淺談變壓器繼電保護(hù)

劉光軍

【摘 要】變壓器的繼電保護(hù)是指在變壓器的內(nèi)部和外部發(fā)生故障時，由于電壓、電流和油溫等條件隨之發(fā)生的變化，根據(jù)對這些突發(fā)變化進(jìn)行發(fā)現(xiàn)、分析、判斷，對變壓器的故障性質(zhì)和故障范圍進(jìn)行分析，并作出相對應(yīng)的處理和反應(yīng)。變壓器的繼電保護(hù)是變壓器自我保護(hù)的主要內(nèi)容，本文對變壓器的繼電保護(hù)進(jìn)行簡單分析。

【關(guān)鍵詞】變壓器繼電保護(hù) 變壓器 繼電保護(hù) 故障 繼電保護(hù)裝置

【中圖分類號】TM77【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0433-02

一.引言

電力系統(tǒng)是保障我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的重要能源支柱，而變壓器是供電系統(tǒng)中較為重要的電氣原件，其可靠的結(jié)構(gòu)，相對較少的故障機(jī)會，使得變壓器被廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)中。雖然變壓器具有相對穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài)，但在實(shí)際的工作中，也難免會存在各種類型的故障，導(dǎo)致變壓器異常運(yùn)行。為了提高變壓器的安全運(yùn)行能力，將變壓器的異常運(yùn)行影響降到最小值，就有必要根據(jù)變壓器的容量大小，來設(shè)置提高變壓器可靠性的繼電保護(hù)裝置。

二. 變壓器的常見故障

1. 聲音異常

變壓器在正常運(yùn)行時，會發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲。如果產(chǎn)生的聲音不均勻或有其他特殊的響聲，就應(yīng)視為變壓器運(yùn)行不正常，并可根據(jù)聲音的不同查找出故障，進(jìn)行及時處理。主要有以下幾方面故障：

（1）電網(wǎng)發(fā)生過電壓。電網(wǎng)發(fā)生單相接地或電磁共振時，變壓器聲音比平常尖銳。出現(xiàn)這種情況時，可結(jié)合電壓表計的指示進(jìn)行綜合判斷。

（2）變壓器過載運(yùn)行。負(fù)荷變化大，又因諧波作用，變壓器內(nèi)瞬間發(fā)生“哇哇”聲或“咯咯”的間歇聲，監(jiān)視測量儀表指針發(fā)生擺動，且音調(diào)高、音量大。變壓器夾件或螺絲釘松動、聲音比平常大且有明顯的雜音，但電流、電壓又無明顯異常時，則可能是內(nèi)部夾件或壓緊鐵芯的螺絲釘松動，導(dǎo)致硅鋼片振動增大。

（3）變壓器局部放電。若變壓器的跌落式熔斷器或分接開關(guān)接觸不良時，有“吱吱”的放電聲；若變壓器的變壓套管臟污，表面釉質(zhì)脫落或有裂紋存在，可聽到“嘶嘶”聲；若變壓一器內(nèi)部局部放電或電接不良，則會發(fā)出“吱吱”或“僻啪”聲，而這種聲音會隨離故障的遠(yuǎn)近而變化，這時，應(yīng)對變壓器馬上進(jìn)行停用檢測。

2.油溫異常

變壓器在正常條件下，油溫比平時高出10攝氏度以上或負(fù)載不變而溫度不斷上升（在冷卻裝置運(yùn)行正常的情況下）測可判斷為變壓器內(nèi)部出現(xiàn)異常。主要為：

（1）內(nèi)部故障引起溫度異常。其內(nèi)部故障，如繞組匝間或?qū)娱g短路、線圈對圍屏放電、內(nèi)部引線接頭發(fā)熱、鐵芯多點(diǎn)接地使渦流增大過熱、零序不平衡電流等漏磁通過與鐵件油箱形成回路而發(fā)熱等因素引起變壓器溫度異常。發(fā)生這些情況時，還將伴隨著瓦斯或差動保護(hù)動作。故障嚴(yán)重時，還有可能使防爆管或壓力釋放閥噴油，這時應(yīng)立即將變壓器停用檢修。

（2）冷卻器運(yùn)行不正常所引起的溫度異常。冷卻器運(yùn)行不正常或發(fā)生故障，如潛油泵停運(yùn)、風(fēng)扇損壞、散熱器管道積垢、冷卻效果不佳、散熱器閥門沒有打開、溫度計指示失靈等諸多因素引起溫度升高，應(yīng)對冷卻器系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)和沖洗，以提高其冷卻效果。

3.氣味、顏色異常

（1）防爆管防爆膜破裂：防爆管防爆膜破裂會引起水和潮氣進(jìn)入變壓器內(nèi)，導(dǎo)致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強(qiáng)度降低。套管閃絡(luò)放電：營管閃絡(luò)放電會造成發(fā)熱導(dǎo)致老化，絕緣受損甚至引起爆炸。引線（接線頭）、城卡處過熱引起異常：套管接線端部緊固部分松動或引線頭線鼻子滑牙等，接觸面發(fā)生氧化嚴(yán)重，使接觸過熱，顏色變暗失去光澤，表面鍍層也遭破壞。

（2）套管污損引起異常：套管污損產(chǎn)生電暈、閃絡(luò)會發(fā)生臭氧味，冷卻風(fēng)扇、油泵燒毀會發(fā)出燒焦氣味。

另外，吸潮過度、墊圈損壞、進(jìn)入油室的水量太多等原因會造成吸濕劑變色。

4.其他故障。

箱體內(nèi)故障：繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心燒損；箱體外故障：管及其引出線的相間短路和在中性點(diǎn)直接接地側(cè)的單相接地短路。

三.變壓器的繼電保護(hù)基本原則

對作用于跳閘的繼電保護(hù)，在技術(shù)上有5個基本原則：可靠性、靈敏性、選擇性、速動性以及經(jīng)濟(jì)性。

1.可靠性。可靠性指在該保護(hù)裝置規(guī)定的保護(hù)范圍內(nèi)，發(fā)生了它應(yīng)該動作的

故障時，它不應(yīng)該拒絕動作而在任何其他該保護(hù)不應(yīng)該動作的情況下，則不應(yīng)該誤動作，可靠性主要指保護(hù)裝置本身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平而言，可以用拒動率和誤動率來衡量 當(dāng)兩者愈小則保護(hù)的可靠性愈高。為保證可靠性應(yīng)采用由可靠的硬件和軟件構(gòu)成的裝置，并應(yīng)具有必要的自動監(jiān)測，閉鎖報警等措施。

2.靈敏性。靈敏性是指保護(hù)裝置對其保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)的反應(yīng)能力用靈敏系數(shù)來衡量。 如下圖：

3. 選擇性。選擇性是指當(dāng)供電系統(tǒng)發(fā)生故障時，首先由故障設(shè)備或線路本身保護(hù)且出故障，當(dāng)故障設(shè)備或線路的保護(hù)或斷路器拒動時應(yīng)由相鄰設(shè)備或線路的保護(hù)將故障切除。

4.速動性。速動性是指繼電保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除故障，以減少設(shè)備及用戶在大電流低電壓運(yùn)行的時間，降低設(shè)備的損壞程度，提高系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設(shè)備自動投入的效果等。一般從裝置速動保護(hù)充分發(fā)揮零序瞬時段保護(hù)及相間速斷保護(hù)的作用，減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。

5. 經(jīng)濟(jì)性。經(jīng)濟(jì)性是指在經(jīng)濟(jì)上以最少的投資達(dá)到最高程度的保護(hù)原則。

四.變壓器的保護(hù)

1.瓦斯保護(hù)。

容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，瓦斯保護(hù)應(yīng)動作于斷開變壓器各電源測斷路器。對于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路一變壓器組，未采取使瓦斯保護(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時，瓦斯保護(hù)可僅動作于信號。對于容量為400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

2. 相間短路的后備保護(hù)。

過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器，復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)宜用升壓變壓器，系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和采用過電流保護(hù)不滿足靈敏度要求的降壓變壓器，63MVA及以上的升壓變壓器，采用負(fù)序電流保護(hù)及單相式低電壓起動的過電流保護(hù)對于大型升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，為滿足靈敏度要求，可采用阻抗保護(hù)。其作用是用來防御外部相間短路引起的過電流，并作為瓦斯保護(hù)和縱差動保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備.保護(hù)延時動作于跳開斷路器。

3. 過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)主要應(yīng)用于：對于0.4MVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。其作用為對于自耦變壓器或多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)的過負(fù)荷情況。過負(fù)荷保護(hù)經(jīng)延時動作于信號。

五、結(jié)束語

變壓器的繼電保護(hù)裝置必須要具有快速性和靈敏性，才能準(zhǔn)確的反映變壓器的運(yùn)行故障，能在最短的時間內(nèi)將故障或異常消除，并將事故降低，提高系統(tǒng)的整體可靠性，能在最大程度上提供安全用電。

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