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摘要:10kV配电变压器是电力系统中十分重要的一种设备,其直接关系着电力系统的运行状况。本文介绍了10kV配电变压器非全相运行引发的事故,分析了三相异步电机烧毁事故的原因，并提出了相关保护措施。
关键词:配电变压器；烧毁事故；保护措施
0 引言
配电变压器通常位于电力系统的末端网络,起着电能传输、调控以及分配的作用。配电变压器是实现电能配置和转换的主要设施,若其运行发生故障,将会严重影响居民生活和社会生产。所以,在日常使用过程中,要对电压系统进行掌握,按照运作效率以及配电方式进行合理化应用,同时，在配电变压器运行中要注意各类问题的要尽量避免、及时发现、及时处理,以保障电网的安全稳定运行。
1 故障现象
某10kV电力用户变压器容量为500kVA，电压变比为10/0.4kV，接线组别为Y/yo-12点接线方式。电力用户在冬季应用电锅炉蓄热，通过循环水泵进行供热。考虑到电价差及降低运行成本，在负荷低谷时段电锅炉进行加热。运行中，变压器二次侧过电流保护动作，二次侧受电开关S2跳闸。经现场查看，变压器10kV侧C相跌落式开关脱落，A、B两相正常运行，2台1.5kW循环水泵电机烧毁，测得变压器二次侧输出线电压Uab=400V、Ubc=200V、Uca=200V，输出相电压Uao=200V、Ubo=200V、Uco=0V。故障后现场运行状况如图1所示。
图2 变压器非全相运行
三相电源中A、B两相电压施加到三相变压器上，因变压器10kV侧中性点采用的是不接地运行方式，A、B两相绕组形成串联回路，并承受系统10kV线电压。依据电工理论，两个线圈串联，电流分别从同名端流入，即为顺接串联，否则反接串联，故得出A、B两相绕组为反接串联，产生的磁通方向相反。因A、B两相绕组分别绕在2个磁柱上，使得磁通ΦA、ΦB形成回路，并在变压器二次侧a、b相绕组上产生感应电动势，但在C相磁柱上，磁通ΦA与ΦB的方向相反，并相互抵消，即二次侧c相绕组上产生的感应电动势为0。
变压器正常运行时每相的相电压为UXO，在三相电源C相缺相的情况下，形成A、B相绕组串联，各承受系统电压50%，三相绕组的相电压分别为UAO、UBO、UCO，即
UX0=UX/ =10000/ =5774V
UAO=UBO=10000/2=5000V
UCO=0V
通过变压器变比KB，计算出二次侧输出线电压为
Uab=UAB/KB=10000/25=400V
Ubc=UBC/KB=5000/25=200V
Uca=UCA/KB=5000/25=200V
变压器二次侧输出相电压为
Uao=Ubo=200V
Uco=0V
一组三相不对称电源施加到三相用电负荷上，依据对称分量法，一组不对称分量可以分解出正序、负序和零序三组对称分量，并施加到三相异步电机上，正序分量的相序逆时针方向旋转，负序分量的相序是顺时针方向旋转，负序分量产生的旋转磁场将导致正序分量产生的旋转磁场严重畸变，电机转子产生的离心力和向心力无法平衡，并发出较大的电磁噪音，输出转矩和效率下降。三相电机为维持所带的负荷，必然出现过载运行现象，随之电流增大，温度急剧上升，破坏绝缘体，形成相间短路，导致电机烧毁。电流保护动作，将变压器二次侧受电开关跳开，但2台三相电机仍被烧毁，显然电流保护没有起到应有的保护作用，是因电机定子绕组相间短路电流引起电流保护动作而跳闸。
3 保护措施
经上述分析，三相异步电动机烧毁的直接原因是变压器一相跌落式开关脱落，三相电源不对称所致。电源发生缺相运行时，相电压下降5000/5774=0.866，即变压器二次电压为200V，所带的单相照明负荷和小功率单相电机可以正常运行，问题主要是三相用电负荷(特指三相大功率异电机)。因此，在重要三相负荷的电源侧加装三相电压平衡保护，确保在电源任一相或两相缺相运行时及时切断电源，确保用电设备安全。三相电压平衡保护如图3所示。
图3 三相电压平衡保护
图3中，手动合上开关S，相电压Uco施加在电压继电器线圈上，线圈励磁，常开接点闭合，将线电压Uab施加在励磁线圈LC上，励磁线圈动作，接通3对联动接点，电动机起动。运行中，如果c相缺失，电压继电器线圈失压，常开接点打开，励磁线圈回路断开；如果a相或b相缺失，励磁线圈回路也在断开状态，即任一相或两相断开，均能使三相电机迅速脱离电源得到保护。
4 结语
综上所述，通过对10kv配电变压器非全相运行时引发事故的分析，发现在三相重要动力负荷的电源侧加装一套三相电压平衡保护装置，可以取消原来的开、合闸按钮和自保持回路，并且一旦发生三相电源非全相运行，能及时、准确跳闸，保证用电设备的安全运行，为广大用户提供长久稳定的电能质量，服务于社会经济发展的大局。
参考文献
[1]贺伟峰.配电变压器运行及故障检修技术分析[J].通讯世界.2017(10).
[2]黄正富.10kV配电变压器经济运行方式分析[J].通讯世界.2017(10).
论文作者:叶飞景
论文发表刊物:《基层建设》2017年第18期
论文发表时间:2017/10/16
标签：变压器论文; 相电压论文; 绕组论文; 电压论文; 线圈论文; 电机论文; 电源论文; 《基层建设》2017年第18期论文;