主變鐵芯夾件監測及過電流控制系統研究與應用

周昆+任偉+王勝輝+張成兵

【摘要】 為了保證電力變壓器在電力系統中安全運行，分析了變壓器鐵芯接地故障原理，介紹了系統的設計思想以及硬件和軟件的功能，變壓器鐵芯在線監測及限流裝置在鐵芯多點接地故故障中的監測預警作用和限流效果。

【關鍵字】 變壓器鐵芯 接地線 夾件接地電流

一、前言

變壓器鐵芯、夾件接地電流是表征主變鐵芯接地狀態的重要特征量，變壓器鐵芯接地故障主要表現為多點接地情況，由于電位差的存在會產生較大的接地環流從而引起鐵芯過熱，如不加控制會導致事故發生。本系統在監測鐵芯或夾件接地電流的同時具備對過大的接地電流實現限流的功能，可以發現主變的早期故障隱患，對預防事故發生將起到重要作用，同時限流系統可以減緩事故隱患的發展，為檢修贏得時間。

近年來變壓器鐵芯、夾件接地電流的在線監測技術可以解決傳統離線試驗效率低下、工作量大的問題，避免離線試驗難以反映實際工況下的主變狀態參數等缺陷，極大地提高主變檢修的效率和故障判斷的準確性。本文介紹一種全天候實時監測變壓器鐵芯接地情況并能及時進行故障處理的在線監測及限流系統。并結合系統關鍵技術及故障診斷和處理實例，分析了變壓器鐵芯故障的判斷方法及處理辦法，最后介紹了變壓器運行中應用鐵芯在線監測限流裝置取得的效果。

二、變壓器鐵芯在線監測及限流系統的特點

系統由上位機和下位機組成，下位機工作在變壓器現場，主要完成鐵芯電流信號的提取、數字化處理、監測參數的顯示、歷史數據的自動保存和顯示、控制固態繼電器以實現電阻的自動投切等功能；下位機利用RS232串口或RS485通訊線或無線模塊實現實時監控。下位機可向上位機實時發送電流、時間、電阻的投切狀態、下位機的工作模式等多種監測數據，也可上傳保存在下位機FLASH存儲器中的歷史數據，上位機獲得了下位機上傳的數據后可以進行波形顯示，歷史數據的分析以及初步的故障診斷等。

1、建立了變壓器鐵芯單點和多點接地的電路模型，并進行了理論定量分析，得到了電壓、電流參數，為監測系統的穩定運行奠定了理論基礎。

2、采用了特制的電流傳感器，抗干擾能力強，具有高精度和寬量程的特點，滿足鐵芯電流變化范圍較大的特點。

3、限流裝置在鐵芯接地回路中串入了多檔限流電阻，該系統不僅起到監測作用，當出現電流異常時能立即投入合適的電阻，將接地電流限制在正常范圍之內；鐵芯接地異常電流消失后，裝置自動退出限流電阻從而保證變壓器安全運行。

4、對限流裝置設計了合理的限流電阻網絡結構，保證檔位之間穩定過渡，最大程度上保證了裝置工作的可靠性。

5、限流裝置系統具有開路自診斷功能，若開路，則采取閉鎖確保鐵芯可靠接地。

6、監測系統可以同時監測多個設備，可對實時監測數據進行瀏覽或對設備進行設置，具備數據、曲線等分析功能。

三、限流電路的設計

系統硬件系統中，限流單元是核心，鐵芯發生多點接地故障時，可能出現的最大環路電壓及環路電流，選擇出符合阻值及功率要求的電阻。

在接地電流小于0.1A時，主回路中的接觸器J1是常閉狀態；一旦鐵芯接地電流超標，裝置系統自動將主接觸器打開，在接地線中投入合適的限流電阻。

四、系統的通訊技術

裝置監控系統擁有兩種通訊形式：即有線通訊和無線通訊，而且，該裝置監測系統具有網絡擴展功能，并遵循IEC 61850 標準（等同DL/T 860變電站通信網絡和系統）的通信規約，適用于數字化變電站通信網絡和系統。

五、結語

變壓器鐵芯接地線中的電流大小作 為判斷鐵芯是否出現多點接地的依據具有可行性， 裝置可實時監測鐵芯地線電流， 當出線電流異常時 能自動地投切電阻將電流限制在合理的范圍之內， 并具有報警、數據的保存和分析功能。

綜上所述，雖然變壓器鐵芯接地在線監測及限流系統，消除了常規測試中對鐵芯接地電流的測試盲點，且當接地電流異常時，及時報警并實現自動投切的限流功能，避免因鐵芯多點接地導致的鐵芯局部過熱，阻止鐵芯故障的繼續發展。但此種解決方案仍屬于臨時措施，對鐵芯多點接地的效果較好，也適用于暫不能退出運行的電力變壓器，要想解決變壓器已經出現的鐵芯多點接地故障，還得通過大修及試驗找到確切的故障點進行徹底處理。

參 考 文 獻

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