變壓器運(yùn)行的安全與繼電保護(hù)探析

發(fā)布日期：2017-08-21 21:21 來源：http://www.xaybj.com 點(diǎn)擊：

1 變壓器的常見問題

　　變壓器的正常運(yùn)行是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的保證。對(duì)于變壓器，故障主要分為兩種，外部和內(nèi)部。油箱外部的故障主要是不同相間線路短路和接地短路。而油箱內(nèi)部的安全隱患是指線圈間的相間短路，接地短路以及線圈內(nèi)部鐵芯的損壞。短路時(shí)常會(huì)引起電弧的產(chǎn)生，這樣可能融化線圈外部絕緣皮，破壞內(nèi)部鐵芯，甚至由于線圈外絕緣皮受熱之后的化學(xué)分解產(chǎn)生的氣體導(dǎo)致郵箱的爆炸，造成重大安全事故。因此，當(dāng)變壓器運(yùn)行出現(xiàn)問題時(shí)，應(yīng)當(dāng)立即采取措施將變壓器從電力系統(tǒng)中切斷隔離，再進(jìn)行相應(yīng)的維修。根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，油箱外部的線圈間的短路以及接線短路是主要的故障形式，其他故障相對(duì)來說比較少見。

　　對(duì)于變壓器來說，除了上述故障還存在著不穩(wěn)定運(yùn)行狀況，主要包括油箱外部短路造成的過大電流，負(fù)荷過大引起的過負(fù)載，由于變壓器冷卻裝置出現(xiàn)問題引起的過熱等。由于不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)會(huì)導(dǎo)致線圈和內(nèi)部鐵芯過熱，因此針對(duì)變壓器的運(yùn)行故障和不穩(wěn)定運(yùn)行，繼電保護(hù)隨時(shí)監(jiān)測(cè)變壓器運(yùn)行情況，根據(jù)相應(yīng)故障，分析其故障類型，報(bào)告檢測(cè)人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并相應(yīng)的采取保護(hù)措施，維護(hù)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　2 變壓器的保護(hù)措施

　　由于變壓器靈敏程度的局限性，變壓器發(fā)生的某些較輕微的故障可能不會(huì)被監(jiān)測(cè)到，作為補(bǔ)償監(jiān)測(cè)，變壓器還需要設(shè)置其他監(jiān)測(cè)指標(biāo)（例如溫度，油，氣等）作為非電量保護(hù)裝置。另外，針對(duì)變壓器的不穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)，由于過熱也可能造成變壓器的損壞，也需要針對(duì)性的設(shè)計(jì)保護(hù)裝置。根據(jù)電力運(yùn)行與設(shè)計(jì)規(guī)范，變壓器主要有以下保護(hù)措施。

　　2.1 瓦斯保護(hù)

　　瓦斯保護(hù)是保護(hù)變壓器內(nèi)部故障的主要方式，其主要針對(duì)變壓器、線圈間短路、鐵芯損壞、線圈短路及絕緣性能下降和變壓油減少等故障。當(dāng)油浸式變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，由于電弧使線圈包皮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)導(dǎo)致材料分解并產(chǎn)生大量的氣體，由于氣體的沖擊作用，會(huì)產(chǎn)生油流沖擊油枕，瓦斯繼電器根據(jù)變壓器內(nèi)部的油位來進(jìn)行繼電保護(hù)，瓦斯保護(hù)還被稱為氣體保護(hù)。

　　瓦斯保護(hù)還分為“輕瓦斯”和“重瓦斯”兩類，輕瓦斯是指變壓器內(nèi)部過熱導(dǎo)致油溫上升，產(chǎn)生一定量的氣體，充聚于繼電器內(nèi)，當(dāng)達(dá)到監(jiān)測(cè)濃度時(shí)繼電器觸發(fā)，將變壓器隔斷。重瓦斯是指變壓器發(fā)生嚴(yán)重短路時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部的介質(zhì)油產(chǎn)生沖擊，使油回流沖向繼電器擋板，將變壓器跳閘隔開。當(dāng)變壓器輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，需要盡快查明原因，并做好記錄和及時(shí)向上級(jí)匯報(bào)。當(dāng)重瓦斯保護(hù)后，需要全面檢查變壓器外部，并測(cè)量變壓器絕緣電阻，進(jìn)行零起升壓試驗(yàn)，在恢復(fù)使用時(shí)，必須投入差動(dòng)保護(hù)。

　　瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于動(dòng)作迅速，靈敏可靠而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但是它存在局限性，無法檢測(cè)油箱外部電路的故障。有時(shí)瓦斯保護(hù)也會(huì)由于某些原因出現(xiàn)輕瓦斯動(dòng)作等誤操作。

　　2.2 差動(dòng)保護(hù)

　　差動(dòng)保護(hù)是通過輸入到變壓器兩端CT的電流矢量差，當(dāng)達(dá)到系統(tǒng)設(shè)定的閥值時(shí)發(fā)出信號(hào)啟動(dòng)斷路元件。將CT接在變壓器兩端，差動(dòng)保護(hù)將變壓器看成節(jié)點(diǎn)，當(dāng)正常使用時(shí)流進(jìn)和流出的電流相等，若差動(dòng)電流大于設(shè)定值，則報(bào)警啟動(dòng)相應(yīng)動(dòng)作，將變壓器斷開電路。

　　由于變壓器一、二次電壓電流量不一樣，各有各的相位，CT也具有各自的特性，電源兩側(cè)亦具有勵(lì)磁電流，都可能造成額外電流輸入到繼電器。通過采用D級(jí)電流互感器作為變壓器差動(dòng)保護(hù)CT，可以在一定程度上降低穩(wěn)定情況下的不平衡電流。由于不穩(wěn)定電流的存在，差動(dòng)保護(hù)繼電器可以設(shè)置10%左右的誤差值。

　　差動(dòng)保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于原理簡(jiǎn)單、監(jiān)測(cè)指標(biāo)為電氣量、保護(hù)范圍明確、動(dòng)作執(zhí)行迅速。差動(dòng)保護(hù)的缺點(diǎn)是不能夠及時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部輕微的線圈間間短路問題作出反應(yīng)。

　　2.3 復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)

　　復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)主要是解決變變壓器內(nèi)部隱患以及變壓器線圈電流過大的故障。復(fù)壓閉鎖啟動(dòng)裝置由低電壓繼電器和濾過式負(fù)序電壓繼電器組成。通過在過流保護(hù)裝置里加入監(jiān)測(cè)元件，當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)問題時(shí)電流增大，電壓降低，由此產(chǎn)生的電流超過過流設(shè)定值且電壓低于復(fù)壓定值保護(hù)時(shí)采取保護(hù)動(dòng)作。復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)可以減少誤操作，避免變壓器過載時(shí)的誤動(dòng)作（例如啟動(dòng)過載），提高系統(tǒng)靈敏度和穩(wěn)定性。