不同接法變壓器保護靈敏度分析

摘要：分析了幾種常用的不同接法變壓器二次側發生不對稱短路時，流過一次側各相電流的大小和方向，以便確定裝在變壓器一次側的電流互感器和繼電器的接線方式，確保過流或電流速斷保護的靈敏度滿足要求。
關鍵詞：變壓器保護；靈敏度保護
　　 1引言
　　電力變壓器是供電系統中的重要設備，為了防止變壓器故障時電流流過變壓器使繞組燒壞，必須根據變壓器的容量不同，裝設不同的保護裝置。其中最常用、最重要的是過電流保護。不同接線方法，變壓器二次側發生不對稱短路，流過變壓器一次側繞組的電流的大小和方向均不一樣。對于單端供電的系統，過流或電流速斷保護一般裝設在變壓器的高壓側，如果電流互感器的接線方式不恰當，就會造成靈敏度不能滿足要求，短路電流流過時，保護裝置不動作的現象。因此弄清楚變壓器二次側不對稱短路時，流過變壓器一次側各相電流的大小和方向，對變壓器保護非常重要。
　　老式的小容量變壓器一般采用Y/Y－12接線方式，這種接法變壓器的缺點是不能限制三次諧波流入電網。新型的中、小容量變壓器一般采用Δ/Y－11接線，大容量變壓器一般采用Y/Δ－11接線。所以，我們主要分析后兩種接線方式變壓器二次側兩相短路時，穿過變壓器一次側各相的電流大小和方向，據此決定電流互感器和繼電器的接線方式，使過電流保護和電流速斷保護靈敏度滿足要求。
　　 2Δ/Y－11接線方式
　　如圖1所示變壓器為接線方式Δ/Y－11，不妨先設變壓器變比為1，變壓器一次側線電流
　　
　　對于正序電流，在相位上IA1超前Ia130°。也就是說IA1與Ia1相比要順時針轉30°。同理對于負序電流IA2滯后Ia230°，也就是說IA2與Ia2相比要逆時針轉30°。
當變壓器二次側a、b兩相短路時，如圖2所示，由對稱分量法知，兩相短路電流由正序和負序電流組成，沒有零序電流。正序和負序電流反映到變壓器高壓側，正序電流順時針轉30°，負序電流逆時針轉30°，然后正序、負序合成后就得到高壓側各相線電流的大小和方向。
　　
　　
據圖2可知B相線電流
　　
　　A相或C線電流
　　
　　
　　
　　 由以上分析可知，高壓側A相和C相線電流是B相線電流的一半，并且方向與B相相反。因此，高壓側過流保護或電流速斷保護的電流互感器與繼電器的接線方式，只能采取不完全星形接法的兩相兩繼電器或兩相三繼電器接法，不能采用差接。若采用差接，則二次側兩相短路時，流入繼電器的電流如圖3所示。其中KTA為電流互感器變比。
　　
　　
　　 3Y/Δ－11接線方式
　　大容量變壓器，或總降壓變壓器一般采用Y/Δ－11接線方式，如圖4所示。若二次側發生兩相短路(設為a、b兩相短路)，流過變壓器一次側A、C兩相的短路電流大小相等、方向相同；流過一次側B相的電流與A、C相電流相比，方向相反，大小是A、C相電流的兩倍。由圖4可知
　　
　　
　　 其中，是變壓器二次側兩相短路電流，它是二次側三相短路電流的倍。由于變壓器一次側A、C電流大小相等、方向相同，所以裝在變壓器一次側的過電流保護和電流速斷保護，若只在A、C相上裝電流互感器，不能采用差接形式，否則二次兩相短路時流入繼電器的電流為零。為了提高保護的靈敏度，最好采用全星形接線，或兩臺電流互感器三臺電流繼電器的接線方式，如圖5所示。這時流入繼電器的最大電流為　　 其中，KTA為電流互感器的變比。
　　
　　
　　對于Y/Y－12接法的變壓器，二次側兩相短路時，穿越變壓器一次側各相的電流與二次側短路電流相比，只差變壓器的變比。
　　 4結束語
　　綜上所述：若變壓器保護用電流繼電器采用非全星形接線，則由于A、C相都流過較小的故障電流，因此靈敏度較低；若電流互感器采用全星形接線或兩相三繼電器接線，則總有一個繼電器流過較大的故障電流，因此靈敏度較高；若電流互感器采用兩相電流差接線，則通過繼電器的電流為零，保護裝置不動作。
　　
　　參考文獻
　　
　　 ［1］余健明，等．供電技術(第3版)［M］．北京：機械工業出版社，1998．