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1、第卷第期 福建工程学院学报 年月 ： 主变压器高低压侧电流不平衡故障分析 王接宋 （福建永福工程顾问有限公司，福建福州） 摘要：基于工程实例分析了主变压器高低压侧电流不平衡故障现象。现场实测与理论分析表明，这 种故障的出现由供电和用电过程中产生的谐波导致，致使三相电流的夹角产生较大偏移。由此认为， 确保动态无功补偿设备的质量可以有效消除这种故障的出现。 关键词：变压器；电流；无功补偿；故障；电网 中图分类号： 文献标识码： 文章编号：（） （ ， ，） ： ：； ； 染日趋严重，福建省电力公司在审查供用电企业 引言 供电接人方案和初步设计审查的时候，必须先获 随着我国经济建设的快速发展，电网建
2、设规 得新增负荷用电对电网电能质量影响的分析评 模不断扩大，电力电子技术在电气设备中得到更 估报告及电能质量治理工程概要设计书，才 加广泛应用，化工、冶金、高铁企业的非线性负 能予以审批。 荷（如整流变压器、中频冶炼炉、高铁整流设 目前，国内外广泛应用于谐波治理的滤波器 备）和非线性发电设备（如太阳能、风能发电厂） 有无源滤波、静止无功补偿装置（）、 的不断增加，给电网带来的不仅是谐波污染，同时 和有源滤波器等。我省目前常见的谐波治 也引起了电压波动与闪变等其它电能质量问题， 理装置有动态无功补偿装置、静止无功补偿 已严重危及到电网的安全稳定及经济运行口。 装置（）、等”。采用谐波治理装置 因
3、此，对谐波的综合治理日显重要。实际上，国家 本来是为了治理谐波、提高电能质量，但如果谐波 技术监督局于年月日就发布实施了 治理装置本身发生了故障，不但不能起到治理的 （电能质量公用电网谐波标 功效，反而会给电力系统增添新的故障源，危及电 准（年月日复审）旧。，由于目前谐波污 力设备的安全运行。 收稿日期： 作者简介：王接宋（一），男（汉），福建闽清人，工程师万方数据 福建工程学院学报 第卷 工程概况 某用户自建变电站工程，其规模为本 期主变 ，远景主变 ；主接线 方式为 ，采用扩大内桥接线方式， 采用单母线分段接线。根据该工程新增负荷用 电对电网电能质量影响的分析评估报告及电 馈线 馈线母线电
4、容器组电容器电容器 组 组 能质量治理工程概要设计书：（）用户提供的主 要设备资料所进行的仿真计算结果，表明该公司 图电气主接线示意图 生产时会向电网注入超标的、次 谐波电流，并造成点母线谐波电压畸变率及 谐波电压总畸变率超标； 母线产生的电压 保护信号和非电量保护信号，且 母线上各 波动超标；（）提供的数据经过仿真计算未进行 个馈线的电流数值基本平衡，也没有出现任何故 补偿前，用户在点 母线上的功率因数 障信息。其中一组电量数据见表。 约为。因此，工程采用无功补偿及谐波 段母线各运行馈线电量数据见表。 治理方案（即 晶闸管控制相控电抗器型静 表 。变压器电量数据 止型动态无功补偿装置（）滤波
5、电容器组 电容器组方案），当投入后，应保证考核点 （对侧 母线）的功率因数达到以上， 且避免无功倒送。 电气主接线图 工程实体为双电源进线（ 电压等级）， 本期上的台主变压器， 及 母线均为单母分段。为了便于更简 洁地说明问题，只截取了与故障现象有关的回 进线、段母线及本单元有关配电设备，其电气主 表 段母线各运行馈线电量数据 接线示意图如图所示。图中， 进线 由对侧 变电站 馈线送出， 线路总长约 ， 进线由 组合式开关接到“主变压器，主变压器的容量为 （双圈变），主变低压侧经由 （额 定 ）断路器连到段 母线。段 母线上的主要配电设备为馈线、电容 器组及静止无功补偿装置。 故障现象 工程于
6、年月日正式投产，投入运 行个多月后，运行人员发现。主变压器高低双 侧电流出现不平衡现象，且 侧及 侧 的三相电流不平衡现象比较严重，电流不平衡值 注：馈线未投运。 高压侧达到，低压侧达到。但是变 压器的所有保护均没有动作，没有出现任何电量万方数据 第期 王接宋：主变压器高低压侧电流不平衡故障分析 个矢量，是有角度的，所以只能进行电流的矢量和 故障分析 而不能代数和计算。但是上表的数据可以说明一 。变压器出现此故障现象后，运行生产人员 个问题：变压器高低压侧电流的不平衡故障现象 加大监控力度，尤其是对主变油温和噪声的监控， 与电流的角度有很大关系。通过对各个 馈 同时也积极设法排除故障。由于企业
7、生产工艺等 线用电设备进一步观贝，均没有变形、烧焦味、震 原因，不能马上停电或全面停电，变压器又连续 动等异常现象，且 电容器组的绝缘电阻均 运行了 后，不平衡现象稍有加重，但仍然没有 符合要求。 出现任何故障信息。为了便于故障的分析和查 找，把有可能出现故障的区域划分为三个区域： 表主变压器侧三相电流 主变压器 供电电源侧； 主变压器本 身；主变压器 出线负荷侧。 项目名称 相 相 相 主变压器 三相电流，。 ， 从表（变压器电量数据）及表（段 母线各运行馈线电量数据）可以看出，变压 电流代数和 器高低压侧均出现电流不平衡现象，但是变压器 平均电流 保护没有任何故障信息，变压器的差动保护、零
8、序 保护、瓦斯保护均没有动作，且变压器的油温也没 最奎至翼衡 电流 有异常，保持在左右，变压器噪声也无异常 现象，变压器运行噪声也无异常。因此，可以基本 。壁虿，。 平衡系数 “ 判断变压器本体故障的概率不大。 主变压器?电源端 由于该用户生产任务十分繁重，通过切换生 据上级 集控站监控数据反应，对侧 产负荷的手段来判断故障点的方法不适合，有可 变电站除了本 线路电流不平衡外， 能造成安全生产事故。因此，准确判断故障区域 无其它故障，各个配电设备均运行正常。经过 或故障点十分关键。根据已经能够确定的变压器 多的运行，企业生产仍然正常进行。通过巡线和 高低压侧电流的不平衡故障现象与电流的角度有
9、温度监测，也可以排除导电回路接触电阻原因造 很大关系，本段馈线中最容易造成电流角 成的电流不平衡。 度不平衡的设备应该是无功补偿设备，而无功补 主变压器 负荷端 偿设备中的回路（有可控硅整流回路）最有 通过及节的分析，可以判定故障基 可能。因此，调试人员测量本回路（回路）电 本不在电源端或变压器本身。因此，把寻找故障 流后发现三相电流角度严重不平衡，、三相 的重点放在变压器负荷端，即 馈线部分。 电流的夹角分别是。、和，而不是正 馈线部分主要由生产负荷和动态无功补偿 常的。运行人员退出此回路后，故障现象 组成。从表可以看出： 各个馈线电流代 消失。 数和（总电流）与变压器 侧出线电流实际所 结
10、论 测值的不平衡情况明显不同，馈线电流代数和中 相电流最大，相最小，而变压器 侧出线 电力系统谐波主要由冶金、化工、电气化铁路 电流实际所测值相最小，相最大。 及其他行业的换流设备产生，它们向公用电网注 按照电流的矢量运算原则， 馈线电流 入谐波电流，在公用电网中产生谐波分量，不仅增 代数和运算是错误的，显然每个馈线的电流值是 加了电网的供电损耗，而且干扰电网的保护装置万方数据 福建工程学院学报 第卷 与自动化装置的正常运行，造成了这些装置的误 产企业在选择动态无功补偿设备的时候要慎重， 动或拒动。据国内某电力专业人员测试，其所在 应选择口碑好、品质过硬的企业产品作为本企业 区域谐波电流最大的
11、线路次谐波电流达， 的无功治理设备。 随时有可能发生主变差动保护误动跳闸事故，直 本工程变压器高低压侧电流不平衡故障现象 接威胁电网的安全运行。据权威部门统计，在我 的主要原因是静止无功补偿设备的回路故 国每年有近数百亿元的损失。因此。谐波治理 障引起的。设备在后来的运行过程中又发生过故 势在必行，选择合适可靠的谐波治理设备是谐波 障，并引起主变运行噪声突然变大。因此，对于采 治理的关键所在。 用了动态无功补偿装置的系统，如果发生类似故 目前，国内的动态无功补偿设备厂家很多，但 障（如电流不平衡或变压器铁芯震动声突然增 良莠不齐，有的无功补偿设备稳定性不够，其结果 大）的时候，本分析结果可以作为一个优先排除 不仅无法进行谐波治理，反而转换为故障源，给企 故障的判据。 业自身及电网的安全运行均带来隐患。因此，生 参考文献： 陈振华，叶慧萍供电企业治理谐波源的技术与管理措施探讨供用电，（）：一 韩平，陈树棠福建电网谐波治理的研究福建电力与电工，（）：； 顾定军电网谐波治理相关问题探讨电力需求侧管理，（）： 杨春吴，覃日升，刘柱揆典型变电站谐波治理方法云南电力技术，（）： 陈根奇电力用户谐波源分析与对策农村电气化，（）： （责任编辑：林仁铨）万方数据.
