變壓器用速動油壓繼電器計量特性及校準方法研究

許 靜，李正文，范優子

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

研究與應用

變壓器用速動油壓繼電器計量特性及校準方法研究

許 靜1，李正文2，范優子1

(1.國網遼寧省電力有限公司電力科學研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

簡要介紹了速動油壓繼電器的計量特性、結構特征及工作原理，重點分析了速動油壓繼電器與其它變壓器非電量保護的配合關系，提出了一種適用于電力企業的速動繼電器校準方法。

速動油壓繼電器；計量特性；校準方法

大型電力變壓器是電力系統的核心設備之一，一旦發生故障，必須及時從電力系統中切除。速動油壓保護裝置作為標準附件被設計安裝在大型電力變壓器上，由于長期以來沒有合適的校準方法，導致其無法發揮應有的作用，所以，本文提出了一種適用于電力企業的速動繼電器校準方法。

1 速動油壓繼電器計量特性

1.1 保護特性

速動油壓繼電器是為防止變壓器油箱在故障中爆裂而研制的，為避免速動油壓繼電器與其他保護裝置的保護參數重復而出現干擾、誤動，采用了檢測變壓器油箱內故障壓力上升速率(以下簡稱壓速率)作為保護參數,壓速率不同，與其對應的速動油壓繼電器響應時間也不同。壓速率低，速動油壓繼電器動作時間長，反之則短，以此來實現動態監測、動態保護。正常運行時，速動油壓繼電器的安裝位置低于變壓器油面線，繼電器油室與變壓器油箱相連，油室內隔離波紋管受到較小的靜油壓，繼電器氣室內彈簧對靜油壓進行補償以達到平衡，此時繼電器不會動作。當變壓器內部發生故障時，油箱內的變壓器油在單位時間內的壓力變化速度升高至整定限值時，速動油壓繼電器中的隔離波紋管受壓變形，氣室內的壓力升高，操作波紋管發生位移，微動開關迅速動作，同時使控制回路及時發出報警信號并迅速切斷電源，使變壓器退出運行狀態，從而實現對變壓器安全運行的保護[1-2]。

1.2 結構特征

a.外殼。速動油壓繼電器產品結構見圖 1，速動油壓繼電器獨立安裝于變壓器油箱上部。由于工作環境與變壓器油溫的溫差容易造成變壓器腔體內凝露，腔體內凝露會使變壓器內檢測、控制用的金屬件腐蝕、剝落甚至阻塞, 破壞變壓器檢測、控制作用。速動油壓繼電器外殼采用鑄鋁合金制成, 鑄鋁合金的熱導率是普通黑色金屬的5倍，這就避免了出現運行中速動油壓繼電器下腔由于油溫升降時導熱緩慢與上腔形成溫差而出現凝露的問題，保證速動油壓繼電器的保護精度和工作壽命。

圖1 產品結構示意圖

b.檢測機構。速動油壓繼電器的可變氣室由彈性元件及配套件組成，以此對變壓器油箱中的壓速率進行檢測[3]。平衡器檢測到壓速率后，將使固定氣室的壓速率增高，在彈性膜盒內外的壓力差由可變氣室與固定氣室的壓速率差產生，這個壓速率差來推動發信裝置動作。速動油壓繼電器的監控對象是故障壓速率，油箱中的每一壓速率, 速動油壓繼電器中固定氣室都有固定對應的壓速率值，實現了對故障壓速率的全程監控。

決定速動油壓繼電器能否對變壓器進行保護的關鍵是繼電器的固定氣室檢測參數的正確與否和檢測精度的高低[4]。速動油壓繼電器是防止變壓器油箱爆裂的重要保護組件之一, 必須實時監控變壓器內的壓速率變化[5]。但由于變壓器通常處于惡劣環境中, 長期惡劣的工作環境勢必影響變壓器保護裝置的檢測精度，因此應定期對速動油壓繼電器進行檢測, 以使其保持最佳工作狀態，保證變壓器的安全穩定運行[6]。

2 速動油壓繼電器校準方法

通過對速動繼電器計量特性的研究以及在校準平臺上做了大量的試驗，本文提出了一種適用于電力企業的速動繼電器校準方法。對變壓器速動油壓繼電器性能進行檢測，主要是對其動作特性和密封性能及接點動作有效性的校驗。動作特性校驗時需要設置9種壓力上升速率，并測量動作響應時間。密封性能的校驗時需要設定初始壓力及密封時長，即采用專門的校驗設備，模擬變壓器發生故障時的速動油壓繼電器動作機理，采用微機測控技術，通過計算并控制壓力突變速率，自動充放氣實時采集來自傳感器的信號，在規定壓力突變范圍內對繼電器進行校驗。

2.1 計量特性

a.繼電器動作特性應符合表1的規定。

b.密封要求。例行試驗時，繼電器整體應能承受100 kPa正壓力的油壓試驗，歷時60 min無滲漏現象。

c.報警接點。分為單組報警和兩組報警接點動作試驗，接點輸出信號應準確有效。

d.絕緣電阻。在校準條件下，繼電器接點端子和外殼之間的絕緣電阻不應小于20 MΩ。

e.電氣強度要求。接線端子間及對地應能承受2 kV的工頻耐壓試驗，持續1 min，不允許有擊穿、閃絡現象。

表1 動作特性指標

2.2 校準條件

a.環境條件。環境溫度為(20±5)℃；環境濕度為不大于85%RH；校準所處的環境附近無影響讀數的機械振動和外磁場。

b.測量標準及其他設備。校準用設備見表2中的規定。

2.3 校準項目與校準方法

2.3.1 校準項目

校準項目見表3中的規定。

表2 校準用設備

表3 校準項目

注：“+”為需校準項目，“-”為用戶要求時的校準項目。

2.3.2 校準方法

a.校準前準備。被校繼電器應在校準環境條件下放置不少于2 h；繼電器校驗儀通電預熱30 min以上。

b.絕緣電阻試驗。測試時使用額定電壓500 V、量程不小于500 MΩ的絕緣電阻表，測量接點端子與外殼之間的絕緣電阻。

c.動作特性試驗(包括動作接點試驗)。繼電器校驗儀通電預熱后，首先錄入被檢繼電器的基本信息：規格型號、出廠編號、生產廠家(制造商)、校驗次數、密封壓力和密封時長；其次選擇報警接點類型：單報警、報警+靜壓、雙報警；然后根據繼電器類型選擇動作特性測試點；以上步驟確認后，即可開始校驗。結果應符合表1的規定。

d.密封性試驗。動作特性試驗完成后，根據已選擇好的密封壓力和密封時長，確認后，繼續在繼電器校驗儀上進行密封性能校驗。繼電器整體應能承受100 kPa正壓力的油壓試驗，歷時60 min無滲漏現象。

e.電氣強度試驗。用符合規定的耐電壓測試儀，在無電狀態下，將耐電壓測試儀與被校繼電器端子連接，確認連線正確后，通電并在端子間施加2 kV電壓，持續1 min，不得有發熱、擊穿、閃絡現象。

f.數據保存打印。校驗全部完成后，將校驗數據保存并打印。

3 結束語

為適應我國國民經濟高速發展的需要, 近年來大量高電壓大容量的變壓器進入城市中心。由于城市供電的特殊性, 對這些變壓器安全性的要求越來越高, 尤其是變壓器的防爆裂能力。速動油壓繼電器作為防止變壓器油箱爆裂的重要保護組件, 需時刻監測變壓器內的壓速率變化。但由于所處環境比較惡劣, 檢測精度一旦下降將帶來嚴重后果,因此應定期對速動油壓繼電器進行檢測, 以使其保持最佳工作狀態。

[1] 變壓器用速動油壓繼電器: JB/T10430—2004[S].

[2] 油浸式電力變壓器技術參數和要求: GB/T 6451—2008[S].

[3] 施廣宇，王新建.速動油壓繼電器和壓力釋放閥的特性及投調方式[J].變壓器，2008, 45(10):39-42.

[4] 唐玉玲.電力變壓器油壓監測與保護系統設計[J].儀表技術與傳感器, 2009，46(11):52-54.

[5] 110(66)～500 kV油浸式變壓器(電抗器)運行規范：國家電網公司技術標準[S].

[6] 陳 浩,張 璐,郭 鐵.電力變壓器非電量保護淺析[J].東北電力技術，2016,37(4)：53-55.

Research on Metrological Characteristics and Calibration Method of Transformer with Quick Oil Pressure Relay

XU Jing1,LI Zhengwen2,FAN Youzi1

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Quick oil pressure relay is an important protection of transformer components.In this paper, through introducing the characteristics, structure and working principle,cooperative relation of non-electric quantity protection between oil pressure relay and other relay is analyzed.Calibration method of quick oil pressure relay which applies to electric power enterprises is proposed.

quick oil pressure relay；metrological characteristics；calibration method

TM41

A

1004-7913(2017)01-0007-03

許 靜(1984)，女，碩士，工程師，主要從事電力行業熱工計量標準傳遞工作。

2016-11-25)