圖析D，yn11變壓器低壓側(cè)不對稱短路穿越電流-建筑電氣2012.8

建 藐電乞。
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2口 1 2年第日期 l ELECTRICI1rY
圖析 D，ynll變壓器低壓側(cè)不對稱短路穿越電流
幸曉珂 蔣煒棟 (同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院 (集團)有限公司，上海市 200092)
Graphical Analysis of Through—current of Asymmetric Short Circuit at
the Low Voltage Side of D，ynl l Transformer
Xing Xiaoke Jiang Weidong(Ton~i Architectural Design(Group)Co．，Ltd．，Shanghai 200092，China)
Abstract Basic knowledge of symmetrical 對稱短路時，高壓側(cè)的穿越電流更是難以理解。文獻嘲
component method is introduced and graphical analysis 介紹變壓器穿越電流的特點，提出了針對 Y，ynO變
method of through—current distribution of asymmetric 壓器穿越電流的分析方法 ，但不具有普遍性 ，對于
short circuit at the low voltage side of D，ynl 1 D，ynl1變壓器穿越電流的分析不夠清晰。本文 旨在
transformer is proposed， providing basis for 通過對稱分量法，以向量圖的形式分析 D，ynl1變壓
understanding Table 7—28～Table 7— 30 in the 器低壓側(cè)發(fā)生不對稱短路后，高壓側(cè)穿越短路電流分
Industrial and Civil Power Distribution Design Manual 布情況，為理解 《三版手冊》表7—28一表7—30提
(the 3rd edition)． 供依據(jù)。
Key words Asymmetric short circuit at the
1 變壓器穿越電流與對稱分量法
low voltage side of transform er Through-current
Symmetrical component method Vector diagram 1．1 變壓器穿越電流
穿越電流E3]是穿過被保護區(qū)流向該區(qū)外某一點的
摘 要 介 紹對稱 分量法的基 本知識 ．提 出 電流。對變壓器而言 ．變壓器二次側(cè)設(shè)備或線路故
D，ynll變壓器低壓側(cè)發(fā)生不對稱短路時．高壓側(cè)短 障，此時流過變壓器的電流有負荷電流和故障短路電
路穿越電流分布的圖析方法，為理解 《工業(yè)與民用配電 流。由于變壓器的接線組別和保護的接線方式不同，
設(shè)計手冊》(第三版)表7—28～表7—30提供依據(jù)。 變壓器二次側(cè)短路時流經(jīng)一次側(cè)的穿越電流與二次側(cè)
關(guān)鍵詞 變壓器低壓側(cè)不對稱短路 穿越 電流 短路電流分布不同 。
對稱分量法 向量圖 1．2 對稱短路時的變壓器穿越電流
變壓器二次側(cè)發(fā)生三相對稱短路時，一次側(cè)穿越
電流也是三相對稱電流。一次側(cè)三相短路電流與二次
0 引言
側(cè)三相短路電流的相位關(guān)系可以采用時鐘法在向量圖
筆者在學(xué)習(xí) 《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》 (第三 中表示 ：即把一次側(cè)繞組的相電流向量看作時鐘的分
版，以下簡稱 《三版手冊》)繼電保護內(nèi)容時，發(fā)現(xiàn) 針并固定指向 12點鐘 。二次側(cè)繞組的同名相電流向
書中的表 7—28～表 7—30 E 列出了三相變壓器幾種 量看作時鐘的時針．它所指的小時數(shù)就是三相變壓器
連接組別高壓側(cè)及繼電器中的短路電流分布。但書 的連接組別。以D，ynl1變壓器為例，一次側(cè)三相短
中并沒有給出推導(dǎo)的過程，特別是變壓器低壓側(cè)產(chǎn)生不 路穿越電流比二次側(cè)短路電流滯后 30。(逆時針為超
作者信息
幸曉珂，女，同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院 (集團)有限公司，工程師。
蔣煒棟，男，同濟大學(xué)建筑設(shè)計研究院 (集團)有限公司，工程師。
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前，順時針為滯后)圈。同時二次側(cè)短路電流 ，k歸算到
Fc2=a2FA2 (3)
次側(cè)為，(，=Jk，n 為變壓器變比)Ⅲ。 對于零序分量戶 。、戶 。有以下關(guān)系式：
一
nT
1．3 從對稱的角度分析不對稱短路電流 FA0=FB0=Fco (4)
當變壓器二次側(cè)發(fā)生不對稱短路時，情況就比較
式 一 ，對 三相交流電就是
復(fù)雜。以 D，ynl1變壓器為例 ，如果低壓側(cè)發(fā)生 U相
單相短路時，從 《三版手冊》表 7—30看出，變壓器 一 組正序分量。以上關(guān)系可用如下的矩陣公式表示 ：
高壓側(cè)并不是簡單地在低壓側(cè)同名相的 U相有穿越 F
l
電流，而是在 U、V兩相均有穿越電流，而且其電流
● ● (5)
F B
1
值也不是簡單地從低壓側(cè)除以變壓器變比 rVr就可以
F● c F● c1
得到。
可以求出：
如果在低壓側(cè)發(fā)生不對稱短路時 ，通過某種方
法．把不對稱的短路狀態(tài) “變化”成一種或者幾種對 FA1
稱的狀態(tài)合成．那么就可以通過上文對稱短路時的方
●
FB1
法，把變壓器低壓側(cè)的短路電流歸算到高壓側(cè) ，再把
●
這一種或幾種歸算過來的對稱穿越電流合成，以求得 Fcl
高壓側(cè)的穿越電流。對稱分量法就是這樣一種工具 ， 1 a a
1
通過對稱分量法可以把變壓器低壓側(cè)發(fā)生不對稱短路 1 a a (6)
3
時的電流歸算到變壓器高壓側(cè)。 1 1 1
1．4 對稱分量法
以上具體推導(dǎo)過程可以參考文獻 7_．本文只是給
對稱分量法作為電力系統(tǒng)分析計算的一種獨特方
出結(jié)論 ，以便下文應(yīng)用。
法 ．自 1918年 Charles LeGeyt Fortescue明確提出以 ．n ． ． ． ． ．
2 D，ynl1變壓器單相短路時的穿越電流
來 [61，已成為分析電力系統(tǒng)故障的一種基本方法。對
稱分量法是基于電工基礎(chǔ)中的疊加原理，它認為任何 計算
組不對稱三相系統(tǒng)均是由三個對稱系統(tǒng)組成的，即
一
由于對稱分量法 的矩 陣形式 比較抽象 ，為了方
任何一組不對稱的量都可以分解為三個對稱的分量 ，
便大家更好地理解對稱分量的分析方法 ，下面以民
即正序分量 、負序分量和零序分量 ，寫成數(shù)學(xué)表達式
用建筑中常用的 D，ynl1變壓器為例 ，在其低壓側(cè)
如下 ：
發(fā)生單相短路時．用向量圖來分析高壓側(cè)的穿越
FA=FAl+FA2+FAo 電流。
FB= FR1+FB2+ o 2．1 發(fā)生單相短路時．電路的初始條件
Fc=Fc1+ 2+Fc0 (1) 假 設(shè) 變 壓器 的 u相 發(fā) 生 單 相 短路 ，則 低壓
式中： 、 。、戶 ?！?一組正序分量；
側(cè) 的初始短路電流 = k，J『 =， =0。其向量圖如
戶 、 ：、 ：—— 一組負序分量；
圖 1(a)所示。

當然可以。"圖析D, yn11變壓器低壓側(cè)不對稱短路穿越電流" 這篇文章發(fā)表在2012年8月的《建筑電氣》期刊中，主要針對 Dyn11 接線方式（其中 'D' 可能代表Dyn11接線類型的簡稱，而11通常指三相四線制中的Yyn0或YNd11連接）的變壓器進行研究。 內(nèi)容詳細分析了當yn11變壓器遭遇低壓側(cè)發(fā)生不對稱短路故障時的情況。在電力系統(tǒng)中，不對稱短路可能導(dǎo)致非故障相電流顯著增大，即所謂的"穿越電流"。這種穿越電流不僅會對變壓器內(nèi)部繞組造成過載和熱應(yīng)力影響，還可能對電力設(shè)備、線路以及整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性構(gòu)成威脅。 文章通過圖表的形式，展示了不同類型的不對稱短路（如單相接地、兩相短路等）下，yn11變壓器低壓側(cè)穿越電流的變化規(guī)律、峰值大小、持續(xù)時間及其與短路類型、故障位置、變壓器參數(shù)等因素的關(guān)系。同時，它還可能會探討如何通過計算和選擇合適的保護措施來應(yīng)對這類不對稱短路穿越電流的問題，以確保電力系統(tǒng)的安全運行。