
一、电力变压器电压输出异常的主要原因
在正常情况下,变压器输出电压应维持在一定范围内,偏低或偏高可能是一种电气故障。查找这种故障,可从以下几个方面进行。
1.电源电压
电源电压偏低或偏高,使输出电压必然偏低或偏高。对这种情况,只要测量电源电压即可。如果电源为高压,可通过电压互感器进行测量比较。
2.分接开关挡位不正确
对于高压电力变压器,分接开关是用来调压的。10kV配电变压器分接开关有3挡,各挡的电压比见表2-12。
表2-12 10kV变压器分接开关挡位对应的电压比
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挡位 |
高压(kV) |
低压(V) |
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I |
10.5 |
400 |
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II |
10 |
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III |
9.5 |
如果电源电压低,而分接开关置于I挡,则输出电压必然低,反之则输出电压偏高。
3.绕组匝间短路
变压器高压或低压绕组发生匝间短路,实际上改变了高低压绕组的匝数比,即改变了电压比。
(1) 若高压绕组发生匝间短路,一次侧匝数N1减少,变压器变比减小,输出电压升高。
(2) 若低压绕组发生匝间短路,二次侧匝数N2减少,变压器电压比增加,输出电压降低。匝间短路故障可通过测量绕组直流电阻或变压比进一步查找。
4.铁心和绕组缺陷
当带上负载后,如果较空载时输出电压降低很多,说明变压器内部电压降低太多,这是由于铁心和绕组存在某些缺陷,使漏磁阻抗增加,负载电流流过这一阻抗时,电压降低很多。
5.三相负载不对称
配电变压器如果供给照明、电焊机类单相负载较多,这些负载不是三相对称的,则三相电流不对称,从而引起变压器内三相阻抗压降不等,使三相输出电压不平衡。三相负载不对称,最严重的情况是只有一相带有额定负载,其余两相空载。这时,带有负载的相电压明显降低,空载的另外两相电压明显升高,严重时,相电压可升高石倍。正是由于这种情况,经常见到当某相电焊机工作时,其他两相上的灯泡明显变亮,甚至烧毁,而有电焊机工作的那一相,灯泡明显变暗,其原因就在这里。
为了限制负载的不对称程度,有关规程规定,变压器中性线上的电流不得超过相线额定电流的25%。
二、变压器高压侧断一相在低压侧引起的故障查找
1.事故现象
某厂夜间正在上班,突然有的车间灯灭,有的车间灯亮度下降,电动机单相保护动作后不能再启动。厂电工检查开关及线路均未发现异常。到室外检查变压器,发现变压器的一次侧C相熔丝跌落。
2.事故原因分析
变压器的接线为YynO。一次侧C相断开后,A、B相绕组串联,各承受线电压Uuv

因C相断开,UC'=0 (A、B相的磁通穿过C相一部分,故C相感应电动势可略去不计)。
变压器二次侧的电动势随一次侧电动势变化,所以在一次侧C相断后,二次侧的电压分别变为UC'=0,UA'=UB'=0.866UΦ2,即二次电压也降到正常值的0.866倍。在事故时,凡是接在A、B相的单相负荷运行电压降14%左右,故灯的亮度要下降。C相无电压,故灯熄灭。三相电源缺一相,电动机两相运行故保护动作不能启动。如果电动机没有单相保护(或用的熔丝额定电流大)就有烧坏电动机的危险。因此,对变压器在运行时无论是一次侧还是二次侧一相断开,都必须引起高度重视。
三、变压器高、低压侧缺相判别方法
缺相故障是用电中最常见的故障之一。它可能由于熔丝熔断、线路断线等引起。另外,由于产品质量、维修及操作不当等原因,变压器高压侧跌落式熔断器(有的高压线路中间也装有此熔断器)常发生自然下落,也会造成缺相用电。那么,如何快速判别缺相故障是在高压侧,还是在低压侧呢?

1.高压侧缺相
如图2-7所示的三相变压器,设高压侧B相断电。此时,A相高压绕组与C相高压绕组共同承担线电压uAC。
(1) 当二次侧a.c两相负载完全对称时,A、C两铁心柱中负载产生的磁通相等,故这两铁心柱中的合成磁通数值相等,方向是一个朝上,一个朝下,因此,中间铁心柱中的磁通为0。根据公式E=4.44fwμm知,A, C两相绕组各承受线电压uAC的一半。所以,低压侧a, c两相负载上的电压相等且都低于200V(当线电压为380V时,此电压为190V),灯泡发光不足。b相电压为0。
(2) 当二次侧a、c两相负载不对称时,如Ia>Ic,则会造成A铁心柱的合成磁通ΦA小于c铁心柱中的磁通ΦA。同样,由上述公式知,A相电压将小于C相电压,两相上的灯泡亮度差别较大,甚至家用电器不能工作。同时,由于ΦA<ΦC将有磁通从中间B铁心柱中流过,进而在b相绕组上产生数值不大的电压(一般为十几伏至数十伏,随负载不对称的程度而变化)。若b相接有灯泡,则可见到灯丝发红。
值得提醒的是这时人体接触b相导线仍然是很危险的。
2.低压侧缺相
设变压器低压侧b相断线。由于三柱式变压器零序磁通的磁阻很大,因此,负载不对称而引起的一次侧绕组中性点位移并不显著,所以此处为一次侧三相电压不受负载不对称影响的地方。故当b相断线时,因为中性线的存在,a,c两相自成回路,互不干扰,电压也基本不变。
3.高、低压侧缺相判别方法
综上所述,由于一般变压器带的都是混合负载,家用电器、照明、动力都有,大部分是负载不对称情况。故可按图2-8所列方法判别是低压侧缺相,还是高压侧缺相。

四、变压器分接开关接触不良引起的故障
1.故障现象
某变电所安装2台315OkVA的主变压器。有一次2台主变压器并列运行时,发现主变压器的有功功率相同,但I号主变压器的无功功率比2号低了约一半。将2台主变压器单独运行时,表计又正常。检查1号主变压器的计量回路正常,因而怀疑无功功率表有问题,就没做进一步的检查。负荷继续下降,I号主变压器就停运了。负荷增大后,2台主变压器又并列运行,还是出现同样的问题,并且运行人员发现2号主变压器的上层油温超过正常油温,升到80℃以上(该温度使用电触点信号温度计测量,正常温度在40~60℃范围内,当温度达到85℃以上时发出主变压器温度过高信号)。将2台主变压器解列,单独运行时表计均正常,认为可能是2台主变压器分接开关挡位不相同造成的。检查主变压器分接开关:2号主变压器分接开关正常,而I号主变压器分接开关换挡时,挡位转动失灵,并有卡阻现象,经测定直流电阻不平衡。对1号主变压器进行吊心检查,发现分接开关接触不良,有烧痕,动静触头己经错位,一只动静头落在铁心上,更换了此分接开关。
2.故障原因分析
在春检时只测量了分接开关I挡电阻,没有转动分接开关测量其他挡电阻。1号主变压器的分接开关长期在I挡运行,接触不良,并有发热现象,使该主变压器阻抗增大、无功功率减小,致使2号主变压器无功功率增大,温度过高。再加上I号主变压器的分接开关质量不高,检查转动时,失灵,错位,触头脱落,造成了以上故障的发生。
五、变压器分接开关接线错误
某工厂2台变压器并列运行供电。运行几年来,分接开关都处在II挡。后来,由于电网电压较高,高压侧在11.3kV左右,低压侧在430V左右,由电脑自动控制的无功电容补偿柜无法投运,使该厂因功率因数低,屡遭供电部门罚款。为此,电工将2台变压器分接开关同时调至I挡,降低运行电压,以便电容器柜能自动投切。
1.事故现象
先将负荷侧所有断路器断开,然后将母联开关及2台变压器低压侧隔离开关拉开,用万用表分别测量2台变压器低压母线电压。1号变压器三相线电压均为430V, 2号变压器三相线电压均为425V。断开2号变压器高压侧跌落开关,将分接开关旋至I挡位置,合上跌落开关送电。再用万用表测量2号变压器低压母线电压,2号变压器线电压AB相410V, BC相410V, AC相405V; 1号变压器AB相440V, BC相415V, AC相440V,极不平衡,不符合并列要求。怀疑分接开关编号有误,将分接开关旋至III挡,再测电压。
这时AB相为430V, BC相为450V, AC相为430V,正好与前面相反,也不符合并列要求。初步分析认为出现这种现象有两个原因,一是某相分接开关抽头接错线,二是线圈抽头匝数有问题。决定吊心检查,弄清症结所在。
2.事故原因分析
将1号变压器吊心检查,发现是分接开关接错线,将“I”、“III”抽头互调,造成上述严重隐患。纠正后,线间电压AB相415V, BC相415V, AC相415V, 2台变压器并列运行正常。据了解,该台变压器检修时从未动过分接开关,可见是厂家疏忽所致。
六、变压器分接开关接触不良引起线圈匝间短路
(一) 事故现象
某变压器投运不久烧坏。外观检查,C相高压侧熔丝熔断,低压侧熔丝完好,高低压两侧外观均无相间短路及单相接地现象。
(二) 事故分析
1.对烧坏的变压器进行试验检查
(1) 绝缘试验合格。
(2) 直流电阻试验不合格。
(3) 油检查有异常气味,油色变黑。
(4) 吊心检查,C相线包外层I挡抽头接线处,烧断30多匝,底层绝缘破坏。
2.分析
将几次的直流电阻试验数据进行比较,线间差别百分数逐年增大,表明内部存在焊接不良、匝间短路、分接开关接触不良等现象,但因在合格范围内没有引起重视,以致故障点急剧扩大,造成变压器的损坏。据往年试验数据变化及吊心检查,发现在I挡出线抽头处有匝间短路现象。判断为因抽头处焊接不良,导致长期发热,绝缘受到破坏,因而造成匝间短路,变压器损坏。
七、变压器匝间短路引起线路跳闸
1.事故现象
某变电站发生一起10kV配电线路过流跳闸,压掉一部分负荷,经试送仍出现过流现象。
2.事故原因分析
技术人员到现场后,首先摇测线路绝缘电阻,有2M。左右,然后在10kV TV二次开口三角形处接电压表,试送时测得电压有40V左右。询问该线路在跳闸前没有增加负荷,所以排除超负荷过流,按正常情况不应出现过流跳闸和接地现象。经分析认为可能该线路某一配电变压器有匝间短路故障。于是通知变电站值班人员将该线路由运行转备用,并通知查线。进一步检查发现,该线路中有1台315kVA配电变压器,高压侧A相匝间短路。这是引起跳闸的真正原因。
下面针对该台配电变压器匝间短路引起的过流和虚假接地情况进行分析。
因为配电变压器内部匝间短路,简化等值电路如图2-9所示。

设ZA, ZB, ZC分别为该台配电变压器A,B,C三相阻抗。Uo为中性点电位,当三相负荷平衡时,Uo=0;当三相负荷不平衡时,Uo造成中性点位移:当配电变压器A相匝间短路时,其阻抗入值要下降,则IA将上升。当IA与该线路其他配电变压器所有A相电流之和大于继电保护过流动作值Idz时,就产生过流跳闸。当线路A相某台变压器匝间短路时,则该台变压器A相阻抗ZA下降,那么TV开口三角形侧电压上升。当该电压超过继电器整定值时,控制室中央信号盘就发出10kV系统接地信号。上述配电变压器离变电站lkm左右,距离较近,故发生接地信号。