電力變壓器中相關(guān)保護

淺談電力變壓器中的相關(guān)保護摘要：本文介紹了電力變壓器的常見故障及異常運行狀態(tài)、繼電保護配置的規(guī)程，并分析了電力變壓器需要配置的幾種保護。為了保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟運行，必須合理的設(shè)置繼電保護裝置，并準確整定各項相關(guān)定值。

關(guān)鍵詞電力；故障：變壓器；電流：瓦斯；繼電保護；微水

引言變壓器是電力系統(tǒng)中極為重要的裝置,其正常運行直接關(guān)系用電設(shè)備的安全。變壓器在運行中,由于各種原因?qū)?dǎo)致變壓器故障,變壓器一旦發(fā)生故障,就會限制發(fā)電機的出力,減少和中斷對部分用戶的供電。如果不能及時發(fā)現(xiàn)事故并處理,將會對電網(wǎng)安全可靠供電造成很大的威脅。為了保證電力變壓器的安全運行，防止事故擴大，確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行，可根據(jù)變壓器的容量、結(jié)構(gòu)及故障類型裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護裝置。

1變壓器繼電保護問題概況

1．1變壓器的故障類型及保護方式

1．2變壓器的故障變壓器的故障分為內(nèi)部故障和外部故障。變壓器內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障其主要類型有：各繞組之間發(fā)生的相間短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路，單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障、以及鐵心的燒損等。變壓器外部故障系指變壓器油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障其主要類型有：絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的單相（通過外殼）短路，引出線之間發(fā)生的相間故障等。

1.3變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有：由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低；大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式的過勵磁故障。

2.電力變壓器常見故障及不正常運行狀態(tài)

變壓器油箱內(nèi)部原副邊繞組可能發(fā)生相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路以及原副繞組之間的絕緣擊穿等故障。油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生電弧，引起絕緣油的劇烈氣化，可能導(dǎo)致變壓器油箱的爆炸。油箱外部套管和引出線也可能發(fā)生相間短路和接地短路。

變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有過負荷、外部短路引起的過電流外部接地短路引起的中性點過電壓、油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高等。

2．1根據(jù)情況及異常運行方式變壓器一般需要配置以下保護

2．2差動保護或電流速斷保護

利用變壓器高、低壓側(cè)電流大小和相位，可實現(xiàn)差動保護。反應(yīng)變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護。保護變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路，保護瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。差動保護不僅能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，還可以在無其他元件的保護配合的情況下無延時的切除區(qū)內(nèi)各種故障，因此差動保護經(jīng)常作為電氣主設(shè)備的主保護被廣泛應(yīng)用于各種電氣主設(shè)備和線路的保護中?！独^電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中對裝設(shè)縱聯(lián)差動保護和電流速斷保護有如下規(guī)定：

2．3對6.3mva以下廠用變壓器和并列運行的變壓器，以及10mva以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。

2.4對6.3mva及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10mva及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2mva及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。

2.5對高壓側(cè)電壓為330kv及以上變壓器，可裝設(shè)雙重縱聯(lián)差動保護。

2.6對于發(fā)電機變壓器組，當發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設(shè)單獨的縱聯(lián)差動保護。當發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，100mva及以下發(fā)電機與變壓器組共用縱聯(lián)差動保護；100mva以上發(fā)電機，除發(fā)電機變壓器共用縱聯(lián)差動保護外，發(fā)電機還應(yīng)單獨裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。對200~300mva的發(fā)電機變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨的縱聯(lián)差動保護，即采用雙重快速保護。

2.7變壓器的異常工作狀態(tài)

主要包括:由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過負荷或過電流，由于系統(tǒng)電壓升高或頻率降低引起的過電壓及過勵磁，不接地運行的變壓器中性點電位升高，油箱油位異常，變壓器溫度過高及冷卻器全停等。

變壓器保護的配置

為了防止變壓器在發(fā)生各種類型故障和異常運行時造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)安全連續(xù)運行，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下繼電保護裝置:

1)防御變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的瓦斯保護。

2)防御變壓器繞組和引出線多相短路、大電流接地系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的(縱聯(lián))差動保護或電流速斷保護。

3)防御變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護和差動保護的后備保護，如復(fù)合電壓啟動的過電流保護、負序過電流保護。

4)防御大電流接地系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護。

5)防御變壓器對稱過負荷的過負荷保護。

6)防御變壓器過勵磁的過勵磁保護。

6.3.4瓦斯保護

瓦斯保護是變壓器油箱內(nèi)部故障的一種主要保護，特別是鐵心故障。無論差動保護或其他內(nèi)部短路保護如何改進提高性能，都不能代替瓦斯保護，當然瓦斯保護也不能代替差動保護，因為電氣故障時瓦斯保護反應(yīng)較慢。

當油箱內(nèi)發(fā)生輕微氣體或油面下降時，輕瓦斯保護動作于信號。輕瓦斯保護按產(chǎn)生氣體的容積整定，對于10mva的變壓器，整定為250—300ml

當油箱內(nèi)發(fā)生嚴重故障而產(chǎn)生大量氣體時，重瓦斯保護瞬時動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。重瓦斯保護按通過氣體繼電器的油流速度整定。

4變壓器油中微水的危害

作為液態(tài)絕緣材料的變壓器油，如果水分含量很高，會給變壓器絕緣帶來一系列的危害，比如增加絕緣系統(tǒng)的介質(zhì)損耗以及降低其擊穿電壓。即使是品質(zhì)十分純凈、沒有發(fā)生氧化的油，當其微水含量增大時，油的介質(zhì)損耗值也會明顯增大的；由于變壓器運行時會產(chǎn)生強磁場，此時如果微水超標，水分加上油中各種雜質(zhì)在電場作用下，將發(fā)生極性順序排列，延電場方向排列成雜質(zhì)“小橋”，引起流過雜質(zhì)“小橋”的泄露電流增大，使油的擊穿強度降低。如果微水含量嚴重超標，并與油中的有機酸類相結(jié)合將將會極大的降低變壓器油的絕緣能力和滅弧能力，這也是導(dǎo)致變壓器油電氣性能惡化的主要原因之一。另外油箱內(nèi)的油總是要直接或間接的與金屬接觸，金屬成分在有水、氧存在的條件下，會迅速與酸類發(fā)生反應(yīng)生成鹽類或皂類；金屬皂類是油氧化的高效催化劑，可以加速油的氧化反應(yīng)，其中尤其以銅、鐵、銀皂的催化作用最為嚴重，一旦出現(xiàn)此種反應(yīng)將會形成惡性循環(huán)，為變壓器安全埋下極大隱患。

4．1氫氣傳感器在變壓器診斷中的應(yīng)用

由于這種傳感器體積小，切造價低，對一些電壓等級比較低無法安裝昂貴監(jiān)測設(shè)備的系統(tǒng)特別適用；另外氫氣微傳感器還具有功耗低（小于25mw）、反應(yīng)速度快（小于15s），誤差小，及對氣體選擇性好的特點，可以將其嵌入到便攜式無線分析儀中。在店里系統(tǒng)中，不管是在維護中還是在預(yù)警監(jiān)控系統(tǒng)中，都可以適用這種便攜式分析儀，它能實時在線監(jiān)測變壓器的運行情況，當變壓器異?；蚬收蠒r，變壓器油裂解產(chǎn)生的氫氣含量達到要求時，氫氣微傳感器就會發(fā)出信號通知運行人員或發(fā)出命令跳閘，正能有效的預(yù)防變壓器故障，避免造成不必要的麻煩。

結(jié)語：電力變壓器是變電站設(shè)備中主要裝備，對于保障電能的有效和正常傳輸、配送具有重要的作用，也是變電維修的重點。如果電力變壓器在工作中出現(xiàn)故障，會對整個輸變電系統(tǒng)的運行產(chǎn)生嚴重影響導(dǎo)致用電戶的使用受到影響，嚴重的還會導(dǎo)致大面積停電事故。因此，要高度重視對電力變壓器的維修工作。在電力系統(tǒng)中廣泛用變壓器來升高