電力變壓器故障類型與繼電保護(hù)方式研究

安廣文

摘 要 在電力系統(tǒng)中變壓器電流、電壓轉(zhuǎn)換裝置，對(duì)電流和電壓起調(diào)節(jié)作用，在供電和配電過程中發(fā)揮著重要作用，但是在實(shí)際電力運(yùn)行過程中，電力變壓器在受到外力作用下經(jīng)常出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，甚至由于電壓不穩(wěn)定可能會(huì)燒毀變壓器，嚴(yán)重影響變壓器的正常運(yùn)行。因此，為了確保供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，一般情況下會(huì)根據(jù)變壓器的壓力、電流等情況安裝配套的繼電保護(hù)裝置。本文主要分析了電力變壓器常見故障和繼電保護(hù)方式。

關(guān)鍵詞 電力系統(tǒng) 變壓器故障 繼電保護(hù)

近年來隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力的需求越來越大，為滿足人們對(duì)電力的需求，電網(wǎng)的規(guī)模越來越大，變壓器作為轉(zhuǎn)換裝置，承受的負(fù)荷越來越大。電力系統(tǒng)在運(yùn)行中短路故障負(fù)荷會(huì)給變壓器帶來很大的影響，如果變壓器的運(yùn)行過程中出現(xiàn)故障，就會(huì)影響整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，甚至出現(xiàn)大面積停電故障。因此，針對(duì)這些原因分析他們產(chǎn)生的故障，然后通過繼電保護(hù)的方式降低故障發(fā)生的概率，提高電力運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性非常必要。

1電力變壓器故障類型

根據(jù)故障產(chǎn)生的原因，電力變壓器的故障類型大致可以分成三種，一種是變壓器油箱內(nèi)部故障，一種是變壓器油箱外部故障，以及其他故障。

1.1變壓器油箱內(nèi)部故障

變壓器油箱內(nèi)部與高壓側(cè)、低壓側(cè)的繞組出現(xiàn)短路等現(xiàn)象這就是變壓器內(nèi)部故障，內(nèi)部故障短路發(fā)生時(shí)會(huì)產(chǎn)生電弧現(xiàn)象，電弧會(huì)干擾裝置的絕緣性，隨著溫度的上升，裝置的絕緣材料和變壓器就會(huì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生大量的氣體，這些氣體的濃度達(dá)到一定極限會(huì)發(fā)生爆炸，可能會(huì)燒壞變壓器的鐵芯。當(dāng)變壓器線路發(fā)生短路現(xiàn)象，變壓器的保護(hù)裝置能夠立即切斷電路，避免電弧現(xiàn)象的出現(xiàn)。

1.2變壓器油箱外部故障

變壓器絕緣套管上和繞組引出線的故障就是外部故障。當(dāng)變壓器的繞組對(duì)電壓器電能轉(zhuǎn)換起到基礎(chǔ)性作用。

1.3其他故障

變壓器在運(yùn)行過程中還會(huì)出現(xiàn)一些故障：變壓器絕緣故障。根據(jù)電力故障的相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕緣故障占據(jù)變壓器故障的80%以上，絕緣故障產(chǎn)生的最主要原因是變壓器絕緣系統(tǒng)不穩(wěn)定。電力系統(tǒng)的變壓器長時(shí)間處于高負(fù)荷的狀態(tài)下，變壓器本身產(chǎn)生的波動(dòng)效應(yīng)都會(huì)對(duì)絕緣材料產(chǎn)生影響，絕緣材料出現(xiàn)老化、發(fā)黑等現(xiàn)象，影響變壓器的絕緣效果；當(dāng)變壓器油位過高，那么變壓器就會(huì)引起油枕泄露；如果油位太低，就會(huì)發(fā)生絕緣擊穿故障；當(dāng)變壓器的容量很大時(shí)，變壓器內(nèi)的磁通密度和鐵芯的密度差不多，電壓會(huì)出現(xiàn)低頻率，引起勵(lì)磁故障。這些因素都會(huì)對(duì)變壓器內(nèi)部的鐵芯、變壓器繞組和其他部件產(chǎn)生影響，降低變壓器的絕緣效果。

2變壓器的繼電保護(hù)

2.1變壓器的差動(dòng)保護(hù)

變壓器的差動(dòng)保護(hù)通過變壓器的高低側(cè)壓電流和相位就能達(dá)到保護(hù)的目的。通常情況下，變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)的電流互感器在運(yùn)行時(shí)進(jìn)行環(huán)流接線，然后將高低壓側(cè)的互感器電流進(jìn)行比較，比較結(jié)果跟變壓器的電壓相同。變壓器高、低壓側(cè)的電流互感器二次電流和差動(dòng)繼電器的電流都為零，這個(gè)時(shí)候差動(dòng)繼電器無法產(chǎn)生保護(hù)的作用。如果變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，高、低壓側(cè)的電流互感器二次電流和差動(dòng)繼電器的電流之間的差值會(huì)產(chǎn)生電流短路的現(xiàn)象，如果高、低壓側(cè)的電流互感器二次電流比繼電器的電流大，繼電器會(huì)自動(dòng)切斷電流從而達(dá)到保護(hù)的作用。差動(dòng)保護(hù)裝置具有靈活性、通用性以及反應(yīng)速度快等特點(diǎn)，因此廣泛應(yīng)用在電器設(shè)備中，比如發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)和電抗器等。

2.2變壓器的瓦斯保護(hù)

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生了漏油、線圈斷線、絕緣材料破裂、局部鐵芯燒壞等情況時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置會(huì)失去效果，因此針對(duì)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)，只能使用瓦斯保護(hù)了。瓦斯保護(hù)是連接變壓器油箱和油枕的導(dǎo)油管，它是通過氣體繼電器完成保護(hù)動(dòng)作的。氣體繼電器有兩種，一種是輕瓦斯，當(dāng)油箱發(fā)生故障時(shí)，輕瓦斯會(huì)產(chǎn)生信號(hào)，電力操作人員能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)，并及時(shí)處理；另外一種重瓦斯，主要應(yīng)用于重大故障，當(dāng)變壓器發(fā)生重大故障時(shí)重瓦斯直接切斷變壓器的斷路器，從而起到保護(hù)的作用。瓦斯保護(hù)通過導(dǎo)油管可以將變壓器產(chǎn)生的氣體排放出去，這些排放出來的氣體能提供給電力技術(shù)人員進(jìn)行研究，他們能根據(jù)變壓器的氣體氣味、顏色和化學(xué)成分進(jìn)行研究，分析故障產(chǎn)生的原因，從而提高電力運(yùn)行的安全性。

2.3變壓器過電流保護(hù)

除了差動(dòng)繼電保護(hù)裝置和瓦斯保護(hù)裝置以外，還可以通過變電器的過電流處安裝保護(hù)裝置。變壓器的過電流保護(hù)分為三種：復(fù)合式啟動(dòng)保護(hù)、負(fù)序式保護(hù)、低電壓啟動(dòng)式保護(hù)。變壓器過電流保護(hù)方法比較復(fù)雜，它既要保證啟動(dòng)裝置以后變壓器能夠安全運(yùn)行，又要在啟動(dòng)裝置時(shí)要跳開變壓器兩邊的附屬斷路器，這樣才能使得電流得到適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

總之，變壓器是電力系統(tǒng)重要的設(shè)備，它承擔(dān)著電流與電壓的轉(zhuǎn)換任務(wù)。在運(yùn)行過程中，如果變壓器出現(xiàn)故障可能會(huì)給整個(gè)電力系統(tǒng)造成影響，因此電力企業(yè)必須要重視，采取有效的措施進(jìn)行防范。比較常見的辦法就是安裝保護(hù)裝置，并根據(jù)變電器的運(yùn)行情況設(shè)置好相關(guān)參數(shù)，降低變壓器故障發(fā)生的概率從而保證電網(wǎng)的正常運(yùn)行。

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