔斷器(有的高壓線路中間也裝有此熔斷器)常發(fā)生自然下落，也會(huì)造成缺相用電。那么，如何快速判別缺相故障是在高壓側(cè)，還是在低壓側(cè)呢?
1.高壓側(cè)缺相
如圖2-7所示的三相變壓器，設(shè)高壓側(cè)B相斷電。此時(shí)，A相高壓繞組與C相高壓繞組共同承擔(dān)線電壓uAC。
(1) 當(dāng)二次側(cè)a.c兩相負(fù)載完全對(duì)稱時(shí)，A、C兩鐵心柱中負(fù)載產(chǎn)生的磁通相等，故這兩鐵心柱中的合成磁通數(shù)值相等，方向是一個(gè)朝上，一個(gè)朝下，因此，中間鐵心柱中的磁通為0。根據(jù)公式E=4.44fwμm知，A, C兩相繞組各承受線電壓uAC的一半。所以，低壓側(cè)a, c兩相負(fù)載上的電壓相等且都低于200V(當(dāng)線電壓為380V時(shí)，此電壓為190V)，燈泡發(fā)光不足。b相電壓為0。
(2) 當(dāng)二次側(cè)a、c兩相負(fù)載不對(duì)稱時(shí)，如Ia>Ic，則會(huì)造成A鐵心柱的合成磁通ΦA小于c鐵心柱中的磁通ΦA。同樣，由上述公式知，A相電壓將小于C相電壓，兩相上的燈泡亮度差別較大，甚至家用電器不能工作。同時(shí)，由于ΦA<ΦC將有磁通從中間B鐵心柱中流過，進(jìn)而在b相繞組上產(chǎn)生數(shù)值不大的電壓(一般為十幾伏至數(shù)十伏，隨負(fù)載不對(duì)稱的程度而變化)。若b相接有燈泡，則可見到燈絲發(fā)紅。
值得提醒的是這時(shí)人體接觸b相導(dǎo)線仍然是很危險(xiǎn)的。
2.低壓側(cè)缺相
設(shè)變壓器低壓側(cè)b相斷線。由于三柱式變壓器零序磁通的磁阻很大，因此，負(fù)載不對(duì)稱而引起的一次側(cè)繞組中性點(diǎn)位移并不顯著，所以此處為一次側(cè)三相電壓不受負(fù)載不對(duì)稱影響的地方。故當(dāng)b相斷線時(shí)，因?yàn)橹行跃€的存在，a,c兩相自成回路，互不干擾，電壓也基本不變。
3.高、低壓側(cè)缺相判別方法
綜上所述，由于一般變壓器帶的都是混合負(fù)載，家用電器、照明、動(dòng)力都有，大部分是負(fù)載不對(duì)稱情況。故可按圖2-8所列方法判別是低壓側(cè)缺相，還是高壓側(cè)缺相。
四、變壓器分接開關(guān)接觸不良引起的故障
1.故障現(xiàn)象
某變電所安裝2臺(tái)315OkVA的主變壓器。有一次2臺(tái)主變壓器并列運(yùn)行時(shí)，發(fā)現(xiàn)主變壓器的有功功率相同，但I(xiàn)號(hào)主變壓器的無功功率比2號(hào)低了約一半。將2臺(tái)主變壓器單獨(dú)運(yùn)行時(shí)，表計(jì)又正常。檢查1號(hào)主變壓器的計(jì)量回路正常，因而懷疑無功功率表有問題，就沒做進(jìn)一步的檢查。負(fù)荷繼續(xù)下降，I號(hào)主變壓器就停運(yùn)了。負(fù)荷增大后，2臺(tái)主變壓器又并列運(yùn)行，還是出現(xiàn)同樣的問題，并且運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)2號(hào)主變壓器的上層油溫超過正常油溫，升到80℃以上(該溫度使用電觸點(diǎn)信號(hào)溫度計(jì)測(cè)量，正常溫度在40~60℃范圍內(nèi)，當(dāng)溫度達(dá)到85℃以上時(shí)發(fā)出主變壓器溫度過高信號(hào))。將2臺(tái)主變壓器解列，單獨(dú)運(yùn)行時(shí)表計(jì)均正常，認(rèn)為可能是2臺(tái)主變壓器分接開關(guān)擋位不相同造成的。檢查主變壓器分接開關(guān):2號(hào)主變壓器分接開關(guān)正常，而I號(hào)主變壓器分接開關(guān)換擋時(shí)，擋位轉(zhuǎn)動(dòng)失靈，并有卡阻現(xiàn)象，經(jīng)測(cè)定直流電阻不平衡。對(duì)1號(hào)主變壓器進(jìn)行吊心檢查，發(fā)現(xiàn)分接開關(guān)接觸不良，有燒痕，動(dòng)靜觸頭己經(jīng)錯(cuò)位，一只動(dòng)靜頭落在鐵心上，更換了此分接開關(guān)。
2.故障原因分析
在春檢時(shí)只測(cè)量了分接開關(guān)I擋電阻，沒有轉(zhuǎn)動(dòng)分接開關(guān)測(cè)量其他擋電阻。1號(hào)主變壓器的分接開關(guān)長期在I擋運(yùn)行，接觸不良，并有發(fā)熱現(xiàn)象，使該主變壓器阻抗增大、無功功率減小，致使2號(hào)主變壓器無功功率增大，溫度過高。再加上I號(hào)主變壓器的分接開關(guān)質(zhì)量不高，檢查轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，失靈，錯(cuò)位，觸頭脫落，造成了以上故障的發(fā)生。
五、變壓器分接開關(guān)接線錯(cuò)誤
某工廠2臺(tái)變壓器并列運(yùn)行供電。運(yùn)行幾年來，分接開關(guān)都處在II擋。后來，由于電網(wǎng)電壓較高，高壓側(cè)在11.3kV左右，低壓側(cè)在430V左右，由電腦自動(dòng)控制的無功電容補(bǔ)償柜無法投運(yùn)，使該廠因功率因數(shù)低，屢遭供電部門罰款。為此，電工將2臺(tái)變壓器分接開關(guān)同時(shí)調(diào)至I擋，降低運(yùn)行電壓，以便電容器柜能自動(dòng)投切。
1.事故現(xiàn)象
先將負(fù)荷側(cè)所有斷路器斷開，然后將母聯(lián)開關(guān)及2臺(tái)變壓器低壓側(cè)隔離開關(guān)拉開，用萬用表分別測(cè)量2臺(tái)變壓器低壓母線電壓。1號(hào)變壓器三相線電壓均為430V, 2號(hào)變壓器三相線電壓均為425V。斷開2號(hào)變壓器高壓側(cè)跌落開關(guān)，將分接開關(guān)旋至I擋位置，合上跌落開關(guān)送電。再用萬用表測(cè)量2號(hào)變壓器低壓母線電壓，2號(hào)變壓器線電壓AB相410V, BC相410V, AC相405V; 1號(hào)變壓器AB相440V, BC相415V, AC相440V,極不平衡，不符合并列要求。懷疑分接開關(guān)編號(hào)有誤，將分接開關(guān)旋至III擋，再測(cè)電壓。
這時(shí)AB相為430V, BC相為450V, AC相為430V，正好與前面相反，也不符合并列要求。初步分析認(rèn)為出現(xiàn)這種現(xiàn)象有兩個(gè)原因，一是某相分接開關(guān)抽頭接錯(cuò)線，二是線圈抽頭匝數(shù)有問題。決定吊心檢查，弄清癥結(jié)所在。
2.事故原因分析
將1號(hào)變壓器吊心檢查，發(fā)現(xiàn)是分接開關(guān)接錯(cuò)線，將“I”、“III”抽頭互調(diào)，造成上述嚴(yán)重隱患。糾正后，線間電壓AB相415V, BC相415V, AC相415V, 2臺(tái)變壓器并列運(yùn)行正常。據(jù)了解，該臺(tái)變壓器檢修時(shí)從未動(dòng)過分接開關(guān)，可見是廠家疏忽所致。
六、變壓器分接開關(guān)接觸不良引起線圈匝間短路
(一) 事故現(xiàn)象
某變壓器投運(yùn)不久燒壞。外觀檢查，C相高壓側(cè)熔絲熔斷，低壓側(cè)熔絲完好，高低壓兩側(cè)外觀均無相間短路及單相接地現(xiàn)象。
(二) 事故分析
1.對(duì)燒壞的變壓器進(jìn)行試驗(yàn)檢查
(1) 絕緣試驗(yàn)合格。
(2) 直流電阻試驗(yàn)不合格。
(3) 油檢查有異常氣味，油色變黑。
(4) 吊心檢查，C相線包外層I擋抽頭接線處，燒斷30多匝，底層絕緣破壞。
2.分析
將幾次的直流電阻試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，線間差別百分?jǐn)?shù)逐年增大，表明內(nèi)部存在焊接不良、匝間短路、分接開關(guān)接觸不良等現(xiàn)象，但因在合格范圍內(nèi)沒有引起重視，以致故障點(diǎn)急劇擴(kuò)大，造成變壓器的損壞。據(jù)往年試驗(yàn)數(shù)據(jù)變化及吊心檢查，發(fā)現(xiàn)在I擋出線抽頭處有匝間短路現(xiàn)象。判斷為因抽頭處焊接不良，導(dǎo)致長期發(fā)熱，絕緣受到破壞，因而造成匝間短路，變壓器損壞。
七、變壓器匝間短路引起線路跳閘
1.事故現(xiàn)象
某變電站發(fā)生一起10kV配電線路過流跳閘，壓掉一部分負(fù)荷，經(jīng)試送仍出現(xiàn)過流現(xiàn)象。
2.事故原因分析
技術(shù)人員到現(xiàn)場后，首先搖測(cè)線路絕緣電阻，有2M。左右，然后在10kV TV二次開口三角形處接電壓表，試送時(shí)測(cè)得電壓有40V左右。詢問該線路在跳閘前沒有增加負(fù)荷，所以排除超負(fù)荷過流，按正常情況不應(yīng)出現(xiàn)過流跳閘和接地現(xiàn)象。經(jīng)分析認(rèn)為可能該線路某一配電變壓器有匝間短路故障。于是通知變電站值班人員將該線路由運(yùn)行轉(zhuǎn)備用，并通知查線。進(jìn)一步檢查發(fā)現(xiàn)，該線路中有1臺(tái)315kVA配電變壓器，高壓側(cè)A相匝間短路。這是引起跳閘的真正原因。
下面針對(duì)該臺(tái)配電變壓器匝間短路引起的過流和虛假接地情況進(jìn)行分析。
因?yàn)榕潆娮儔浩鲀?nèi)部匝間短路，簡化等值電路如圖2-9所示。
設(shè)ZA, ZB, ZC分別為該臺(tái)配電變壓器A,B,C三相阻抗。Uo為中性點(diǎn)電位，當(dāng)三相負(fù)荷平衡時(shí)，Uo=0;當(dāng)三相負(fù)荷不平衡時(shí)，Uo造成中性點(diǎn)位移:當(dāng)配電變壓器A相匝間短路時(shí)，其阻抗入值要下降，則IA將上升。當(dāng)IA與該線路其他配電變壓器所有A相電流之和大于繼電保護(hù)過流動(dòng)作值Idz時(shí)，就產(chǎn)生過流跳閘。當(dāng)線路A相某臺(tái)變壓器匝間短路時(shí)，則該臺(tái)變壓器A相阻抗ZA下降，那么TV開口三角形側(cè)電壓上升。當(dāng)該電壓超過繼電器整定值時(shí)，控制室中央信號(hào)盤就發(fā)出10kV系統(tǒng)接地信號(hào)。上述配電變壓器離變電站lkm左右，距離較近，故發(fā)生接地信號(hào)。
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