淺談變壓器繼電保護(hù)

劉光軍

【摘 要】變壓器的繼電保護(hù)是指在變壓器的內(nèi)部和外部發(fā)生故障時(shí)，由于電壓、電流和油溫等條件隨之發(fā)生的變化，根據(jù)對(duì)這些突發(fā)變化進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、分析、判斷，對(duì)變壓器的故障性質(zhì)和故障范圍進(jìn)行分析，并作出相對(duì)應(yīng)的處理和反應(yīng)。變壓器的繼電保護(hù)是變壓器自我保護(hù)的主要內(nèi)容，本文對(duì)變壓器的繼電保護(hù)進(jìn)行簡單分析。

【關(guān)鍵詞】變壓器繼電保護(hù) 變壓器 繼電保護(hù) 故障 繼電保護(hù)裝置

【中圖分類號(hào)】TM77【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A【文章編號(hào)】1672-5158（2013）07-0433-02

一.引言

電力系統(tǒng)是保障我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要能源支柱，而變壓器是供電系統(tǒng)中較為重要的電氣原件，其可靠的結(jié)構(gòu)，相對(duì)較少的故障機(jī)會(huì)，使得變壓器被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。雖然變壓器具有相對(duì)穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，但在實(shí)際的工作中，也難免會(huì)存在各種類型的故障，導(dǎo)致變壓器異常運(yùn)行。為了提高變壓器的安全運(yùn)行能力，將變壓器的異常運(yùn)行影響降到最小值，就有必要根據(jù)變壓器的容量大小，來設(shè)置提高變壓器可靠性的繼電保護(hù)裝置。

二. 變壓器的常見故障

1. 聲音異常

變壓器在正常運(yùn)行時(shí)，會(huì)發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲。如果產(chǎn)生的聲音不均勻或有其他特殊的響聲，就應(yīng)視為變壓器運(yùn)行不正常，并可根據(jù)聲音的不同查找出故障，進(jìn)行及時(shí)處理。主要有以下幾方面故障：

（1）電網(wǎng)發(fā)生過電壓。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或電磁共振時(shí)，變壓器聲音比平常尖銳。出現(xiàn)這種情況時(shí)，可結(jié)合電壓表計(jì)的指示進(jìn)行綜合判斷。

（2）變壓器過載運(yùn)行。負(fù)荷變化大，又因諧波作用，變壓器內(nèi)瞬間發(fā)生“哇哇”聲或“咯咯”的間歇聲，監(jiān)視測量儀表指針發(fā)生擺動(dòng)，且音調(diào)高、音量大。變壓器夾件或螺絲釘松動(dòng)、聲音比平常大且有明顯的雜音，但電流、電壓又無明顯異常時(shí)，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵芯的螺絲釘松動(dòng)，導(dǎo)致硅鋼片振動(dòng)增大。

（3）變壓器局部放電。若變壓器的跌落式熔斷器或分接開關(guān)接觸不良時(shí)，有“吱吱”的放電聲；若變壓器的變壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在，可聽到“嘶嘶”聲；若變壓一器內(nèi)部局部放電或電接不良，則會(huì)發(fā)出“吱吱”或“僻啪”聲，而這種聲音會(huì)隨離故障的遠(yuǎn)近而變化，這時(shí)，應(yīng)對(duì)變壓器馬上進(jìn)行停用檢測。

2.油溫異常

變壓器在正常條件下，油溫比平時(shí)高出10攝氏度以上或負(fù)載不變而溫度不斷上升（在冷卻裝置運(yùn)行正常的情況下）測可判斷為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常。主要為：

（1）內(nèi)部故障引起溫度異常。其內(nèi)部故障，如繞組匝間或?qū)娱g短路、線圈對(duì)圍屏放電、內(nèi)部引線接頭發(fā)熱、鐵芯多點(diǎn)接地使渦流增大過熱、零序不平衡電流等漏磁通過與鐵件油箱形成回路而發(fā)熱等因素引起變壓器溫度異常。發(fā)生這些情況時(shí)，還將伴隨著瓦斯或差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。故障嚴(yán)重時(shí)，還有可能使防爆管或壓力釋放閥噴油，這時(shí)應(yīng)立即將變壓器停用檢修。

（2）冷卻器運(yùn)行不正常所引起的溫度異常。冷卻器運(yùn)行不正?；虬l(fā)生故障，如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱器管道積垢、冷卻效果不佳、散熱器閥門沒有打開、溫度計(jì)指示失靈等諸多因素引起溫度升高，應(yīng)對(duì)冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和沖洗，以提高其冷卻效果。

3.氣味、顏色異常

（1）防爆管防爆膜破裂：防爆管防爆膜破裂會(huì)引起水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)，導(dǎo)致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強(qiáng)度降低。套管閃絡(luò)放電：營管閃絡(luò)放電會(huì)造成發(fā)熱導(dǎo)致老化，絕緣受損甚至引起爆炸。引線（接線頭）、城卡處過熱引起異常：套管接線端部緊固部分松動(dòng)或引線頭線鼻子滑牙等，接觸面發(fā)生氧化嚴(yán)重，使接觸過熱，顏色變暗失去光澤，表面鍍層也遭破壞。

（2）套管污損引起異常：套管污損產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)會(huì)發(fā)生臭氧味，冷卻風(fēng)扇、油泵燒毀會(huì)發(fā)出燒焦氣味。

另外，吸潮過度、墊圈損壞、進(jìn)入油室的水量太多等原因會(huì)造成吸濕劑變色。

4.其他故障。

箱體內(nèi)故障：繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心燒損；箱體外故障：管及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路。

三.變壓器的繼電保護(hù)基本原則

對(duì)作用于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上有5個(gè)基本原則：可靠性、靈敏性、選擇性、速動(dòng)性以及經(jīng)濟(jì)性。

1.可靠性。可靠性指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生了它應(yīng)該動(dòng)作的

故障時(shí)，它不應(yīng)該拒絕動(dòng)作而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作的情況下，則不應(yīng)該誤動(dòng)作，可靠性主要指保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言，可以用拒動(dòng)率和誤動(dòng)率來衡量 當(dāng)兩者愈小則保護(hù)的可靠性愈高。為保證可靠性應(yīng)采用由可靠的硬件和軟件構(gòu)成的裝置，并應(yīng)具有必要的自動(dòng)監(jiān)測，閉鎖報(bào)警等措施。

2.靈敏性。靈敏性是指保護(hù)裝置對(duì)其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力用靈敏系數(shù)來衡量。 如下圖：

3. 選擇性。選擇性是指當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，首先由故障設(shè)備或線路本身保護(hù)且出故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。

4.速動(dòng)性。速動(dòng)性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流低電壓運(yùn)行的時(shí)間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，縮小故障波及范圍，提高自動(dòng)重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動(dòng)投入的效果等。一般從裝置速動(dòng)保護(hù)充分發(fā)揮零序瞬時(shí)段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用，減少繼電器固有動(dòng)作時(shí)間和斷路器跳閘時(shí)間等方面入手來提高速動(dòng)性。

5. 經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性是指在經(jīng)濟(jì)上以最少的投資達(dá)到最高程度的保護(hù)原則。

四.變壓器的保護(hù)

1.瓦斯保護(hù)。

容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)應(yīng)動(dòng)作于斷開變壓器各電源測斷路器。對(duì)于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路一變壓器組，未采取使瓦斯保護(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時(shí)，瓦斯保護(hù)可僅動(dòng)作于信號(hào)。對(duì)于容量為400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

2. 相間短路的后備保護(hù)。

過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器，復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)宜用升壓變壓器，系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和采用過電流保護(hù)不滿足靈敏度要求的降壓變壓器，63MVA及以上的升壓變壓器，采用負(fù)序電流保護(hù)及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)對(duì)于大型升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，為滿足靈敏度要求，可采用阻抗保護(hù)。其作用是用來防御外部相間短路引起的過電流，并作為瓦斯保護(hù)和縱差動(dòng)保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備.保護(hù)延時(shí)動(dòng)作于跳開斷路器。

3. 過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)主要應(yīng)用于：對(duì)于0.4MVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。其作用為對(duì)于自耦變壓器或多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)的過負(fù)荷情況。過負(fù)荷保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。

五、結(jié)束語

變壓器的繼電保護(hù)裝置必須要具有快速性和靈敏性，才能準(zhǔn)確的反映變壓器的運(yùn)行故障，能在最短的時(shí)間內(nèi)將故障或異常消除，并將事故降低，提高系統(tǒng)的整體可靠性，能在最大程度上提供安全用電。

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