110kV變壓器非電量保護(hù)及整定

摘要 本文主要介紹了變壓器非電量保護(hù)一般指涉及到整定值的氣體、壓力和溫度方面的保護(hù)。當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)單相接地、放電或不嚴(yán)重的匝間短路故障時，其他保護(hù)因得到的信號弱而不起作用，但這些故障均能引起變壓器及其它材料分解產(chǎn)生氣體。利用這一特點構(gòu)成的反映氣體變化的保護(hù)裝置稱氣體f瓦斯)保護(hù)。

關(guān)鍵詞 110KV 變壓器 非定量保護(hù)

1 氣體保護(hù)繼電器及整定

我國的氣體保護(hù)用氣體繼電器結(jié)構(gòu)為擋板式磁力接點結(jié)構(gòu)，進(jìn)口的氣體繼電器有浮桶式和壓力式兩種結(jié)構(gòu)。氣體繼電器具有兩個功能：集氣保護(hù)(稱輕瓦)和流速保護(hù)(稱重瓦)。集氣保護(hù)是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)過熱、低能量的局部放電等不嚴(yán)重的局部故障時，變壓器油分解產(chǎn)生的氣體上浮集于繼電器的頂部，達(dá)到一定體積時，繼電器內(nèi)上置磁鐵使上干簧管觸點接通啟動信號；流速保護(hù)是當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)高能量電弧放電等嚴(yán)重故障時，變壓器油急劇分解產(chǎn)生大量氣體，通過氣體繼電器向儲油柜方向釋放，形成的油、氣流達(dá)到一定流速，沖擊擋板，下置磁鐵使下干簧管觸點接通啟動跳閘。

變壓器本體主繼電器一般使用QJ－80型，具有兩對觸點，分別作用于輕瓦信號和重瓦跳閘。本體繼電器多使用國產(chǎn)繼電器，流速的整定按1.0～1.2m／s即可；日本三菱產(chǎn)變壓器使用浮桶式繼電器，流速整定值為1.0m／s；有載開關(guān)一般使用國產(chǎn)QJ-25型繼電器，只有一對觸點，作用于跳閘，流速整定值為1.0m／s；進(jìn)口開關(guān)使用的繼電器不盡相同，MR開關(guān)為自產(chǎn)繼電器，流速值為1.2m／s，ABB開關(guān)配德國產(chǎn)繼電器，流速值為1.5m／s，并且流速整定值不可調(diào)。

早期的有載開關(guān)使用具有兩對觸點的繼電器，目前仍有運行。由于開關(guān)切換時，產(chǎn)生的電弧必然引起開關(guān)內(nèi)變壓器油的分解，但由于電弧能量不是很大，且切換次數(shù)有限，產(chǎn)氣速率很低，在相當(dāng)?shù)囊欢螘r間內(nèi)輕瓦斯應(yīng)不發(fā)出信號。如在短時間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)輕瓦斯信號，表明開關(guān)內(nèi)部出現(xiàn)連續(xù)發(fā)展型故障，或開關(guān)內(nèi)的油含碳量過多，油的滅弧能力降低，使電弧能量變大，此時需進(jìn)行檢查或換油。信息來自：輸配電設(shè)備網(wǎng)。

2 壓力保護(hù)裝置及整定

壓力保護(hù)使用壓力釋放裝置，當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時，壓力釋放裝置使油膨脹和分解產(chǎn)生的不正常壓力得到及時釋放，以免損壞油箱，造成更大的損失。

壓力釋放裝置有兩種：安全氣道(防爆筒)和壓力釋放閥。安全氣道為釋放膜結(jié)構(gòu)，當(dāng)變壓器內(nèi)部壓力升高時沖破釋放膜釋放壓力，如日本三菱產(chǎn)變壓器。壓力釋放閥是安全氣道的替代產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)為彈簧壓緊一個膜盤，壓力克服彈簧壓力沖開膜盤釋放，其最大優(yōu)點是能夠自動恢復(fù)。

壓力釋放閥一般要求開啟壓力與關(guān)閉壓力相對應(yīng)，且故障開啟時間小于2ms，因此在校核壓力釋放閥時，開啟壓力、關(guān)閉壓力和開啟時間均需校核。對于110kV變壓器常用的壓力釋放閥，其噴油的有效直徑為130ms，開啟壓力為55±5kPa，對應(yīng)的關(guān)閉壓力為29.5kPa。壓力釋放閥帶有與釋放閥動作時聯(lián)動的觸點，作用于信號報警。

3 溫度保護(hù)

3.1變壓器運行溫度的監(jiān)測和溫度高報警

110kV變壓器頂層油溫報警值設(shè)定為80℃，均比運行規(guī)程略低，留有一定裕度；溫度指示一般使用壓力式溫度計，表計安裝在變壓器本體易于觀測的部位，可以配置溫度變送器將溫度信號傳送至遠(yuǎn)方如控制室；有極少量的變壓器同時安裝了酒精溫度計，讀取數(shù)值時需爬上變壓器，不太方便，但精度較高。

3.2變壓器冷卻系統(tǒng)的溫度控制

變壓器冷卻系統(tǒng)控制邏輯有“手動”和“自動”兩種方式，“自動”方式是指按變壓器運行負(fù)荷或頂層油溫控制冷卻器的啟、停，片式、管式散熱器的冷卻器包括風(fēng)扇電機(jī)和油泵電機(jī)的電源控制。

220kV強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻器(YF型)的“自動”控制方式又分為“輔助”和“備用”兩種狀態(tài)。變壓器在運行中，當(dāng)上層油溫達(dá)到65℃時(或負(fù)荷電流達(dá)到70％或廠家出廠值時)自動投入輔助冷卻器，下降至55℃時退出。當(dāng)“工作”、“輔助”狀態(tài)運行的冷卻器組發(fā)生故障時，自動啟動投入“備用”狀態(tài)的冷卻器組；根據(jù)外部環(huán)境溫度和負(fù)荷情況，可以手動選擇調(diào)整幾組冷卻器的工作狀態(tài)，變壓器運行過程中一般均設(shè)置至少一組冷卻器運轉(zhuǎn)。

220kV強(qiáng)油片式散熱器(Pc型)不再有獨立屬于各冷卻器的風(fēng)扇和油泵，工作狀態(tài)也變?yōu)椤白岳洹薄ⅰ帮L(fēng)冷”和“強(qiáng)油風(fēng)冷”3種工作狀態(tài)，上層油溫達(dá)到55℃時自動投入風(fēng)扇，達(dá)到65℃時自動投入油泵。按負(fù)荷啟動一般根據(jù)變壓器銘牌所標(biāo)的冷卻方式設(shè)定，如負(fù)荷為60％額定容量時自動投入風(fēng)扇，80％時自動投入油泵。

對于110kV風(fēng)冷冷卻器(散熱器)，一般規(guī)定變壓器頂層油溫達(dá)到65℃時投入風(fēng)扇，或負(fù)荷電流達(dá)到70％額定值時投入風(fēng)扇。為防止風(fēng)扇電機(jī)頻繁啟動，還應(yīng)調(diào)整裝置在65℃時投入風(fēng)扇，油面溫度下降至55℃時才退出風(fēng)扇，或負(fù)荷電流低于50％額定值時才切除風(fēng)扇。

4 冷卻器的控制

大多數(shù)變壓器一般同時使用按溫度和按負(fù)荷控制冷卻器，變壓器冷卻器控制應(yīng)以溫度優(yōu)先，有些使用片式散熱器的變壓器銘牌所標(biāo)的按負(fù)荷啟動強(qiáng)油風(fēng)冷的百分?jǐn)?shù)較低，如110kV變壓器銘牌標(biāo)的冷卻器方式為：ODAF／ONAN100％／60％，但片式散熱器的散熱效率較高，當(dāng)負(fù)荷電流達(dá)到60％額定值時，上層油溫往往達(dá)不到65℃，使之實際形成了以負(fù)荷電流優(yōu)先啟動的情況，變壓器常在40℃左右即投入風(fēng)扇和油泵。即使增加了負(fù)荷啟動的百分?jǐn)?shù)，夏季溫度優(yōu)先控制的散熱系統(tǒng)進(jìn)入冬季仍可能會轉(zhuǎn)為負(fù)荷優(yōu)先。

以過低的油溫投入風(fēng)扇，對于110kV變壓器只是增加了電力和風(fēng)機(jī)的損耗，對運行影響不大。對于強(qiáng)油循環(huán)變壓器，除增加上述損耗外，過低的運行溫度還會增加變壓器油流帶電的危險性，并且如變壓器運行在負(fù)荷啟動的臨界值，因負(fù)荷變化頻率遠(yuǎn)高于溫度變化，造成風(fēng)機(jī)和油泵頻繁啟／停，使元件故障率增大，另外還加大了油泵軸承磨損的金屬微粒進(jìn)入變壓器油的機(jī)會，因此不推薦負(fù)荷啟動冷卻系統(tǒng)的方式。

油泵分組啟動具有兩個優(yōu)點：減輕電源主接觸器的啟動負(fù)荷，減少觸頭燒蝕的故障率；避免同時啟動(尤其是頻繁啟動)時產(chǎn)生較大涌流可能造成的本體氣體繼電器的重瓦誤動。

按溫度啟動油泵風(fēng)扇也有缺點。當(dāng)變壓器短時過載或有局部熱點產(chǎn)生時，因變壓器油的熱容量非常大，很難在短時間內(nèi)將其顯示出來，較慢流速的油通過局部熱點容易引起油的分解和老化。

結(jié)語

非電量保護(hù)在變壓器的繼電保護(hù)配置中有著不可替代的作用，是對常規(guī)配置的模擬量保護(hù)的重要補(bǔ)充，在變壓器的保護(hù)配置中應(yīng)該加強(qiáng)對非電量保護(hù)的設(shè)計選型、整定校驗和運行監(jiān)護(hù)，使之能夠正常發(fā)揮作用。

參考文獻(xiàn)：

1 雷玉蓮，張育生，<<電力系統(tǒng)保護(hù)與控制>>2008年第36卷