电力变压器中不容忽视的一匝电势.pdf

， —2b 2 4 1 9 9 6年 第 7期 电 力 变 压 署 旨中 不 容 建 视 的 一 匝 电 努 ( 宁 删 摘 要 ： 菏 蜥 了 Y v n O 联结 的大容量电力变压器低压侧采用双 Y并联时， 两个星形 中点 问的连接不 当造成每相硝并联绕蛆电辱不相等的原因及产生的严重后果，并提出了中点连线改进的方案 叙 词 ： 壅 墨 墨 ， 塑 ， 并 联 皇 兰 一 、问题 的提 出 某 厂为用 户特别设 计制造 了一台非标 准 的 电力 变压 器 ， 额 定 容量 为 2 0 0 0 k V A， 高压 侧 额 定电压 为6 3 0 0 V， 低压侧额定电压为 4 0 0 V， Y， y n 0 联结 。高压 绕组 有 2 3 6匝， 低 压 绕组 有 1 5匝 由于低压 侧相 电流高 达 2 8 8 7 A， 低 压绕组 采 用 四螺旋结 构 ， 即低压侧 由两个 双 螺 旋绕 组并 联 而成 。两 个绕组 匝数 完全 相 同， 分 别从 铁 心 的 两侧 出线 。在同一侧 出线的 三个绕组 的末端在 铁心 的下部联结成 星形 ， 两 个星 形 的 中 点 由一 条穿过 铁心窗 口的铜条焊 接起 来 ， 在靠 近 低 压 套 管一 侧的 星点焊一条 引线 接到套 管 O上 。在 靠近低压套管 出线的三个 绕 组的首端经引线分 别接 向低压套管 a 、 b c 。在 靠 近 高压套 管一侧 出 线 的 三 个 首 端 的 引 线，跨 过 上 铁 轭 后 也 分别接 向低压套 管 a 、 b 、 c 。两 个 同相 绕组 在套 管下面并联起 来， 形成 双 星 形结 构 。在 器 身装 配完 毕后 ， 通 电樘 查 时， 发 现 两 个需 要 并 联 的 低压 绕组 电压 不相 等 ， 因此 ， 工作 无 法 继 续 进 行下去 ， 只 好停 下来 分析原 因。 二、 造成 两个绕 组 电压 ．不相等 的原 因 两 组低 压 绕组 及 其 连 接 示 意 图如 图 1所 示。图 l f a ) 为首末 端 在低压套管 一侧 出 线的 三 个绕组 ， 其 引 出线 O 、 a 、 b 、 c 接 向绝缘套 管 的情 况和普 通变压器相 同； 图 1 ( b 1 为 首末 端 从 高 压 套管一侧 出线 的三个线 圈， 其 首端引 出线 a ⋯b z 需 跨越铁 心上 轭接 向低 压套 管 ， 同 一相 的 两 f b 】 囝 1 低 压绕 组连 接 示 意圉 ( a ) 低压套 管侧 出线 [ b ) 高压套 管侧 出线 个绕组就在套 管 上并 联 起 来 。 两 组 绕组 的星形 中 点由穿过 b 、 c两 相 铁 心 柱 间 的 窗 口的导 体 O ．O ， 连 接 起 来 ， 由 引 线 接 向 低 压 套 管 O 。束 连 接 导 体 oI。 时 ， 两 组 绕 组 的 电 势 是 相 等 的， 即E． =最， = ，，丘 =丘。 接 上导体 O ． O ， 后 ， 则 毛 ≠ ， ≠ E ， 丘 ≠丘。 问题 就 出在这根星 点连 线 O O 上 用矢 量 图分 析 ， 第 一组 绕组 首端 引 出线 和中点 引 出线都 同在低 压套 管 ～侧 ， 星点连线 O ， O 、 感 应的 电势 对各 相 电 势均 无影响 ， 其 电势矢量 图 见 图 2 ( a ) 所 示 对于 第 二 组 绕 组， 为 了专 门研 究 中点问连线 O IO ， 的影响 ， 设想 把 三 个绕组 的 匝数全部 去掉 ， 则在 图 l ( b ) 中只余下引出线 a ， 、 b z 、 ( 2 2 及 两 中点连 线 O ．O ， 和 中点引 出线 O 。引线 圈 2电势 矢 量 图 维普资讯 1 9 9 6年第 7期 2 5 a ， 与 o p 及 引线 O相连 ， 形成 了一 个包 围 c相 铁 心上 轭 的一 匝绕 组 ， 在 a 间用 电压 表 测 量 时， 便得 c相 一 匝电势 尼， 它 叠 加在 a 绕 组 的 电势上 ， 使 电势变 成 = +E。 同理 ， 这 一 匝电势 也叠 加在 b 2 绕组 的电势上 ， 使 电势 变成 = +尼。最后 ， 我们 看一 看 c 2 绕 组 ， 其 引 线 C 2 与 0 2 O I 及 引线 。相连 ， 也形成 了一 匝包围 C 相上 轭的绕组， 但其绕 向与 Q绕 组 的 绕 向 相 反 ， 因 此， B t 的相位 与 Ea正好 相 反 ， c 2 绕组的 电势变 成． =‘点 |d —E 考虑 了 匝电势 丘 的影 响后 ， 第 二 组 绕组 电势 的矢 量 图如 图 2( b ) 所 示 。由图可见 ， 各相两 个 绕组 电势 之差 正 好 等 于C 相 的一 匝电势 E = ／ √3 =2 3 1 门5 = 1 54V 三 、 一 匝 电势 的影响 变压器 空载 运行 时， 由于 这 一 匝 电势 的存 在 ， 一相 两并 联绕组 之 间便 产 生环 流 。 由于 两 绕组 的绕制方 向相 同，通过 的电流相等但 方向 相 反 ， 两 绕 组 的合 成 磁 势 为零 ， 对 高 压绕 组 没 有影 响， 只产生漏 磁通 。但 由 中点 连线 形 成 的 那 一 匝 绕组 的 磁 势 没有 被 抵 消， 通 过 磁 势 平 衡 ， 使 高 压 侧 电流 增 加。 因此 ， 变 压 器 空 载 运 行 时可 以用一个等 值变 压器 来计算它 。这个等 值变 压器 高 压 绕 组 2 3 6匝， 低 压 绕 组 只 有 一 匝， 并处 于短路状态 。逸 一 匝绕 组 的漏 阻抗 约 为原两个并联绕组 漏阻抗之 和 。现在用 简化等 值电路计算空载 时一次绕组和二次绕组的 电流 额定 电压 ． U =6 3 0 0V，U =4 0 0 V 额定 电流 一 A -zs s A 阻抗 基值 = 一 n = 志一 n 等 值 变 压 器 电压 比 ； ： 翠 = 2 3 6 T 变压 器短路 阻抗 设计值 为 五 ‘ =0 ． 0 4 6 可以认为 ， 高压 侧 和低 压 侧 的短 路 阻抗 标 么值相等， 故 =五． _ 五"／ 2 =0 ．0 2 3 。二次是 由两 个绕组并联 而 成的 ， 则单 个 绕组 的漏阻 抗 为 ‘ =2 乏 =O ．0 4 6 ， 那一匝绕组 与两个绕组相 串联 ，故其阻抗 为 五： 一z z 0" =0 ．0 9 2 。其欧姆 值 z a = =0 ． 0 0 7 3 6 ~， 折 算 到 等 值 变 压 器 高压侧之 值 五： =聒 一4 0 9 ．9 n。其标 么值 值 互 ’ = 乏 =2 0 ．6 6 。等值变压器 的短路 阻 抗 为 ‘ =五 ’ +乏‘ 2 0 ． 6 8 。变压器 空载运 行 就相 当于等 值变压器短路运行 。忽 略变压器 正 常的空 载 电流 ， 用 简化等 值 电路计算 ， 得 一 次 电 流 ^ ’ 0 ． 0 4 8 2 0 ．6 8 ⋯ ‘ = =0 ． 048 1 8 3 ． 3 。=8 ． 8 A 二 次 电流 =^ =8 8 2 3 6 =2 0 7 7 A 每个低压 绕组 的额 定 电流 k 0 ． 5 =2 8 8 7 x0 ． 5 =1 4 4 3 ． 5 A 绕组 的实 际电流与额定 电流之 比 2 0 7 7 ／ I 4 4 3 ． 5 = 1 ． 4 4。 由此 可 见 ， 变 压 器 空 载 时 一 次 电 流 约 为 额 定 电流的 4 ． 8 ％， 而二次每 个绕组 的电流 已为 额 定 电流的 1 4 4 ％。这一 匝 电势 的影 响是 不容 忽 视 的 。 四 、 改 进方 法 从上面分析 可见 ， 若 两星 形 中点 连 线 穿 过 铁 心的窗 口， 就 会感 应 出一 匝电势 ， 因此 ， 这 一 中点连线 绝对不能穿 过铁心 的窗 口， 可 以途 经 下铁轭 与油箱 底之 同 但 这 里空 间狭小 ， 若 负 荷 不 对称 ， 中线 电 流较 大 时， 其漏 磁通 会产 生 较大 的附加 损耗 。连 线 最好 从 A 相或 C相 外 侧绕 过 ， 这 里空 间较大， 排线 容 易 ， 附加 损耗 也 较 少 。 维普资讯 、 一 2 6 1 9 9 6年 第 7期 几台进口整流变压器韵事故分析及荨修复 垦 特 站 王宁之 ( 西 安 变 压 器 厂 ， 西 安7 1 0 0 7 7 ) 7 ~-z a t 。 7 厶 一 I 、 摘 要 j 概述包头铝厂引进的整流变压嚣设备 的两起事故发 生的经过和设备 损坏情 况 详细分析 了 事故 产生 吼踩 目 介绍了 事故的处 理 措施 和 复 结果， 并 总结出了 布关 设 逗 辱 方面 的经 验教 训， 叙 词 兰 苎 ， 事 故分 析修 复√ 吉 障 J 重 笏 蕊 f ． 1 9 9 0年 初 ， 包 头 铝 厂 从 国 外 引 进 了 年 产 2号 变 ： 0 。 ； 3号变 ： +l 0 。 3 7 J - t 电解 铝 的整 流装置 ， 共 有 三套 机 组 。其 中 单 台额定容量 ： 3 7 7 0 O k VA 一 台 整 流变 压 器 由我 厂 与外 商 合 作 制造 。 该 冷却方式 ： ODAF - 设备 在 l 9 9 3年初全 部交 货 。但 自从 1 9 9 3年 9 总重量 ： 1 5 4 ． 5 t 月带负荷 试运 行 以来 ， 两台 国 外生 产的 整流 变 采用德 国 MR公 司生 产 的 7 9级有 载分 接 压器接连 发生两次 重大 事 故 ， 致使 三台 变压 器 开关连续有 载调压 ， 调 压范 围为 1 0 ％ ～ 1 0 5 ％； ’ 均先后返 到我厂进行 修理 目前仍 不能全部投 采用饱 和电抗器细调 ， 调压 深度为 6 0 V。 A运行 ， 造成 了严 重的损 失 。 由于 我 厂参 与了 2 ， 结构形 式 合作制造 ， 事故分 析 以及 产 品 修理 的全 过程 ， 基 本结构 为有 载调 压 自耦 变压 器、 整 流 变 因而对事故原因和修复措施都有系统、 全面的 压器和饱和电抗器台装于同一油箱 。其中整流 了解 ， 从 中得到 一些有关 整 流 变压 器 在设 计 方 变是不带 中间铁轭 的共 轭式 上下层结构 移相 面值 得学 习的经验教训 ， 简介 如下 。 绕组设 在 网侧 ， 阀侧上层 Y结 ， 下 层 d结 ， 组 成 一 、 黧 篓 器 At_ 的 基 本 参 数 和 结 构 形 式 ～一 ” 。 1 ． 基本 参数 基本 形式 ： 直降式有 载调 压整流变压器 整流方式 ： 桥式 二极管 整流 脉 渡数 ： 单机 l 2相 ， 三 台组成 3 6相 一 次 电 网 电 压 l 1 5 k V土5 ％、5 0 Hz 额定直流 电压： 9 4 0 V 单机额定 直流 电流 ： 2 X l 7 5 0 0 A 移相 角： l号变：一l 0 。( 合 作制造) ； ⋯ ⋯^⋯⋯⋯⋯5 ⋯⋯一 五 、 结论 二 次绕组采 用双 Y接 法 的 变压器 ， 若 星 形 中点间 的连 线穿过铁心 窗 口， 会产 生 一 匝附 加 电势 ， 即 使变 压器 空载 ， 它 在低 压 两 并联 绕 组 间产生 的环流 已超过其额 定 电 流 的 4 4 ％， 使 变 二 、 第一 次事故 发生 经过 及 变压器损坏 情 况 三 台 变压 器在 现 场 经空 载 合 闸 试 验 合 格 后 ， 开始带负荷试运行 。1 个多小时后 ， 正 当 2 号 变有 载分接开 关 由 6 3级 向 6 4级 切 换 时， 气 体 继 电器 轻、 重瓦斯突然同时动作 ， 继 电器集气 盒 中出现可燃性气体 ， 开 关过 流保 护 也 跳 闸 。 于 压器 损 坏 因此 ， 中 点连 线 绝 对 不 能 穿 过 窗 E l ， 最好从 A相或 C相侧 面绕 过。 参考文献 1 周 鹗等 ．电机学 ．北 京 ： 水利 电力 出版社 ， 1 9 8 8 ( 收稿 日期 ： 1 9 9 6 —0 1 一勰) 维普资讯