電力變壓器的常見問題與繼電保護(hù)

王炫華

摘 要：自第二次工業(yè)革命以來，電力的發(fā)展與應(yīng)用在社會(huì)生產(chǎn)中的作用不可或缺，我國(guó)作為世界上第二大經(jīng)濟(jì)強(qiáng)國(guó)，電力的需求量甚至出現(xiàn)供不應(yīng)求的情況，所以提高電力系統(tǒng)的整體運(yùn)行效率和工作時(shí)作用的最大化，是未來電力系統(tǒng)向前發(fā)展的必然趨勢(shì)，只有這樣，才能適應(yīng)如今我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展面臨的需求，但是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)涉及的空間很大，包括電力容量的裝載量、電力應(yīng)用在各個(gè)區(qū)域的分布情況以及電壓的疏導(dǎo)等各個(gè)方面，尤其是電力系統(tǒng)的裝載問題日益的突出，無形中直接增加了電力設(shè)備穩(wěn)定性的壓力，對(duì)于繼電保護(hù)的要求無形中也增加了難度。電力系統(tǒng)能否健康高效的運(yùn)行，大到影響我國(guó)的社會(huì)生產(chǎn)，小到影響千家萬戶的日常生活，因此只有有效解決這一難題，才能保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，變壓器作為電力系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，如何提高變壓器的工作性能，是目前大家主要討論的問題。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；常見問題；氣體保護(hù)；繼電保護(hù)；額定電流

1 電力變壓器的組成結(jié)構(gòu)

變壓器的種類繁多，一般情況下，我們將變壓器按照作用來劃分，其分為電力變壓器和特種變壓器，特種變壓器細(xì)分開來，又包括其他各種在專業(yè)領(lǐng)域使用的各式各樣的變壓器，這里我們不再過多的贅述，我們主要研究電力變壓器，電力變壓器是一種在社會(huì)上使用最普遍、使用領(lǐng)域最廣泛的一種基本的變壓器，它的核心組成結(jié)構(gòu)主要有三個(gè)，包括鐵芯、繞線以及絕緣套管，這三個(gè)組成部分是最關(guān)鍵的存在，而且在電力變壓器運(yùn)行時(shí)起到非常關(guān)鍵的作用，除這三個(gè)基本結(jié)構(gòu)以外，還包括油箱、冷卻裝置、儲(chǔ)油柜、引線、繼電器、測(cè)溫器、凈油器、吸濕器、開關(guān)、以及各種調(diào)壓裝置等其他不可或缺的組成部分。

2 電力變壓器工作時(shí)常見的問題

2.1 電力變壓器工作時(shí)的聲音問題

一般情況下，電力變壓器正常工作的時(shí)候，會(huì)發(fā)出連續(xù)均勻的“嗡嗡”聲，但是當(dāng)電力變壓器超負(fù)荷運(yùn)行或者說運(yùn)行中出現(xiàn)故障時(shí)，它的聲音會(huì)變得不均勻，相對(duì)嘈雜而且聲音特別大，這時(shí)需要對(duì)電力變壓器的聲音進(jìn)行綜合判斷，判斷是電網(wǎng)過電壓，過負(fù)荷，鐵芯和外面的硅鋼片沒有充分的接觸，變壓器夾件或螺絲釘松動(dòng)還是變壓器局部放電等原因，根據(jù)相應(yīng)的判斷進(jìn)行故障處理，必要應(yīng)對(duì)變壓器進(jìn)行停電、解體處理。

2.2 電力變壓器工作時(shí)的氣體保護(hù)問題

電力變壓器在正常工作時(shí)，氣體保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)任何的動(dòng)作，但是當(dāng)電力變壓器出現(xiàn)內(nèi)部故障時(shí)，比如變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部故障、繞組內(nèi)部斷線等，故障產(chǎn)生的電弧將使絕緣材料及變壓器油分解并產(chǎn)生大量的氣體，從油箱向油枕流動(dòng)，氣體保護(hù)就會(huì)立即被觸動(dòng)；根據(jù)故障的輕重級(jí)別，可分為輕瓦斯、重瓦斯。若氣體輕瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作時(shí)，檢修用立即對(duì)變壓器進(jìn)行檢查，查明動(dòng)作原因，有必要時(shí)對(duì)變壓器油進(jìn)行色譜分析，依據(jù)相應(yīng)的規(guī)程規(guī)范進(jìn)行分析判定變壓器的故障類型；另外如果電力變壓器內(nèi)部的工作空間因負(fù)壓進(jìn)了空氣，也會(huì)導(dǎo)致變壓器氣體保護(hù)誤動(dòng)，所以在這個(gè)時(shí)候，需要運(yùn)行檢修人員開展相應(yīng)檢查測(cè)量、分析，避免帶來停運(yùn)設(shè)備檢修麻煩。再者，變壓器內(nèi)部油的容量的下降也會(huì)造成氣體保護(hù)作用，如果以上這些因素引發(fā)氣體重瓦斯保護(hù)，確認(rèn)各側(cè)斷路器已斷開，將變壓器隔離，然后對(duì)其進(jìn)行系統(tǒng)的檢修，檢修內(nèi)容包括電力變壓器內(nèi)部油問題、防爆門問題、殼體問題、短路問題等各方面檢查檢修，檢修完畢后，按照規(guī)程要求對(duì)其進(jìn)行電氣試驗(yàn)，確認(rèn)合格后，再繼續(xù)投入使用。

2.3 電力變壓器工作時(shí)的過熱問題

過熱對(duì)變壓器運(yùn)行危害很大，變壓器長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行，會(huì)縮短內(nèi)部絕緣材料的壽命，更為嚴(yán)重的降低絕緣或引發(fā)閃絡(luò)，造成變壓器損壞。變壓器過熱主要表現(xiàn)為油溫異常升高，其主要原因有：變壓器過負(fù)荷；冷卻裝置故障或未完全投入；變壓器內(nèi)部故障；溫度指示裝置異常等。

3 電力變壓器如何進(jìn)行繼電保護(hù)

3.1 電力變壓器繼電保護(hù)的工作原理

所謂電力變壓器繼電保護(hù)，簡(jiǎn)單的說，就是電力變壓器的各個(gè)器件的保護(hù)裝置，對(duì)于變壓器繼電保護(hù)的典型的設(shè)計(jì)，就可以大致的了解繼電保護(hù)的工作原理，它是對(duì)電力變壓器工作時(shí)發(fā)生故障的一種反應(yīng)，這種反應(yīng)不僅包括在它的周邊的各種元器件，另外還包括其他各個(gè)區(qū)域，在第一時(shí)間判斷問題所在，有選擇性快速可靠的動(dòng)作，在繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)中表現(xiàn)的尤為突出。因此對(duì)于繼電保護(hù)的特點(diǎn)也可以做出一個(gè)總結(jié)，繼電保護(hù)需滿足可靠性、選擇性、速動(dòng)性和靈敏性要求，首先來說可靠性，在變壓器保護(hù)中保護(hù)動(dòng)作不拒動(dòng)，保護(hù)不動(dòng)作時(shí)不誤動(dòng)；其次是選擇性，保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)，以最小的范圍切除故障，最大限度保證其他無故障繼續(xù)運(yùn)行。變壓器保護(hù)的靈敏性要求保護(hù)裝置應(yīng)在區(qū)內(nèi)故障時(shí)，不論短路點(diǎn)的位置與短路的類型如何，都能靈敏的正確的反映出來，進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。再者是速動(dòng)性，保護(hù)動(dòng)作后盡可能快地切除故障，從而減少損失，防止事故擴(kuò)大化，當(dāng)電力變壓器出現(xiàn)某個(gè)方面的故障時(shí)，繼電保護(hù)迅速的被啟動(dòng)動(dòng)作，并且及時(shí)的向使用者也傳達(dá)了這一問題。正是因?yàn)檫@四特性，繼電保護(hù)在電力變壓器的生產(chǎn)和使用中已經(jīng)成為不可或缺的重要的組成部分。

3.2 電力變壓器在繼電保護(hù)時(shí)的對(duì)象和需要解決的問題

繼電保護(hù)需要保護(hù)的主要是什么，以及在出現(xiàn)什么問題時(shí)需要保護(hù)，只有明白了這一點(diǎn)，才能對(duì)繼電保護(hù)有更深入的了解，才能更好的發(fā)揮繼電保護(hù)的價(jià)值和作用。第一個(gè)情況就是短路的情況，如果沒有出現(xiàn)短路，電流的整體運(yùn)行相對(duì)穩(wěn)定流暢，也就是人們常說的額定電流，但是電力變壓器內(nèi)部如果出現(xiàn)了短路的情況，電力變壓器內(nèi)部的電流就會(huì)不斷攀升，遠(yuǎn)遠(yuǎn)的超過額定電流值，造成嚴(yán)重的后果，因?yàn)槎搪吩斐傻膬?nèi)部溫度過高，輕則燒毀絕緣層，重則甚至?xí)龤д麄€(gè)電力變壓器。第二個(gè)易出現(xiàn)的問題就是電力系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的電壓過低，當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)的調(diào)壓裝置因?yàn)槎搪坊蛘哂蜏剡^高等各種出現(xiàn)各種問題時(shí)，直接就造成了系統(tǒng)電壓的不斷降低，尤其是短路的情況，當(dāng)短路現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，由于箱體內(nèi)部的空氣容量大小出現(xiàn)了變化，使得系統(tǒng)電壓急劇的下降，造成嚴(yán)重的后果。第三個(gè)因素是電流與電壓的比值問題，當(dāng)電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)，電流與電壓比是一個(gè)額定數(shù)值，如果出現(xiàn)了短路或者吸濕器的問題，電流與電壓的比值勢(shì)必會(huì)發(fā)生變化，如果不及時(shí)的進(jìn)行維修，額定電流與額定電壓會(huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，這直接影響電力變壓器的安全運(yùn)行和運(yùn)行效率。綜上所述，繼電保護(hù)在電力變壓器的運(yùn)行時(shí)的作用無可替代，對(duì)于電力變壓器的健康高效運(yùn)行起著極其關(guān)鍵的保護(hù)作用。

4 結(jié)束語

我國(guó)的電網(wǎng)一直在有條不紊的建設(shè)之中，根據(jù)以上的分析，提高電力變壓器和電網(wǎng)的質(zhì)量勢(shì)在必行，未來特高壓交直流電逐漸的被人們認(rèn)知和應(yīng)用，因此，我國(guó)應(yīng)該更加重視這方面的投入，而且關(guān)于特高壓交直流電，對(duì)于緩解我國(guó)的電力裝載量的問題也必將起到非常積極地作用，我國(guó)的經(jīng)濟(jì)一直在向前快速的發(fā)展，電網(wǎng)系統(tǒng)建設(shè)如果能緊跟發(fā)展的步伐，將極大的推動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的整體效率，為實(shí)現(xiàn)中國(guó)民族的偉大復(fù)興獻(xiàn)出自己的一份力量。

參考文獻(xiàn)

[1]劉濤.電力變壓器的電氣試驗(yàn)與繼電保護(hù)[J].低碳世界，2015，32：28-29.

[2]張曉剛.電力變壓器常見故障與繼電保護(hù)方法探究[J].中國(guó)高新技術(shù)企業(yè)，2016，32：65-66.

[3]徐巖.電力變壓器內(nèi)部故障數(shù)字仿真及其保護(hù)新原理的研究[D].華北電力大學(xué)（河北），2005.

[4]薛蓉.電力變壓器繼電保護(hù)的研究[D].青島科技大學(xué)，2016.

[5]文超.基于故障錄波數(shù)據(jù)的繼電保護(hù)分析系統(tǒng)[D].湖南大學(xué)，2012.

[6]趙唯克.電力變壓器縱差保護(hù)性能改進(jìn)的研究[D].北京交通大學(xué)，2009.