电力变压器故障动作及系统仿真研究 本文关键词：仿真，故障，动作，电力变压器，研究
电力变压器故障动作及系统仿真研究 本文简介：摘要：通过对事故所用变进行解体检查、试验检测，结合内部受力分析，初步得出35kV并联电容器与所用变发生低频振荡，导致35kV所用变铁芯过励磁，该电流流过高压线圈后使其产生较大电动力挤压线圈绝缘造成匝间短路，故障产生后发生内部放电使绝缘油温度急速升高，从而导致35kV所用变因重瓦斯动作。本文采用MAT
电力变压器故障动作及系统仿真研究 本文内容：
摘要：通过对事故所用变进行解体检查、试验检测，结合内部受力分析，初步得出35kV并联电容器与所用变发生低频振荡，导致35kV所用变铁芯过励磁，该电流流过高压线圈后使其产生较大电动力挤压线圈绝缘造成匝间短路，故障产生后发生内部放电使绝缘油温度急速升高，从而导致35kV所用变因重瓦斯动作。本文采用MATLABSimulink，对该变电站运行系统进行仿真分析，得出低压侧电流出现振荡，验证了该所用变故障动作情况，并提出了相应的预防措施。
关键词：电力变压器；匝间短路；故障分析；变电系统
2016年12月23日15时12分01秒，330kv某变电站1、2号主变PCS-978T3保护装置保护动作，3320、3321、3310、3312、1101、1102、3501、3502开关跳闸，3、6号电容器欠压保护动作，3513、3523开关跳闸；1、2号所用变重瓦斯非电量保护动作，2号所用变压力释放动作喷油，3515、3525开关跳闸，110kV及380V系统失压。
1故障设备基本情况
1、2号所用电力变压器型号为SZ11-630/35，2016年6月在330kV某变电站投入运行。该变压器的相关技术参数为，额定电压：38.5±4*2.5%/0.4，额定容量：630kVA，额定电流：9.4A（高压）909.3A（低压），短路阻抗：6.66%，接线组别：Dyn11，绝缘水平h.v：LI/AC200/85kV，绝缘水平l.v：LI/AC-/5kV。
2故障检查情况
2.1外观检查
故障发生后，公司立即安排检修人员前往变电站现场进行检查，检查所用变外观发现2号所用变顶部压力释放器部位有油喷出，旁边墙面有油迹如图1所示，且压力释放器动作标示杆被顶起如图2所示，1号所用变正常，检查油位、瓦斯继电器等未见异常。
2.2试验验证情况
1）对1号、2号所用变本体进行油色谱及简化试验，按照规程规定氢气不超过150μL/L、乙炔不超过5μL/L、总烃不超过150μL/L，发现测试的1号、2号所用变本体油样氢气、乙炔、总烃严重超标，详细数据如表1、表2、表3、表4所示。2）对1号、2号所用变进行绕组连同套管的绝缘电阻检测，绝缘电阻阻值均大于1000兆欧，未见异常。3）对1号、2号所用变绕组连同套管的介质损耗角正切值检测，数据合格未见异常。4）对1号、2号所用变进行变比检测，1号所用变数据合格未见异常，测试发现2号所用变AB/ab所有档位变比误差均在-2%以上，超过注意值（标准不大于±0.5%）。5）对1号、2号所用变进行直流电阻检测，1号所用变，数据合格未见异常，测试发现2号所用变高压绕组1、4、5、8、9分接，线间互差超过注意值（标准不大于2%），其中高压AB绕组测试数据较交接数据有明显变化情况。6）对1号、2号所用变进行短路阻抗测试（因测试电流较小，且环境温度较低，数据仅作参考），测试发现1号、2号所用变短路阻抗均超过注意值（初值差不超过±2%，三相之间的最大相对互差大于2.5%）。7）所用变故障发生前，运行良好，未发生过故障，就近1次油色谱测试试验合格，故障后试验数据表明1号、2号所用变内部存在严重故障，其中2号所用变内部高压绕组存在匝间短路绕组变形，1号所用变内部故障情况还待解体进行检查。
2.3损失情况
1、2号所用变内部损毁，不具备通过现场修复投入运行的条件。3故障原因分析根据保护动作、油色谱数据、绕组直流电阻测量及现场事故后检查，原因分析如下：1）根据故障录波显示1号、2号主变35kV侧开关最先跳闸，此时电容器间隔与所用变存在电气连接，之后1号、2号所用变先后重瓦斯动作，再后1号、2号所用变断路器断开，最后电容器断路器断开。2）在主变低压3501断路器断开与1号所用变重瓦斯动作期间，35kVI段系统录波图发现A、C相存在幅值较高的低频率电压信号，B相存在幅值较低、畸变较大的低频率电压信号；在主变低压3502断路器断开与2号所用变重瓦斯动作期间，35kV系统录波图发现A、B相存在幅值较高的低频率电压信号，C相存在幅值较低、畸变较大的低频率电压信号。3）在主变35kV侧跳闸后，35kV2号所用变因重瓦斯动作切除，之后35kV电容器因低电压保护切除，在此期间，35kV并联电容器与2号所用变发生了低频振荡，导致2号35kV所用变铁芯过励磁，该电流流过高压线圈后使其产生较大电动力挤压线圈绝缘造成匝间短路，故障产生后发生内部放电使绝缘油温度急速升高，从而导致瓦斯动作。整个系统的动作情况如下：1号主变保护A套PCS-978T3-DA-G动作情况2016-12-2315：12:01:4220ms保护启动；18ms分侧差动动作，A相，跳高压侧、中压侧、低压侧；19ms零序分量差动保护动作（纵差最大电流0.254Ie,分侧差最大电流0.458In）、（高压侧最大电流0.136A,中压侧最大电电流0.422A）、（低压侧最大电流0.099A，公共绕组最大电流0.658A）2016-12-2315：12:01:421保护启动2号主变保护A套PCS-978T3-DA-G动作情况2016-12-2315：12:01:4220ms保护启动；18ms分侧差动动作，A相，跳高压侧、中压侧、低压侧（19ms零序分量差动保护动作）（纵差最大电流0.256Ie,分侧差最大电流0.462In）（高压侧最大电流0.134A,中压侧最大电流0.423A）（低压侧最大电流0.099A，公共绕组最大电流0.654A）2016-12-2315：12:01:422保护启动
3号电容器保护动作情况
2016-12-2315：12:02:058保护启动604ms低电压动作6号电容器保护动作情况2016-12-2315：12:02:076保护启动604ms低电压动作1号所用变保护动作情况2016-12-2315：12:01:503保护启动207ms重瓦斯跳闸动作2号所用变保护动作情况2016-12-2315：12:01:500保护启动97ms重瓦斯跳闸动作表31号、2号所用变油简化试验结果名称外状水溶性酸pH值酸值mgKOH/g闭口闪点℃1号所用透明、无杂质6.80.0041462号所用透明、无杂质6.80.006143名称绝缘强度kV油中水分含量mg/Ltanδ(90℃)%体积电阻率(90℃)Ω.m界面张力（mN/m）1号所用53.34.30.1369.07×101136.12号所用59.65.10.0681.72×101236表41号、2号所用变油简化试验结果高育栋等：电力变压器故障动作的系统仿真研究35
4变电系统仿真分析与计算
4.1变电站系统的模型搭建
将该变电站搭建具有高、中、低三侧的变电系统，其中核心元件变压器参数及接线方式按照变电站一次接线及主变参数（1、2号主变：型号：OSFPSZ-360000/330额定电压：345kV额定电流：602.50A额定频率：50Hz绝缘介质：油浸绕组形式：自耦结构型式：芯式冷却方式：强迫油循环导向风冷(ODAF)调压方式：有载调压联结组标号：YNaOd11额定容量：360.000MVA自冷却容量（%）：0电压比：（345±8×1.25%）/121/35）高压侧主变采用330kV输出的交流电源模型和线路模型连接组成，低压侧负荷采用线路模型及连接方式为△的纯阻性负荷元件组成，如图3所示就是运行系统中电压电流测试模块。低压侧出线出加一并联电容器时，中压侧发生单相短路接地故障时，低压侧电流均受该故障影响，幅值和相位发生很多变化。仿真结果显示的低压侧的电压电流分别如图4、图5所示：从电压电流的波形显示来看，当中压侧发生故障时，低压侧电压电流有振荡。
5预防措施
1）为恢复所用变的安全运行，故障发生后已经紧急将330kVXXX变现场备用的35kV同容量的所用变调往检修基地，12月27日已将故障的1号所用变更换，目前该变电站1号所用及外接0号所用运行，2号所用停运，现场对0号及1号所用变增加特巡和测温，确保站内所用变正常供电。2）由于该变电站投运仅半年，故障发生后已经将相关情况通知设备厂家，紧急生产两台同型号所用变，2017年1月21日已经运到该变电站现场，后续安装调试工作须建管中心协调厂家完成。3）所用变恢复后为避免类似情况的发生，建议省公司协调调控中心、建管中心、电科院、设计院对系统运行参数、保护动作方式等进行计算分析，提出防范措施，防止主变跳闸后所用变损毁。
6结论
通过对事故后的所用变进行解体检查、试验检测和吊罩检查，并结合内部受力故障分析，提出该所用变故障的根本原因。通过引入了MATLABSimulink仿真，搭建该变电站运行系统，设定初值并拟定变压器故障，将所得电流、电压以及差流波形直接输出进行观察分析，验证该所用变故障情况。
作者：高育栋 包艳艳 单位：国网甘肃省电力公司信息通信公司 国网甘肃省电力公司电力科学研究
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