电力变压器保护问题浅析

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电力变压器保护问题浅析

　　摘要：介绍电力变压器故障类型，并对变压器觉的差动保护、非电量保护和后备保护展开探讨，以期提高电力变压器运行可靠性。

　　关键词：电力变压器;保护;可靠性

　　Abstract: power transformer fault type, and differential protection, non-power protection and backup protection of transformers feel started to explore in order to improve the operational reliability of power transformers.

　　Keywords: power transformer; protection; reliability

　　电力变压器在长期的实际运行过程中也经受着各种考验，一旦保护不足发生故障，将影响到整个电力系统的安全运行，严重时还可能会造成大面积停电，给整个国民经济带来严重的损失。因此，研究变压器保护问题对于提高电力系统供电可靠性具有深远的意义。

　　1 电力变压器故障类型

　　电力变压器故障有内部故障与外部故障之分，内部故障主要是油箱内发生故障，如各级之间相间短路、绕组线匝之间的匝间短路以及外壳接地故障等。外部故障是绝缘套管和引线上发生的故障，如绝缘套管因闪络或破碎引起的接地短路、引线间故障引起内部故障等。从性质上划分，电力变压器内部故障包括电故障和热故障两类。电故障是在高电场强度作用下致使绝缘性能下降或者劣化引起的故障;热故障是由于内部局部温度升高导致性能下降，热故障通常有轻度过热、低温过热、中温过热和高温过热四种情况。从结构上划分，电力变压器故障又分为绕组故障、油质故障、铁心故障和附件故障等。从回路上划分，又分为油路故障、油质故障和电路故障等。这些故障，有可能是反映电故障、热故障也可能同时存在热故障和电故障。影响电力变压器运行的因素很多，如运行环境、运行方式、继电保护、负荷影响等。电力变压器不仅造价高，而且运行责任重大，严重时造成重大的经济损失。

　　2 几种常见的变压器保护

　　2.1 差动保护

　　差动保护是电力变压器最沉常见保护之一，应用广泛，其误动与拒动需要引起一线工程师的足够重视。差动保护误动原因主要有几方面：一是TA二次接线错误引起保护误动作，二是保护定值计算不当导致运行保护误动;三是设备选择及运行管理方面出问题导致差动保护误动作。

　　案例1：2012年2月，肇庆某厂一台4000kVA三圈整流变压器由于整定工程师对TA二次接线了解不足，平衡系数计算失误导致保护出现误动的情况。

　　案例2：2013年4月，肇庆某地高压变电站主变差动保护出现误动作，经现场检测，发现三相互感均有一点接地，导致互感器与地形成回路，从而引发保护误动作。

　　拐点电流、比率制、差动电流启动值与速断值、二次谐波制动系数、平衡系数等与主变纵差保护有关的保护定值密切相关，需要根据主变的额定容量、电流互感器二次接线方式以及绕组接法进行计算，在相关参数正确的情况下计算保护定值才能提高保护动作的准确性。在电力变压器投运前要严格检查输入保护装置的电流TA回路的极性和相序是否正确，同时要做一次带负荷的测量来判断送去电流回路的接线是否正确，减少案例2中因接地不当引起的误动作。

　　2.2 非电量保护

　　非电量保护是在升压、降压和联络变压器装有实时反映变压器中的油面升降、温度、油箱压力、冷却系统工作情况、绕组温度高低情况的故障动作或发信的保护。非电量受到外界环境的影响比较大，误动次数也一直居高不下，误动作导致除冷却器外的其他器件全部直接跳闸。具体原因分析有：一是年久生锈破裂、水淋日晒风吹雨打使得接点防护不到位;二是解决继电器距离非电量保护问题的二次电缆容易受到电磁场的影响感应出干扰信号引起误动作;三是非电量采用光耦输入的抗干扰能力比较差，容易引起误动作;四是设计不合理或错误的接线安装引起误动作等。改进非电量保护应当从两个方面着手，一是在运行方面加以改进，二是在配置方案方面加以改进。

　　在运行方面，做好主变瓦斯断电器和压力阀的外接防护措施，防风防水防日晒;采用具有一定动作功率的中介继电器替代光耦输入;采用屏蔽二次电缆，交流与直流线路分开，减少电磁干扰;在一、二次管理上划清分界线，各司其职;变压器非电流保护以投入信号为主，仅重瓦斯继电器投入跳闸;选择有效的方法进行抗干扰等。

　　在配置方案方面，遵循保证重瓦斯保护安全可靠的前提下，做如下方案：对于本体轻瓦斯投信号即可，不再设调压轻瓦斯保护;绕组温高、油温高、油位异常只用于发信息即可;普通变电站冷却器全停发信号，无人值班站才采用跳闸。

　　2.3 后备保护

　　后备保护指的是电力变压器高压侧保护，是保护电力变压器的最后一道屏障，往往同时还兼有其他侧母线与出线的保护功能。最常见有零序电流保护和过流保护。电流系统运行不对称时，就可能产生零序电流，过流保护指变压器、各侧设备、母线或者母线上的设备发生短路时引起的过渡保护动作。

　　案例3：肇庆某变压站有三绕组变压器2台，均中性点接地运行。故障前2台变压器220 kV、110kV侧都是并列运行，10 kV侧解列运行。2013年7月#1变压器10 kV断路器母线侧刀闸口出现三相短路引起电容器、断路器发生保护动作，且10 kV未能及时切断电弧，而#2变压器未发生保护动作。由于故障一直都存在，短路电弧烧毁断路器柜，进入二次回路和合闸回路引起火灾起再引发母线各种故障，最后因全站未动作导致#2变压器长时间经受短路电流而烧毁。故障由于并列运行低电压定值为70v，致使故障时低电压元件未及时动作，高、中压后备保护功能丧失保护作用，最终造成重大事故的发生。

　　为避免重大事故再次发生，工程师要重视后备保护，首先要合理安排电网运行方式，对于110 kV以及下配电网应当以辐射状网络方式运行，并接入联络站。实行开环或线路变压器组方式运行，使得电网结构合理，为安全运行提高基础保障。其次要根据实际运行情况合理调整继电保护的方案，过流保护设置两段时限;最后，应当配置两段直流母线，分别对两人套保护进行供电。

　　3 结论

　　尽管电力技术发展给变压器安全运行提供有力的支持，但经济社会发展对供电可靠性提出更高的要求。电力系统扩容以及大型变压器的广泛应用给变压器保护带来更多的挑战，需要电力工程技术人员深入一线，及时发现问题并采取有效的改进措施，保证电力系统的安全可靠性。

　　参考文献：

　　[1] 李丹娜，孙成普.电力变压器应用技术[M].中国电力出版社，2009.

　　[2] 谢毓城.电力变压器手册[M].机械工业出版社，2003.

　　[3] 崔西鹏.电力变压器的常见异常及事故处理[J].科技资讯，2011(10).

　　[4]胡启凡主编.变压器试验技术[M].北京：机械工业出版社，2000

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