110kV主变零序电流异常原因分析郑海青

110kV主变零序电流异常原因分析郑海青

郑海青

（浙江省电力建设有限公司浙江宁波315012）

摘要：随着工业技术水平的不断发展，主变性能越来越可靠，但是偶尔发生的主变异常往往造成较大的经济影响。本文对一起主变零序电流异常进行了原因分析。

关键词：110kV主变；中性点；零序电流

前言

浙江某电厂#5主变投运后，主变高压侧ABC相各出现10A左右电流，主变中性点出现30A左右零序电流，#5主变中性点直接接地方式运行。

本文将针对这一异常情况进行问题分析及讨论改进措施。

1、主变主要技术情况

主变型号为SFPF-150000/110，额定容量150000/75000-75000kVA，额定电压121±2×2.5%/10.5-10.5kV，联结组标号YNd11d11，冷却方式ODAF。高压侧中性点按选择性接地设计，直接接地，或经避雷器与放电间隙并列接地。

变压器采用成熟的三相五柱式结构，三个芯柱两个旁柱；芯柱上布置绕组，绕组排列型式为：铁芯-低压-高压，低压采用双层螺旋式结构，两个低压轴向排列。高压采用中部出线，上下并联内屏连续式结构,油箱采用钟罩式焊死全密封结构。铁心采用高导磁冷轧晶粒取向硅钢片，全斜多级接缝无孔绑扎，铁心柱各级台阶用圆木撑条撑紧，保证铁心圆整坚固并使低压绕组受到均匀可靠的内支撑，提高了抗短路能力。高压引线中高压线圈首端A、B、C，高压尾端X、Y、Z在高压侧形成星接。

低压引线中低压绕组首末端出线在器身上下部同一位置引出，电流方向相反，产生的磁场相互抵消，解决了大电流引线引起金属结构件局部过热的问题。低压引线采用铜排，有效增大了散热面积。高压中性点出线在此侧引出。

2、主变零序电流异常情况说明

11月6日，#5主变、#5高压厂变、#6高压厂变由电网110kV线倒送电，于当晚20时左右完成变压器的五次冲击试验。三台变压器均无异常声音，并且#5主变高压侧，#5主变低压侧，机组6kV工作电源进线电压各处电压均正常，但发现#5主变中性点约有0.05A二次电流（折算至一次侧为30A交流电流），24时左右，#5主变、#6高压厂变带上约9000kVar容性无功负荷，#5主变中性点二次电流基本保持不变，约0.048A，线路三相电流不平衡，无法完成保护带负荷试验，切除无功负载，#5主变，#5高压厂变、#6高压厂变空载运行。变压器现场交接试验数据正常，试投运变压器带负荷运行一段时间，退出运行后重新测量变压器变比、直流电阻、24和72小时油样数据都符合国家标准，未发现异常情况。可排除变压器存在故障点的可能。

3、零序电流产生原因分析

针对中性点存在电流分析原因：

高压线圈的连接结构如下简图所示：高压首端出线为A、B、C，高压尾端为X、Y、Z。

该电厂有110kV和220kV两台主变，在不考虑系统阻抗等其它因素，中性点接地理论电流如下：

110kV主变穿过铁心窗内的一匝线圈产生的电势为121000/√3/299≈233.6伏/匝。零序阻抗为8.17Ω/相。得出中性点电流为233.6/8.17≈28.6A。

220kV主变穿过铁心窗内的一匝线圈产生的电势为242000/√3/625≈223.55伏/匝。零序阻抗为38.85Ω/相。得出中性点电流为223.55/38.85≈5.75A。

由以上两台变压器可得，相同结构变压器中性点电流值大小与中性点感应电压和零序阻抗有关。而零序阻抗值根据变压器的容量、电压、阻抗等参数确定。

为验证以上结论是否正确，在变压器制造厂配合下选取（型号SFP-380000/220，额定电压：242±2×2.5%/20，联接组别：YNd11,生产号140330A）,高压线圈联接结构与5#主变结构相同的变压器作中间变。通过发电机给此台变压器低压绕组提供电源，220kV高压侧与型号SSZ11-180000/220(额定电压：220*(+10,-6)×1.5%/121/11，联接组别：YNyn0d11,生产号161212)高压并联，两台变压器的中性点同时接地，构成回路，用钳型表监测两台变压器中性点电流值。

试验过程如下：

分别测量两台变压器的零序阻抗值。

将两台变压器进行接线。

将型号SFP-380000/220无励磁分接开关调至3档（额定档）。型号：SSZ11-180000/220有载调压开关调至17档（最大档）。

将低压侧通过发电机逐步升压至额定电压20kV，高压绕组为额定电压242kV。

测量两台变压器的中性点电流如下：

通过以上试验得到如下结论：

低压电压从0升高到额定电压20kV，变压器中性点中电流呈线性增加。

通过计算(型号SFP-380000/220)的一匝电压如下：

242000/√3/377≈370.6伏/匝

两台变压器零序阻抗为：生产号140330A27.22Ω/相

生产号161212139.78Ω/相

理论额定电流为370.6/（27.22+139.78）≈2.22A

试验中性点电流为2.84A，理论为2.22A。此电流存在偏差是因为：a)试验测量存在误差。b)发电机三相电源存在一定不平衡。

4、总结

经过上述试验论证最终得出变压器当采用三相五柱结构时，由于线端和中性点不在同一端，中性点引线穿过铁芯，会感应一匝电势。同时由于#5主变变压器容量大，电压低、阻抗小的原因，导致零序阻抗小。中性点只要有电压存在，就会反映出较大电流。

参考文献

[1]崔丽丽、韩旭东.110kV三绕组变压器设计要点[J].山东工业技术.2016.

[2]张辉、钱怡.浅析变压器的接地零序保护[J].机电信息.2012.