Каковы причины аномального выходного напряжения силовых трансформаторов?

В нормальных условиях выходное напряжение трансформатора должно поддерживаться в определенном диапазоне, а низкое или высокое напряжение может указывать на электрическую неисправность. Для поиска такой неисправности рассмотрите следующие аспекты.

1. Напряжение питания

Если напряжение питания низкое или высокое, то и выходное напряжение будет соответственно низким или высоким. В этом случае достаточно измерить напряжение питания. Если питание осуществляется высоким напряжением, его можно измерить и сравнить через трансформатор напряжения.

2. Неправильное положение переключателя ответвлений

Для высоковольтных силовых трансформаторов используются переключатели ответвлений для регулировки напряжения. У распределительного трансформатора на 10 кВ переключатель ответвлений имеет 3 положения, и коэффициент трансформации для каждого положения показан в таблице.

Положение ответвления	Высокое напряжение (кВ)	Низкое напряжение (В)
I	10,5	400
II	10
III	9,5

Если напряжение питания низкое, а переключатель ответвлений установлен в положение I, выходное напряжение будет низким; в противном случае оно будет высоким.

3. Замыкание между витками обмотки

Межвитковое замыкание возникает в высоковольтных или низковольтных обмотках трансформатора, что фактически изменяет коэффициент трансформации, то есть соотношение напряжений.
(1) Если межвитковое замыкание происходит в высоковольтной обмотке, количество витков N1 на первичной стороне уменьшается, коэффициент трансформации снижается, а выходное напряжение увеличивается.
(2) Если межвитковое замыкание происходит в низковольтной обмотке, количество витков N2 на вторичной стороне уменьшается, коэффициент трансформации увеличивается, а выходное напряжение снижается. Межвитковые замыкания можно дополнительно обнаружить путем измерения активного сопротивления обмоток или коэффициента трансформации.

4. Дефекты магнитопровода и обмоток

При нагрузке, если выходное напряжение значительно снижается по сравнению с режимом холостого хода, это означает, что внутреннее падение напряжения в трансформаторе слишком велико. Это вызвано некоторыми дефектами в магнитопроводе и обмотках, которые увеличивают индуктивное сопротивление рассеяния. Когда ток нагрузки протекает через это сопротивление, падение напряжения становится значительным.

5. Несимметрия трехфазной нагрузки

Если распределительный трансформатор питает множество однофазных нагрузок, таких как освещение и сварочные аппараты, эти нагрузки не являются трехфазно симметричными, и трехфазный ток становится несимметричным. Это приводит к неравенству падений напряжения на сопротивлениях в трансформаторе, вызывая разбаланс трехфазного выходного напряжения. Наиболее серьезная ситуация возникает, когда только одна фаза имеет номинальную нагрузку, а две другие фазы не нагружены. В этом случае фазное напряжение нагруженной фазы значительно снижается, а напряжения двух ненагруженных фаз заметно возрастают. В тяжелых случаях фазное напряжение может увеличиться в десять раз. Именно из-за этой ситуации часто наблюдается, что при работе сварочного аппарата на одной фазе лампы на двух других фазах заметно ярче или даже перегорают, в то время как на фазе с работающим сварочным аппаратом лампы заметно тускнеют.

Для ограничения несимметрии нагрузки соответствующие нормативы устанавливают, что ток в нейтральном проводе трансформатора не должен превышать 25% от номинального тока фазного провода.

6. Обрыв фазы на высоковольтной стороне трансформатора

Отсутствие питания на одной фазе высоковольтной стороны вызывает серьезный дисбаланс выходного напряжения на низковольтной стороне. Предположим, что фаза W отключена. В этом случае iw=0, одинаковый ток iu=-iv протекает через две обмотки U и V, и магнитный поток в магнитопроводе изменится. Магнитный поток, пронизывающий обмотку фазы W, составляет φu-φv. Поскольку магнитные пути φu и φv различны, их значения не будут полностью равными, поэтому напряжение фазы W на низковольтной стороне не равно 0. Аналогично можно проанализировать изменение напряжения на низковольтной стороне. Из-за различий в конструкции магнитопровода и форме обмоток у разных трансформаторов, напряжение на низковольтной стороне при обрыве одной фазы на высоковольтной стороне будет различаться. В таблице 12 приведено распределение напряжений на низковольтной стороне после отключения каждой фазы на высоковольтной стороне распределительного трансформатора 10 кВ, что может служить справочным материалом при поиске неисправностей.

Потенциал на вторичной стороне трансформатора изменяется вместе с потенциалом на первичной стороне, поэтому после разрыва фазы W на первичной стороне напряжение на вторичной стороне снижается до 0,866 от нормального значения соответственно. При возникновении аварии с потерей фазы рабочее напряжение однофазной нагрузки, подключенной к фазам U и V, снизится примерно на 14%. Поэтому необходимо уделять повышенное внимание обрыву одной фазы на первичной или вторичной стороне во время работы трансформатора.

Распределение напряжений по фазам на низковольтной стороне при обрыве фазы на высоковольтной стороне распределительного трансформатора:

	Uuv	uvw	uwu	uun	uvn	uwn
Нормальный	390	400	390	220	227	225
U-Фаза отказ	205	390	190	10	200	190
V-Фаза отказ	320	420	390	190	225	240
W-Фаза отказ	390	420	280	155	260	200

Тестер коэффициента мощности трансформатора при холостом ходе и под нагрузкой JYW6100

Зачем нужно надежное заземление нейтральных точек трансформаторов?

Топ-8 мировых производителей резисторов заземления нейтрали (НЗР)

Глухое, резистивное или изолированное заземление нейтрали — что безопаснее для вашей сети

Каковы напряжение, ток и фазовые изменения при замыкании на землю в системе с изолированной нейтралью?

Методы и применение заземления нейтрали трансформаторов для систем высокого, среднего и низкого напряжения

ООО «Кингран Трансформер Инструмент»

Больше тестеров для трансформаторов от Kingrun