變壓器差動保護原理及其調試方法

羅軍輝

摘 要：變壓器作為發電廠和變電所的主要運行設備，能夠將發電廠發出的高壓電轉變成用戶所需的各級低壓電，實現了不同行業和人群的用電需要。因此，保證電力變壓器各項工作的正常運行，不僅有助于提升供電和用電質量，而且對于輸電線路的整體安全也有重要影響。但是在實際過程中，由于人為工作疏忽或設備本身的原因，時常發生差動保護誤動，導致變壓器的自動保護功能失效，因此必須根據差動保護原因，探尋科學正確的調試方法。

關鍵詞：電力變壓器；差動保護；誤動原因；調試方法

1 變壓器差動保護的概述

常見的變壓器保護方式有差動保護、氣體保護、過負荷保護以及單相接地保護等，其中差動保護是變壓器的主保護，保護范圍是變壓器各側電流互感器之間的一次電氣設備，它能迅速而有選擇地切除保護范圍內的故障，從而保證了輸配電線路的安全。但是在實際工作過程中，變壓器常常會出現各種問題，其中較為常見的故障有以下幾種：第一種是變壓器在長期使用后，內部線圈會因為受熱出現絕緣漆損壞、脫落等問題，導致線圈之間的絕緣性能降低，出現短路現象。第二種是在用電高峰期或當有大容量用電設備啟動時，瞬時電壓往往超出變壓器額定電壓的幾十倍甚至上百倍，導致變壓器線路燒毀。第三種是變壓器系統線路接地，導致電流增大，嚴重情況下還會出現變壓器爆裂問題。而變壓器差動保護的作用原理就是當出現上述線路故障時，能夠根據實際故障情況有選擇性地切斷線路，從而保證變壓器本身不受到損壞。

2 差動保護誤動實例分析及處理

2.1 差動保護實例分析

某廠變壓器為三卷變壓器，極限組別 Y 0/Y/d-11，為大電流接地系統。其中中壓側由于長期負荷低，在投運時未做帶負荷六角圖，變壓器運行正常。隨著電力市場的發展和農網改造，110kV側的負荷增加較多。一段時間以來，主變差動保護時有誤動，在其動作后對保護裝置進行了檢驗，均滿足比例制動特性要求，裝置正常之后，在變壓器中壓側差動TA間有一段母線距離山體較近，懷疑變壓器差動保護誤動是由于山體樹枝接地所致，未引起高度重視，后來利用110kV設備增容改造的機會，對中壓側TA進行了詳細檢查，發現其中B相TA的極性接反，改接后恢復了正常運行，經作六角圖，接線正確，此后，差動保護誤動得以根本消除。

2.2 變壓器差動保護運行管理要求

第一，為了保證變壓器在運行過程中不受到其他因素的干擾，要求在啟動差動保護的同時要停止其他形式的保護措施，例如氣體保護、三相電接地保護等，如果根據電路運行需要，必須停止差動保護，還應提前征得電力部門負責人的同意。第二，為了避免在差動保護運行過程中出現電壓擊穿問題，應在運行之前進行空載沖擊試驗，測試變壓器差動保護的實際性能，防止投入運行后出現短路，造成嚴重的危害。第三，在差動回路上進行相關的試驗操作，要先把差動保護相關的設備退出。第四，新裝、定檢或二次差動回路經過工作后的差動保護，在變壓器充電或試運行時應將差動保護暫時投入使用，但在正式帶負荷前應停運。差動保護應通過作帶負荷六角圖證明二次電流回路極性正確及差電流滿足規定要求后，方可將其正式投入運行，以防止二次回路接線錯誤，進而造成變壓器帶負荷后差動保護誤動。第五，在變壓器差動保護運行管理時，如果因為其他原因導致電流回路出現短路或斷路故障，要立即切斷電源和變壓器導線，防止變壓器差動保護裝置的自啟動。在切斷電源之后分析故障發生原因，并對斷路或短路線路進行更換維修，在保證線路正常運行之后閉合開關。

3 變壓器的運行調試方法

3.1 變壓器的送電調試方法

在變壓器進行送電之前，為了保證整個線路及其工作流程的安全，必須要先進行線路和變壓器設備的安全檢測，只有當各項檢測指標都符合安全要求時，才運行進行送電調試。首先進行變壓器的空載投入沖擊試驗。將變壓器接入所要測試的線路中，然后閉合開關，利用專業的大容量電壓計測試輸電線路兩端的電壓變化情況。其次進行變壓器的空載運行監測調試，在檢測過程中，可以通過聲音分辨的方式，分析變壓器可能存在的一些工作問題，例如當變壓器發出輕微振動聲音時，可能是由于變壓器兩端的外加電壓過高；當變壓器發出不規則振動時，可能是由于變壓器內部線圈松動，或是出現了線圈放電現象。

3.2 變壓器半負荷調試方法

在變壓器進行送電調試，并且調試結果符合安全標準后，可以進行半負荷空載調試。在進行調試時，應首先讓變壓器處于空載狀態，且空載運行時間不能低于20小時，如果在該段空載運行時間內變壓器的運行狀況無異常，則說明變壓器的各項功能可以正常實現。在此基礎上向變壓器兩端逐漸添加負荷，當變壓器運行狀況由空載轉化為半負荷時，保持外部負荷不變，通過相關的測量儀器觀察變壓器的運行狀況，并結合試驗數據記錄變壓器的溫度差異變化、油位升降變化、保護裝置等，記錄間隔時間為1小時/次。

3.3 變壓器滿負荷調試方法

當變壓器的半負荷調試結果都正常，并且其運作流程都符合相關的試驗規定后，可以進行滿負荷調試運行。與半負荷調試同理，變壓器的滿負荷調試也需要先進行空載運行調試，考慮到滿負荷調試工作的精確度要求較高，因此空載調試時間也相對較長，通常情況下保持在40-50小時，在空載調試過程中如果不發生運行問題，然后從外部加設滿負荷電壓，并在此過程中檢查變壓器的油位升降變化、溫度差異、是否存在滲油問題等。測量間隔一般保持在2小時/次。當變壓器以此通過空載調試、半負荷調試和滿負荷調試之后，說明變壓器的各項工作都符合相關的產品標準，即產品檢驗合格，在此基礎上可以辦理相關的審批文件，最后投入到輸配電線路的使用當中。

3.4 變壓器調試運行過程中的注意事項

變壓器的調試運行雖然方法相對簡單，但是由于調試分為多個環節，因此必須保證各個環節之間的上下銜接關系，務必保證調試工作按部就班的進行，其中需要注意的有以下幾點：第一，在變壓器的調試運行過程中，為了保護變壓器設備的安全，必須在調試線路中加設外部保護裝置，通常情況下裝置要安裝在電源一側，保證在出現調試故障時可用立刻切斷電源，防止因為線路故障損壞變壓器。第二，在半負荷調試運行或滿負荷調試運行過程中，由于外接電壓的變動范圍較大，對變壓器的沖擊能力較強，如果調試過程中使用的導線、接口存在質量問題，很有可能出現短路現象，因此必須要在調試過程中安裝斷路器，一旦檢測到導線或其他部分短路，立刻切斷電流傳播途徑。第三，如果調試過程中沒有斷路器或其他外接保護裝置，為了安全起見，要盡量控制變壓器內部的電流，通過連接互動變阻器的方式，保證變壓器內部電流不高于5A，這樣即便是出現短路問題，也不至于因電流過大燒毀變壓器。

4 結束語

電力能源及其相關附屬產品已經成為我們生活中不可或缺的一部分，如果電力輸送出現了問題，不僅給我們的生活工作帶來嚴重困擾，還會造成巨大的經濟損失，不利于國民經濟的可持續發展。而變壓器差動保護能夠為輸配電線路的正常運行提供可靠的保證，在變壓器保護方面發揮了重要作用。在分析和掌握了變壓器差動保護原理的基礎上，探尋一種合適的調試方法，能夠在極大程度上避免線路故障問題。

參考文獻

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