電力變壓器保護(hù)現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

江蘇中聯(lián)電氣股份有限公司 丁鴻遠(yuǎn)

1 引言

為滿足人們的用電需求，提供更好的服務(wù)，電力企業(yè)應(yīng)當(dāng)進(jìn)行電力變壓器保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步研制，使得電力變壓器在使用過(guò)程中出現(xiàn)故障的概率得到有效控制。

2 電力變壓器概述

隨著時(shí)代的發(fā)展，電力系統(tǒng)的運(yùn)用逐漸成為了人民群眾日常生活與生產(chǎn)中不可忽略的部分。電力系統(tǒng)日常運(yùn)行的過(guò)程中承擔(dān)發(fā)電和輸電重要功能，同時(shí)變壓器在使用過(guò)程中很容易出現(xiàn)一系列運(yùn)作的技術(shù)問(wèn)題，如果電力變壓器出現(xiàn)了質(zhì)量問(wèn)題或故障，那么供電系統(tǒng)的正常運(yùn)作就很可能會(huì)由于電力變壓器的異常而受到負(fù)面影響。但需要注意的是，就目前而言，電力變壓器保護(hù)技術(shù)的研究仍然無(wú)法貼合時(shí)代發(fā)展的步伐與趨向。

因此，從這一方面來(lái)看，進(jìn)行電力變壓器保護(hù)技術(shù)的研制顯得尤為重要，但需要注意的是，在進(jìn)行保護(hù)技術(shù)研發(fā)的過(guò)程中，有研究學(xué)者認(rèn)為應(yīng)當(dāng)遵循電力變壓器所具備的電磁感應(yīng)定律，并根據(jù)實(shí)際的電力變壓器使用效果和狀態(tài)來(lái)進(jìn)行保護(hù)技術(shù)的進(jìn)一步研發(fā)與創(chuàng)新。電力變壓器的運(yùn)作原理其實(shí)十分簡(jiǎn)單，只要通過(guò)電磁感應(yīng)定律進(jìn)行交流電的轉(zhuǎn)換，使得電磁感應(yīng)現(xiàn)象出現(xiàn)，便能夠使得電力變壓器在日常的電力系統(tǒng)供應(yīng)中發(fā)揮作用。基于電力變壓器在供電系統(tǒng)中所具有的重要地位，技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)電力變壓器保護(hù)技術(shù)的研發(fā)引起足夠的重視[1]。

3 電力變壓器的發(fā)展歷史概述

電力變壓器的發(fā)展經(jīng)歷了較為漫長(zhǎng)的時(shí)間。早在1876年德國(guó)的物理學(xué)家就通過(guò)不斷發(fā)明和研制，創(chuàng)造性地制作出了世界上單相變壓器。到了1882年，另一位對(duì)電力變壓器生產(chǎn)和發(fā)明感興趣的科學(xué)家，在前人的基礎(chǔ)上進(jìn)行了單相變壓器的改進(jìn)與完善，使其具備了升壓和降壓兩項(xiàng)功能。

1882年9月，英國(guó)的研究學(xué)者也開(kāi)始進(jìn)行單相變壓器的發(fā)明和研制，并將其所發(fā)明的成果通過(guò)申請(qǐng)專利的方式進(jìn)行了全方位的推廣。但需要注意的是，這一次改進(jìn)與創(chuàng)新過(guò)程中所發(fā)明出的感應(yīng)線圈供電系統(tǒng)，在運(yùn)用過(guò)程中仍然存在著諸多不便之處。如在線圈串聯(lián)或開(kāi)路鐵芯方面仍然存在著亟待修改的瑕疵。隨著時(shí)間的不斷推移，越來(lái)越多研究學(xué)者開(kāi)始意識(shí)到感應(yīng)線圈供電系統(tǒng)改革與完善的重要性。

1885年，在匈牙利的工廠有3位工程師進(jìn)行了開(kāi)路鐵芯的進(jìn)一步改善，通過(guò)閉路鐵芯的運(yùn)用，將原本進(jìn)行串聯(lián)的線圈，以并聯(lián)的方式進(jìn)行排列。這能夠在一定程度上改變?cè)懈袘?yīng)線圈供電系統(tǒng)的供電效果。但即便對(duì)原有的感應(yīng)線圈供電系統(tǒng)進(jìn)行了更改與完善，其最終所發(fā)明出的感應(yīng)器仍然是單向的。直到1891年，真正的三相變壓器才出現(xiàn)在人民群眾的日常生活中，因此變壓器的發(fā)明與發(fā)展經(jīng)歷了十分漫長(zhǎng)的階段，正是由于科學(xué)家不斷的研制與創(chuàng)新，才使得電力變壓器有了現(xiàn)階段的使用功效和質(zhì)量，這是現(xiàn)階段研究學(xué)者務(wù)必要引起重視的問(wèn)題[2]。

4 電力變壓器保護(hù)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀分析

就目前而言，電力變壓器的保護(hù)技術(shù)得到了更為廣泛地使用與完善，隨著電力變壓器的不斷改革與創(chuàng)新，能夠提供保護(hù)功效的技術(shù)種類也日漸豐富。但在進(jìn)行保護(hù)技術(shù)選擇與運(yùn)用的過(guò)程中，工作人員仍然需要通過(guò)具體問(wèn)題具體分析的方式來(lái)進(jìn)行電力變壓器的保護(hù)。下文將對(duì)較為常見(jiàn)的幾種保護(hù)種類進(jìn)行深入的研究與分析。

4.1 瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是在電力變壓器使用過(guò)程中，較為傳統(tǒng)且實(shí)用的保護(hù)技術(shù)。瓦斯保護(hù)技術(shù)使用的主要功效，是對(duì)電力變壓器的油箱使用情況進(jìn)行監(jiān)督，一旦發(fā)現(xiàn)油箱在使用過(guò)程中出現(xiàn)了故障，那么瓦斯氣體就會(huì)在短時(shí)間內(nèi)迅速產(chǎn)生，用以保障電力變壓器不會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)故障。如果油箱使用過(guò)程中的確出現(xiàn)了異常情況，那么熱分解作用就會(huì)馬上出現(xiàn)，最終瓦斯會(huì)通過(guò)從油箱內(nèi)飄出的形式進(jìn)行壓力的匯集，如若油箱所達(dá)到故障較為嚴(yán)重，那么在油箱內(nèi)就會(huì)有大量的瓦斯氣體形成十分明顯的壓力，電力變壓器的油液也會(huì)在瓦斯的壓力之下退回到油枕當(dāng)中去，這能夠在一定程度上幫助油箱進(jìn)行狀態(tài)的穩(wěn)定，降低電力變壓器出現(xiàn)故障危險(xiǎn)的可能性。

需要注意的是，其他的保護(hù)技術(shù)雖然也能夠在危險(xiǎn)事故規(guī)避方面起到一定效果，但都會(huì)對(duì)電力變壓器內(nèi)部造成不同程度的破壞，瓦斯保護(hù)技術(shù)則不然。換句話說(shuō)，只要進(jìn)行了瓦斯保護(hù)技術(shù)的使用，那么電力變壓器的油箱即便發(fā)生了故障，出現(xiàn)危險(xiǎn)事故的概率也能得到有效降低。這是技術(shù)人員在進(jìn)行保護(hù)技術(shù)研發(fā)和分析過(guò)程中務(wù)必要重視的問(wèn)題[3]。

4.2 自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)分析

除了瓦斯保護(hù)技術(shù)之外，自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)也是電力變壓器保護(hù)技術(shù)中常見(jiàn)的一個(gè)類型。一些很小的電力變壓器，在使用過(guò)程中通常都是選擇自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)方式來(lái)進(jìn)行故障控制的。之所以優(yōu)先選擇自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)，是因?yàn)檫@類技術(shù)在電力變壓器使用的過(guò)程中，即便不使用過(guò)于復(fù)雜的電路連接方式，也依舊可以使用，因此具有較為良好的可操作性，沒(méi)有過(guò)高的技術(shù)準(zhǔn)入門(mén)檻。但需要注意的是，由于時(shí)代的發(fā)展以及科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步，電力變壓器也處于不斷改進(jìn)與完善的狀態(tài)之中。

雖然自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)，在使用過(guò)程中自有其優(yōu)勢(shì)特征，但相比較其他的保護(hù)技術(shù)而言，自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)的使用也并非全無(wú)缺點(diǎn)相比較，其他的保護(hù)技術(shù)而言，自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)的靈敏程度并不理想，換句話說(shuō)，很有可能在電力變壓器已經(jīng)出現(xiàn)故障后，自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)，仍未覺(jué)察到相應(yīng)故障的出現(xiàn)，并不會(huì)通過(guò)保護(hù)技術(shù)的啟用來(lái)進(jìn)行電力變壓器的保全。正因?yàn)槿绱耍F(xiàn)階段參與進(jìn)行自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)研發(fā)的技術(shù)人員。在嘗試通過(guò)技術(shù)革新與創(chuàng)造來(lái)幫助提升自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)的靈敏程度，如若在未來(lái)自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)技術(shù)的靈敏程度，能夠達(dá)到更為理想的狀態(tài)，那么其就能夠與瓦斯保護(hù)技術(shù)一樣，在電力變壓器的油箱運(yùn)作過(guò)程中進(jìn)行安全保障，確保電力變壓器的油箱出現(xiàn)故障后，能夠得到進(jìn)一步的保全。

4.3 差動(dòng)保護(hù)技術(shù)分析

除上述兩種保護(hù)技術(shù)之外，差動(dòng)保護(hù)技術(shù)也是電力變壓器使用過(guò)程中較為常見(jiàn)的一種保護(hù)技術(shù)，這種保護(hù)技術(shù)的工作原理是在變壓器處于正常運(yùn)行的過(guò)程中或處于由于外力而產(chǎn)生的故障背景下。利用兩端電流本身所存在的方向相反，大小相等的特性來(lái)維持電力變壓器的平衡。在這一情境下，差動(dòng)保護(hù)技術(shù)并不會(huì)啟動(dòng)，相應(yīng)的電力變壓器所存在故障也尚在可控范圍內(nèi)。但如果電力變壓器內(nèi)部出現(xiàn)了較為明顯的故障，那么兩端的電流就會(huì)由原先的方向相反轉(zhuǎn)化為方向相同，在這種情況下差動(dòng)保護(hù)裝置就能夠快速接收到兩端電流一遍的信息和訊號(hào)，進(jìn)而開(kāi)始啟動(dòng)相應(yīng)保護(hù)裝置進(jìn)行工作，對(duì)變壓器的日常運(yùn)作進(jìn)行必要的保護(hù)，因此相比較其他的保護(hù)技術(shù)而言，差動(dòng)保護(hù)技術(shù)具有較為明顯的針對(duì)性，它專門(mén)針對(duì)電力變壓器使用過(guò)程中存在的內(nèi)部故障進(jìn)行瞬間保護(hù)。

相比較其他的保護(hù)技術(shù)而言，差動(dòng)保護(hù)技術(shù)的使用安裝原理十分簡(jiǎn)單，因此這類保護(hù)方式能夠得到進(jìn)一步的運(yùn)用和宣傳。但需要注意的是，差動(dòng)保護(hù)技術(shù)使用過(guò)程中仍然存在著較為明顯的問(wèn)題，如若電力變壓器所發(fā)生的外部故障十分嚴(yán)重，但差動(dòng)保護(hù)卻無(wú)法進(jìn)行識(shí)別，那么很容易導(dǎo)致電力變壓器所出現(xiàn)故障無(wú)法得到有效解決，進(jìn)而引發(fā)危險(xiǎn)事故[4]。

4.4 過(guò)電流保護(hù)技術(shù)分析

隨著時(shí)代的發(fā)展以及技術(shù)的全面革新，在電力變壓器使用過(guò)程中，除了可以使用上述這種傳統(tǒng)的保護(hù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行日常防護(hù)之外，工作人員還可以運(yùn)用過(guò)電流保護(hù)技術(shù)來(lái)進(jìn)行電力變壓器日常運(yùn)作的進(jìn)一步維護(hù)。相比較其他的保護(hù)技術(shù)而言，電流保護(hù)技術(shù)的使用原理也十分簡(jiǎn)單，在日常的降壓變壓器運(yùn)作過(guò)程中，電流保護(hù)裝置會(huì)根據(jù)變壓器的額定數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行保護(hù)裝置是否開(kāi)啟指令的辨別，一旦變壓器的額定數(shù)據(jù)到達(dá)了開(kāi)啟過(guò)電流保護(hù)的參數(shù)值，那么降壓變壓器便會(huì)在過(guò)電流的保護(hù)措施運(yùn)用中得到更為全面的保障，避免出現(xiàn)任何故障和危險(xiǎn)。

5 電力變壓器保護(hù)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用和發(fā)展趨勢(shì)

5.1 進(jìn)行電力變壓器的外部保護(hù)

在現(xiàn)階段的電力變壓器使用過(guò)程中大多數(shù)情況下，工作人員都會(huì)將電力變壓器設(shè)置在戶外，因此電力變壓器很容易受到外部環(huán)境因素的影響。而在我國(guó)南方經(jīng)常出現(xiàn)高頻率的雷電和強(qiáng)降雨天氣，如若電力變壓器周遭沒(méi)有設(shè)置較為科學(xué)合理的避雷裝置，那么很可能會(huì)受到雷電天氣的影響，最終導(dǎo)致電力變壓器的日常運(yùn)作出現(xiàn)故障。為了避免這一問(wèn)題的出現(xiàn)，在現(xiàn)階段的電力變壓器安裝與日常維護(hù)過(guò)程中，技術(shù)人員需要在電力變壓器周圍進(jìn)行科學(xué)合理的避雷裝置的設(shè)置，只有如此，才能夠使得電力變壓器的日常運(yùn)作不會(huì)受到雷電等極端天氣的影響，避免出現(xiàn)故障影響到人民群眾日常的用電安全和用電穩(wěn)定。但需要注意的是，在電力變壓器安裝完成后，技術(shù)人員還需要定期進(jìn)行電力變壓器周遭避雷裝置使用情況的檢查與維修，如若電力變壓器周遭的避雷裝置無(wú)法發(fā)揮實(shí)際效用，那么就要及時(shí)采取必要的措施進(jìn)行避雷裝置的改進(jìn)與完善，以期能夠讓供電系統(tǒng)的日常運(yùn)行變得更為安全可靠。

5.2 進(jìn)行電力變壓器的日常維護(hù)

除了要對(duì)電力變壓器周遭的避雷裝置進(jìn)行定期的檢查和維修之外，工作人員對(duì)電力設(shè)備本身在日常維護(hù)也需要引起足夠的重視。由于電力變壓器常年處于外部環(huán)境之中，暴露在空氣和外部自然條件的影響之下，因此很容易遭受雨水灰塵等自然物質(zhì)的侵蝕，最終導(dǎo)致電力變壓器的外部出現(xiàn)銹跡，甚至由于受到外部物質(zhì)的影響，而無(wú)法進(jìn)行正常的使用。為了避免這一現(xiàn)象的出現(xiàn)，工作人員需要定期對(duì)裸露在建筑外部的電力變壓器進(jìn)行定期的檢查和維修，如若電力變壓器外部出現(xiàn)了銹跡，那么工作人員就需要以更為專業(yè)的方式來(lái)進(jìn)行電力變壓器除銹工作的展開(kāi)，確保電力變壓器能夠正常發(fā)揮作用。這能在一定程度上降低電力變壓器由于外部環(huán)境影響而出現(xiàn)故障的概率，讓電力變壓器的日常運(yùn)行變得更加穩(wěn)定和諧。工作人員在進(jìn)行電力變壓器的維修后，需要將維修過(guò)程和維修結(jié)果通過(guò)記錄的方式寫(xiě)入到工作日志當(dāng)中，只有如此，當(dāng)下一次進(jìn)行變壓器的日常維修與檢測(cè)時(shí)，就能通過(guò)翻看上一次的維修日志來(lái)對(duì)該電力變壓器的情況進(jìn)行更為深入地了解。

5.3 進(jìn)行電力變壓器保護(hù)技術(shù)的智能化研究

由于信息技術(shù)以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的不斷改革與創(chuàng)新，我國(guó)電力系統(tǒng)的日常構(gòu)建和改進(jìn)也逐步向智能化和自動(dòng)化的方向靠攏。相比較傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)，日常運(yùn)行而言，現(xiàn)階段的電力系統(tǒng)逐步脫離了人工控制向自動(dòng)化的方向邁進(jìn)，倘若建立系統(tǒng)的日常運(yùn)行，邁入到了全智能化時(shí)代，那么電力變壓器的保護(hù)技術(shù)也應(yīng)當(dāng)隨著電力系統(tǒng)的改革與創(chuàng)新，進(jìn)行更為全面的智能化改進(jìn)與完善，這或許會(huì)成為未來(lái)電力變壓器保護(hù)技術(shù)發(fā)展的最終趨向。以智能化、自動(dòng)化的方式來(lái)進(jìn)行電力變壓器保護(hù)技術(shù)的運(yùn)用，不僅能夠有效緩解工作人員的壓力，還能夠使得電力變壓器的日常運(yùn)作變得更為高效穩(wěn)定。智能化技術(shù)的運(yùn)用，能夠通過(guò)分段智能監(jiān)控的方式來(lái)進(jìn)行電力變壓器日常運(yùn)作的進(jìn)一步維護(hù)，這能夠使得電力變壓器日常出現(xiàn)故障的概率得到進(jìn)一步的控制，這是技術(shù)人員以及研究者務(wù)必要重視的問(wèn)題。

6 結(jié)語(yǔ)

總而言之，在電力變壓器的保護(hù)技術(shù)完善與創(chuàng)新過(guò)程中，技術(shù)人員需要以不斷前進(jìn)和不斷改革的步伐和眼光，跟隨時(shí)代的發(fā)展趨向進(jìn)行保護(hù)技術(shù)的創(chuàng)新與實(shí)踐，以期能夠讓未來(lái)的保護(hù)技術(shù)在電力系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要作用。只有如此，才能使得未來(lái)的電力系統(tǒng)運(yùn)作，更符合人民群眾的日常工作和生活期待，才能夠進(jìn)一步降低電力變壓器運(yùn)用過(guò)程中可能出現(xiàn)的故障。