戈晓军

(神华国能集团神头第二发电厂，山西 朔州 036011)

0 引言

当电力系统内发生故障时，为分析主设备保护(发电机保护及变压器保护)动作行为的正确性及设计出合理的主设备保护配置，通常需要知道故障电流及故障电压的大小和向量关系。许多文献对电力系统故障点的各种故障量(故障电流、故障电压及其序量)及其之间的向量关系，均做了详尽的分析及计算，而对各故障量经不同接线方式变压器的传递却叙述不多。熟练掌握各种故障分量经变压器传递的分析及计算方法，是非常必要的。一般的计算方法为对称分量法，但这种方法涉及相量转角，复数运算太复杂。为方便变压器主保护问题的分析讨论，下面介绍一种快捷的变压器两侧电流的转换计算方法。

统计表明：变压器高压侧(即大电流系统侧)故障，单相接地短路最多，其次是相间短路。变压器低压侧为小电流系统侧，单相接地没有故障电流(只有很小的电容电流)，对电力系统及变压器不会造成很大的影响。因此，变压器低压侧故障通常指的是相间短路或两相接地短路。

本文着重介绍变压器高压侧单相接地、两相短路(两相接地短路)及低压侧两相短路时故障量经变压器的传递。

1 变压器两侧短路电流分析计算

1.1 约定简化条件

为使变压器短路分析简单清晰，采用以下约定和简化条件。

(1)不考虑变压器的变比，不考虑负荷电流及过渡电阻对短路电流及故障电压的影响。

(2)当变压器高压侧故障时，认为故障电流全部由低压侧供给；而变压器低压侧故障时，认为故障电流全部由变压器高压侧提供。

(6)不计变压器励磁电流，忽略负荷电流。

(7)分析计算中不考虑所有电阻和各相绕组间互感，变压器由3个单相变压器组成。

(8)完全不考虑电流互感器误差，以一次电流的分析代替二次继电保护电流的分析。

(9)因为差动保护中使用相电流，所以短路分析尽可能直接从相电流入手，避免繁琐的对称分量移向计算。

1.2 Y，y接线变压器短路分析

一般Y，y接线均为12点钟方式，其中性点为直接接地或不接地。

1.2.1 b,c两相短路

图1 Y，y变压器两相短路

1.2.2 单相接地

图2 YN，yn变压器单相短路

1.3 Y，d11接线变压器短路分析

1.3.1 △侧b,c两相短路

图3 Y，d11变压器△侧b，c两相短路

1.3.2 Y侧B，C两相短路

其方向如图4所示，图中所有电流均为同相位。

图4 Y，d11变压器Y侧B，C两相短路

1.3.3 YN侧端口A相接地短路

图5 YN，d11变压器A相单相短路

2 实例分析

Y，d11变压器△侧ab两相短路故障为例分析，如图6所示。通过前面的分析，可以快速得出低压侧ab两相短路时两侧电流的特点。

(1)△侧a，b两相电流大小相等相位相差180°。

(2)Y侧A，B，C三相都有电流，它们有“一大两小”特征，大电流的幅值是小电流的2倍，两小电流幅值相等、相位相同，与大电流相位相差180°，

图6 Y，d11变压器 侧a，b两相短路

从变压器低压侧两相短路时的录波图(如图7所示)可以看出。

(2)Y侧短路滞后相电流与其他两相电流方向相反，且大小为其他两相电流的2倍左右。

以上特征与变压器低压侧a，b两相短路是一致的。应用以上分析方法可以快速判断出变压器的故障类型和性质，帮助运行管理部门确定故障性质和制订事故处理方案。

图7 Y，d11变压器 侧a，b两相短路录波图

3 结束语

变压器保护配置设计及分析保护的动作行为时，需要熟练地掌握变压器故障时其两侧故障电流的大小和相位关系。本文提供了一种快捷的计算方法，能够快速地分析变压器短路故障类型和性质，为分析变压器保护动作行为的正确性提供帮助。

参考文献：

[1]刘万顺.电力系统故障分析[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]王维俭.发电机变压器继电保护应用[M].北京：中国电力出版社，2005.

[3]杨奇逊，黄少锋.微机继电保护基础[M].北京：中国电力出版社，2005.