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，可從以下幾個方面進行。
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。對這種情況，只要測量電源電壓即可。如果電源為高壓，可通過電壓互感器進行測量比較。
2.分接開關擋位不正確
對于高壓電力變壓器，分接開關是用來調(diào)壓的。10kV配電變壓器分接開關有3擋，各擋的電壓比見表2-12。
表2-12 10kV變壓器分接開關擋位對應的電壓比
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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量繞組直流電阻或變壓比進一步查找。
4.鐵心和繞組缺陷
當帶上負載后，如果較空載時輸出電壓降低很多，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，負載電流流過這一阻抗時，電壓降低很多。
5.三相負載不對稱
配電變壓器如果供給照明、電焊機類單相負載較多，這些負載不是三相對稱的，則三相電流不對稱，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。三相負載不對稱，最嚴重的情況是只有一相帶有額定負載，其余兩相空載。這時，帶有負載的相電壓明顯降低，空載的另外兩相電壓明顯升高，嚴重時，相電壓可升高石倍。正是由于這種情況，經(jīng)常見到當某相電焊機工作時，其他兩相上的燈泡明顯變亮，甚至燒毀，而有電焊機工作的那一相，燈泡明顯變暗，其原因就在這里。
為了限制負載的不對稱程度，有關規(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，電動機單相保護動作后不能再啟動。廠電工檢查開關及線路均未發(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相感應電動勢可略去不計)。
變壓器二次側(cè)的電動勢隨一次側(cè)電動勢變化，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，凡是接在A、B相的單相負荷運行電壓降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，電動機兩相運行故保護動作不能啟動。如果電動機沒有單相保護(或用的熔絲額定電流大)就有燒壞電動機的危險。因此，對變壓器在運行時無論是一次側(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?shù)仍颍儔浩鞲邏簜?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，設高壓側(cè)B相斷電。此時，A相高壓繞組與C相高壓繞組共同承擔線電壓uAC。
(1) 當二次側(cè)a.c兩相負載完全對稱時，A、C兩鐵心柱中負載產(chǎn)生的磁通相等，故這兩鐵心柱中的合成磁通數(shù)值相等，方向是一個朝上，一個朝下，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兩相負載上的電壓相等且都低于200V(當線電壓為380V時，此電壓為190V)，燈泡發(fā)光不足。b相電壓為0。
(2) 當二次側(cè)a、c兩相負載不對稱時，如Ia>Ic，則會造成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，由于ΦA<ΦC將有磁通從中間B鐵心柱中流過，進而在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，隨負載不對稱的程度而變化)。若b相接有燈泡，則可見到燈絲發(fā)紅。
值得提醒的是這時人體接觸b相導線仍然是很危險的。
2.低壓側(cè)缺相
設變壓器低壓側(cè)b相斷線。由于三柱式變壓器零序磁通的磁阻很大，因此，負載不對稱而引起的一次側(cè)繞組中性點位移并不顯著，所以此處為一次側(cè)三相電壓不受負載不對稱影響的地方。故當b相斷線時，因為中性線的存在，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載，家用電器、照明、動力都有，大部分是負載不對稱情況。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、變壓器分接開關接觸不良引起的故障
1.故障現(xiàn)象
某變電所安裝2臺315OkVA的主變壓器。有一次2臺主變壓器并列運行時，發(fā)現(xiàn)主變壓器的有功功率相同，但I號主變壓器的無功功率比2號低了約一半。將2臺主變壓器單獨運行時，表計又正常。檢查1號主變壓器的計量回路正常，因而懷疑無功功率表有問題，就沒做進一步的檢查。負荷繼續(xù)下降，I號主變壓器就停運了。負荷增大后，2臺主變壓器又并列運行，還是出現(xiàn)同樣的問題，并且運行人員發(fā)現(xiàn)2號主變壓器的上層油溫超過正常油溫，升到80℃以上(該溫度使用電觸點信號溫度計測量，正常溫度在40~60℃范圍內(nèi)，當溫度達到85℃以上時發(fā)出主變壓器溫度過高信號)。將2臺主變壓器解列，單獨運行時表計均正常，認為可能是2臺主變壓器分接開關擋位不相同造成的。檢查主變壓器分接開關:2號主變壓器分接開關正常，而I號主變壓器分接開關換擋時，擋位轉(zhuǎn)動失靈，并有卡阻現(xiàn)象，經(jīng)測定直流電阻不平衡。對1號主變壓器進行吊心檢查，發(fā)現(xiàn)分接開關接觸不良，有燒痕，動靜觸頭己經(jīng)錯位，一只動靜頭落在鐵心上，更換了此分接開關。
2.故障原因分析
在春檢時只測量了分接開關I擋電阻，沒有轉(zhuǎn)動分接開關測量其他擋電阻。1號主變壓器的分接開關長期在I擋運行，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號主變壓器無功功率增大，溫度過高。再加上I號主變壓器的分接開關質(zhì)量不高，檢查轉(zhuǎn)動時，失靈，錯位，觸頭脫落，造成了以上故障的發(fā)生。
五、變壓器分接開關接線錯誤
某工廠2臺變壓器并列運行供電。運行幾年來，分接開關都處在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，由電腦自動控制的無功電容補償柜無法投運，使該廠因功率因數(shù)低，屢遭供電部門罰款。為此，電工將2臺變壓器分接開關同時調(diào)至I擋，降低運行電壓，以便電容器柜能自動投切。
1.事故現(xiàn)象
先將負荷側(cè)所有斷路器斷開，然后將母聯(lián)開關及2臺變壓器低壓側(cè)隔離開關拉開，用萬用表分別測量2臺變壓器低壓母線電壓。1號變壓器三相線電壓均為430V, 2號變壓器三相線電壓均為425V。斷開2號變壓器高壓側(cè)跌落開關，將分接開關旋至I擋位置，合上跌落開關送電。再用萬用表測量2號變壓器低壓母線電壓，2號變壓器線電壓AB相410V, BC相410V, AC相405V; 1號變壓器AB相440V, BC相415V, AC相440V,極不平衡，不符合并列要求。懷疑分接開關編號有誤，將分接開關旋至III擋，再測電壓。
這時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。初步分析認為出現(xiàn)這種現(xiàn)象有兩個原因，一是某相分接開關抽頭接錯線，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號變壓器吊心檢查，發(fā)現(xiàn)是分接開關接錯線，將“I”、“III”抽頭互調(diào)，造成上述嚴重隱患。糾正后，線間電壓AB相415V, BC相415V, AC相415V, 2臺變壓器并列運行正常。據(jù)了解，該臺變壓器檢修時從未動過分接開關，可見是廠家疏忽所致。
六、變壓器分接開關接觸不良引起線圈匝間短路
(一) 事故現(xiàn)象
某變壓器投運不久燒壞。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.對燒壞的變壓器進行試驗檢查
(1) 絕緣試驗合格。
(2) 直流電阻試驗不合格。
(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數(shù)據(jù)進行比較，線間差別百分數(shù)逐年增大，表明內(nèi)部存在焊接不良、匝間短路、分接開關接觸不良等現(xiàn)象，但因在合格范圍內(nèi)沒有引起重視，以致故障點急劇擴大，造成變壓器的損壞。據(jù)往年試驗數(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，壓掉一部分負荷，經(jīng)試送仍出現(xiàn)過流現(xiàn)象。
2.事故原因分析
技術人員到現(xiàn)場后，首先搖測線路絕緣電阻，有2M。左右，然后在10kV TV二次開口三角形處接電壓表，試送時測得電壓有40V左右。詢問該線路在跳閘前沒有增加負荷，所以排除超負荷過流，按正常情況不應出現(xiàn)過流跳閘和接地現(xiàn)象。經(jīng)分析認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行轉(zhuǎn)備用，并通知查線。進一步檢查發(fā)現(xiàn)，該線路中有1臺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。
下面針對該臺配電變壓器匝間短路引起的過流和虛假接地情況進行分析。
因為配電變壓器內(nèi)部匝間短路，簡化等值電路如圖2-9所示。
設ZA, ZB, ZC分別為該臺配電變壓器A,B,C三相阻抗。Uo為中性點電位，當三相負荷平衡時，Uo=0;當三相負荷不平衡時，Uo造成中性點位移:當配電變壓器A相匝間短路時，其阻抗入值要下降，則IA將上升。當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過流動作值Idz時，就產(chǎn)生過流跳閘。當線路A相某臺變壓器匝間短路時，則該臺變壓器A相阻抗ZA下降，那么TV開口三角形側(cè)電壓上升。當該電壓超過繼電器整定值時，控制室中央信號盤就發(fā)出10kV系統(tǒng)接地信號。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。
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