變壓器的繼電保護(hù)范文

導(dǎo)語：如何才能寫好一篇變壓器的繼電保護(hù)，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

關(guān)鍵詞 電力變壓器；二次回路；瓦斯保護(hù)；定時限過電流

中圖分類號：TM4 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）021-085-02

電力變壓器是電力系統(tǒng)變配電的重要設(shè)備，它的故障對配電的穩(wěn)定、可靠和系統(tǒng)的正常運行都有明顯且比較嚴(yán)重的影響，同時，電力變壓器也是非常昂貴的設(shè)備，由此，提供對電力變壓器的繼電保護(hù)尤為重要。變壓器通常需要的保護(hù)裝置有瓦斯保護(hù)、縱差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)、相間短路的后備保護(hù)、接地保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、過勵磁保護(hù)等等。下面就電力變壓器常用的典型保護(hù)做分析。

對于輸電線路高壓側(cè)為110 kV及以上的工廠總降壓的主變壓器來說，應(yīng)裝設(shè)過流保護(hù)、速斷保護(hù)和瓦斯保護(hù)。過流保護(hù)作為電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，在有可能超過電力負(fù)荷時，也需裝設(shè)過負(fù)荷裝置。但是如果單臺運行的電力變壓器容量在10000千伏安及以上和并列運行的電力變壓器每臺容量在6300千伏安及以上時，則要求裝設(shè)縱聯(lián)差動裝置保護(hù)來取代電流速斷保護(hù)。由于主電源出口處繼電保護(hù)裝置動作時限為 2 s，則變壓器保護(hù)的過電流保護(hù)動作時限可整定為1.5 s。

1 裝設(shè)瓦斯保護(hù)

當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于高壓側(cè)斷路器。

2 裝設(shè)定時限過電流保護(hù)

2.3.2 過負(fù)荷保護(hù)動作時限

上述設(shè)計的電流及電壓回路、保護(hù)操作回路的繼電保護(hù)回路圖設(shè)計情況如下：

1）電流回路：A相第一個繞組頭端與尾端編號1A1，1A2，如果是第二個繞組則用2A1，2A2，其他同理。

2）電壓回路：母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，變電站高壓側(cè)母線電壓接線，如圖2。

①為了保證PT二次回路在莫端發(fā)生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關(guān)ZK替代保險。

②采用了PT刀閘輔助接點G來切換電壓。當(dāng)PT停用時G打開，自動斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側(cè)向一次側(cè)反饋電壓造成人身和設(shè)備事故，N600不經(jīng)過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良，PT二次側(cè)失去接地點。

③1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當(dāng)加在其上的電壓超過一定數(shù)值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護(hù)接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護(hù)接地點。

④傳統(tǒng)回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯(lián)一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。

⑤因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯(lián)系，設(shè)計了電壓小母線1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面數(shù)值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。

⑥PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設(shè)在主控制室的輔助繼電器屏上。

3）保護(hù)操作回路：

繼電保護(hù)操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路構(gòu)成該回路的主要部分，220 kV操作電壓回路也是應(yīng)用同樣的原理設(shè)計形成的，傳統(tǒng)電氣保護(hù)的閥值、開關(guān)量進(jìn)行邏輯計算后，提交給操作回路。對微機(jī)裝置進(jìn)行保護(hù)。因此微機(jī)裝置保護(hù)僅僅是將傳統(tǒng)的操作回路小型化，板塊化。下面的操作回路見圖3。

1）當(dāng)開關(guān)閉合時，DL1立即斷開，然后DL2閉合。HD、HWJ、TBJI繞組、TQ組成回路，點亮HD，HWJ開始操作，但是由于線圈的各個繞組有較大的電阻阻值，致使TQ上獲得的電壓不至于讓其執(zhí)行跳開動作，保護(hù)跳閘出口時，TJ、TYJ、TBJI線圈、TQ直接連通，TQ上線圈電流變大，獲得較大電壓后開始工作，由于TBJI接點動作自保持，所以TBJI繞組線圈一直等待所有斷路器斷開后，TBJI才返回（即DL2斷開）。

2）二次保護(hù)合閘回路原理與二次保護(hù)跳閘回路相同。

3）在二次回路合閘繞組線圈上并聯(lián)了TBJV回路，這個保護(hù)回路是為了防止在線圈失去電壓跳閘過程中又有電壓合閘命令，由于短時間內(nèi)的繁復(fù)跳合閘而損壞機(jī)構(gòu)。例如合閘后繞組充放電的延遲效應(yīng)，及容易造成合閘接點HJ或者KK的5，8粘連，當(dāng)開關(guān)在跳閘過程中，使得TBJI閉合，HJ、TBJV繞組、TBJI接通，TBJV動作時TBJV繞組線圈自保持，相當(dāng)于將合閘線圈短路了（同時TBJV閉觸點斷開，合閘繞組線圈被屏蔽）。這個回路叫防躍回路，防止開關(guān)跳躍的意思，簡稱防躍。

4）D1、D2兩個二極管的單相連通讓KKJ合閘后的繼電器開始工作，KKJ的工作通過手動合閘來完成，手動跳閘的目的是讓KKJ復(fù)歸，KKJ是電磁保持繼電器，動作后并不是自動返回的，所以KKJ又稱手動合閘繼電器，廣泛用于“備自投”、“重合閘”，“不對應(yīng)”等的二次回路設(shè)計。

5）HYJ與TYJ是感壓型的跳合閘壓力繼電器，它一般接入斷路器機(jī)構(gòu)的氣壓接點，根據(jù)SF6產(chǎn)生的氣體所造成的氣體壓力而動作，所在以SF6為絕緣介質(zhì)的滅弧開關(guān)量中，若氣體發(fā)生泄露，那么當(dāng)氣體壓力降到不能夠滅弧的時侯，接點J1和J2連通，將操作回路斷開，防止操作發(fā)生，造成火災(zāi)隱患。在設(shè)計和施工中，值得注意的是當(dāng)氣壓低閉鎖電氣操作時候，不能夠在現(xiàn)場直接用機(jī)械方法使開關(guān)斷開，氣壓低閉鎖是因為滅弧氣壓已不能滅弧，這個時候任何將開關(guān)斷開的方法都容易造成危險，容易讓滅弧室炸裂，造成設(shè)備損毀，正確的方法是先把負(fù)荷斷路器的負(fù)荷去掉之后，再手動把開關(guān)跳開，保證電氣的安全特性。

6）輔助的位置繼電器HWJ，TWJ，主要用于顯示二次回路當(dāng)前開關(guān)的合跳閘位置和跳合閘線圈的工作狀況。例如，在運行時，只有TQ完好，TWJ才動作。

所有保護(hù)及安控裝置作用于該斷路器的出口接點都必須通過該斷路器的操作系統(tǒng)，不允許出口接點直接接入斷路器。

目前的保護(hù)裝置都已經(jīng)采用微機(jī)式保護(hù)方式，但從電氣操作的靈敏性、快速性、安全性考量，機(jī)電式保護(hù)在許多電廠及變電站被廣泛的使用著。

參考文獻(xiàn)

[1]熊為群，陶然.繼電保護(hù)、自動裝置及二次回路第二版[J].中國電力出版社.

[2]李瑞榮.電氣二次回路識圖與常見故障處理[J].中國電力出版社.

[3]程逢科，李公靜.電氣二次回路應(yīng)用入門[J].中國電力出版社.

篇2

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng) 變壓器 常見故障 繼電保護(hù)

電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電的主要設(shè)備，如果發(fā)生故障將會給電力系統(tǒng)的正常運行及供電可靠性帶來嚴(yán)重的影響。為了保證電力變壓器的安全運行，防止事故擴(kuò)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(hù)裝置。

1、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。

2、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(hù)

2.1差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)

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(hù)。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(hù)或電流速斷保護(hù)。保護(hù)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(hù)瞬時動作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。差動保護(hù)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(hù)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(hù)經(jīng)常作為電氣主設(shè)備的主保護(hù)被廣泛應(yīng)用于各種電氣主設(shè)備和線路的保護(hù)中。《繼電保護(hù)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(hù)和電流速斷保護(hù)有如下規(guī)定：

2.1.1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(dāng)后備保護(hù)時間大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。

2.1.2對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，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(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。

2.1.3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(hù)。

2.2過電流保護(hù)

電網(wǎng)中發(fā)生相間短路故障時，電流會突然增大，電壓突然下降，過流保護(hù)就是按線路選擇性的要求，整定電流繼電器的動作電流的。過電流保護(hù)可作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù)，反應(yīng)變壓器外部相間短路。一般過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器；復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓變壓器；負(fù)序電流和單相式低電壓起動過電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓變壓器；對于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用過電流保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護(hù)。

2.3零序電流保護(hù)

反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。110kV及以上大接地電流系統(tǒng)中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。

利用接地時產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動作的裝置，叫零序電流保護(hù)。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現(xiàn)接地保護(hù)。將零序電流互感器套地三芯電纜上，電流繼電器接在互感器的二次線圈上，在正常運行或無接地故障時，由于電纜三相電流的向量之和等于零，零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小的不平衡電流），故電流繼電器不動作。當(dāng)發(fā)生接地故障時，零序互感器二次線圈將出現(xiàn)較大的電流，使電流繼電器動作，以便發(fā)出信號或切除故障。

2.4過負(fù)荷保護(hù)

反應(yīng)變壓器對稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)，僅作用于信號

對于400kVA及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況。變壓器的過負(fù)荷電流，在大多數(shù)情況下，都是三相對稱的，故過負(fù)荷保護(hù)只要接入一相電流，電流繼電器來實現(xiàn)，并進(jìn)過一定的延時作用于信號。選擇保護(hù)安裝在哪一側(cè)時，要考慮它能夠反映變壓器所有各側(cè)線圈過負(fù)荷情況。在無經(jīng)常值班人員的變電所，必要時過負(fù)荷保護(hù)可動作于跳閘或斷開部分負(fù)荷。

2.5過勵磁保護(hù)

目前的大型變壓器設(shè)計中，為了節(jié)省材料，降低造價，減少運輸重量，鐵心的額定工作磁通密度都設(shè)計得較高，接近飽和磁密，因此在過電壓情況下，很容易產(chǎn)生過勵磁。在過勵磁時，由于鐵心飽和，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加的很快，當(dāng)工作磁密達(dá)到正常磁密的1.3~1.4倍時，勵磁電流可達(dá)到額定電流水平。其次由于勵磁電流是非正弦波，含有許多高次諧波分量，而鐵心和其他金屬構(gòu)件的渦流損耗與頻率的平方成正比，可引起鐵心、金屬構(gòu)件、絕緣材料的嚴(yán)重過熱，若過勵磁倍數(shù)較高，持續(xù)時間過長，可能使變壓器損壞。因此，高壓側(cè)為500kV的變壓器宜裝設(shè)過勵磁保護(hù)。

裝設(shè)變壓器過勵磁保護(hù)的目的是為了檢測變壓器的過勵磁情況，及時發(fā)出信號或動作于跳閘，使變壓器的過勵磁不超過允許的限度，防止變壓器因過勵磁而損壞。

2.6瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動的速度而動作的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是繞組的相間短路和匝間短路。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)油箱內(nèi)故障嚴(yán)重時，產(chǎn)生的氣體量非常大，氣體流和油流相互夾雜著沖向油枕上部，由于壓強(qiáng)的作用，繼電器內(nèi)部的油面降低，瓦斯保護(hù)啟動，瞬時斷開變壓器各側(cè)的斷路器。《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，0.4MVA及以上車間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

瓦斯保護(hù)具有可靠、靈敏和速動性，但只能反應(yīng)油箱內(nèi)部的故障，不能反應(yīng)引出線的故障。有時還會受到一些外界因素的影響，所以還需要設(shè)置其他后備保護(hù)。

2.7壓力保護(hù)

壓力保護(hù)也是變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)，當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，溫度升高，油膨脹壓力增高，彈簧帶動繼電器觸點，使觸點閉合，作用于切除變壓器。

篇3

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；變壓器；繼電保護(hù)裝置；油沉式變壓器；斷路器保護(hù)

電力變壓器的正常運行可以保證電力的有效運輸，而保證電力變壓器正常發(fā)揮功能的關(guān)鍵是繼電保護(hù)，其工作能否完成將影響著電力體系的完整度。只有對電力變壓器的繼電保護(hù)進(jìn)行科學(xué)分析，才能在電力變壓器續(xù)電出現(xiàn)故障時做出合理應(yīng)對，更好地處理電力運輸過程中可能出現(xiàn)的各種意外狀況，從而保證電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。

1 繼電保護(hù)基本概念

在研究電力系統(tǒng)故障和危及安全運行的異常工況時，需要探討應(yīng)對事故的自動化措施。由于這些措施主要用帶有觸點或輔助觸點的繼電器來保護(hù)電力系統(tǒng)及其元件，例如線路、發(fā)電機(jī)、變壓器和母線等，使之免遭損害，所以稱其為繼電保護(hù)。

2 電力變壓器的繼電保護(hù)

GB/T50062―2008《電力裝置的繼電保護(hù)和自動裝置設(shè)計規(guī)范》中第4.0.3條，針對變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的保護(hù)范圍已經(jīng)有了詳細(xì)的說明，結(jié)合《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版第七章的內(nèi)容，電力變壓器的繼電保護(hù)配置（容量在5000kV?A以下的電力變壓器）如下表所示。

通過上表不難看出，除容量小于400kV?A的變壓器外，目前大多數(shù)的設(shè)計中，高壓側(cè)均采用斷路器，變壓器均需要裝設(shè)帶時限的過電流保護(hù)，并且當(dāng)過電流保護(hù)時限大于0.5s時，還需要加裝電流速斷保護(hù)；對于2000～5000kV?A的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)不能滿足靈敏性時，還需要裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)。

3 電力變壓器繼電保護(hù)實例

某大型研發(fā)中心項目，兩路10kV高壓進(jìn)線，高壓母線采用單母線分段運行方式，高壓開關(guān)柜采用斷路器保護(hù)；選用兩臺10/0.4kV的油沉式變壓器，容量為1250kV?A，變壓器型號為SCB11-10/0.4kV-1250//Dyn11。低壓側(cè)母線采用單母線分段運行方式。10kV母線上短路容量假定為300MV?A。

本案例中，過電流繼電器選用GL感應(yīng)型，是考慮到GL型繼電器的反時限特性。反時限過電流繼電器的動作根據(jù)電流的大小決定，電流上升越快動作時間越短，上升慢時間就長。而DL定時限過電流繼電器是根據(jù)電流的大小變化，在大于整定值時發(fā)出信號，通過時間繼電器延時，到時間就發(fā)出跳閘信號。所以對短路這種情況來說用GL型是最理想的，可以做到瞬時保護(hù)，而DL型一定要在時間繼電器延時時間到才能動作。

3.1 過電流保護(hù)

根據(jù)短路電流的計算方法（或查《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版P.169）不難得出：在變壓器低壓側(cè)發(fā)生三相短路時，變壓器出口端的三相短路電流為Ik=25.22kA，流過高壓側(cè)的超瞬態(tài)電流為：

（1）

正常運行時，變壓器的額定電流（高壓側(cè)）為

（2）

因此，裝設(shè)三個GL型過電流繼電器和三個電流比為100/5的電流互感器TA1～TA3，即

nTA=100/5 （3）

繼電器接線方式如圖2所示，采用接于相電流的方式。

根據(jù)《工業(yè)與民用配電設(shè)計手冊》第三版第7章表7-3可以查出，過電流保護(hù)時，保護(hù)裝置的動作電流按下式計算（應(yīng)躲過可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流）

（4）

式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.3；Kjx為接線系數(shù)，取1；Kgh為過負(fù)荷系數(shù)，取3；Kr為繼電器返回系數(shù)，取0.85。

將以上數(shù)值及式（2）、式（3）代入式（4），得保護(hù)裝置的動作電流Iop.K=16.52A，取17A。

繼續(xù)校驗保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)，應(yīng)滿足（按電力系統(tǒng)最小運行方式下，低壓側(cè)兩相短路時流過高壓側(cè)的短路電流校驗）

（5）

為省略計算，依然假定電力系統(tǒng)最小運行方式下，10kV母線上短路容量為300MV?A（實際應(yīng)用時應(yīng)從電力部門獲取相關(guān)數(shù)據(jù)），即

（6）

則最小運行方式下變壓器低壓側(cè)兩相短路時，流過高壓側(cè)的穩(wěn)態(tài)電流

（7）

式中，2/ 為變壓器低壓側(cè)發(fā)生兩相短路時，流過高壓側(cè)的電流分布系數(shù)，其取值根據(jù)變壓器連接組別、繼電器接線方式、短路故障形式以及保護(hù)方式的不同略有不同。

3.2 電流速斷保護(hù)

同理，假定電力系統(tǒng)最大運行方式下，變壓器低壓側(cè)三相短路時，流過高壓側(cè)的超瞬態(tài)電流為 （8）

則保護(hù)裝置的動作電流（應(yīng)躲過低壓側(cè)短路時，流過保護(hù)裝置的最大短路電流）為 （9）

式中，Krel為可靠系數(shù)，取1.5；Kjx為接線系數(shù)，取1。

將式（3）、式（8）代入式（9），得

（10）

取76A。瞬動電流倍數(shù)為76A/17A=4.47，取5倍。

3.3 低壓側(cè)單相接地故障保護(hù)

擬利用高壓側(cè)三相式過電流保護(hù)完成低壓側(cè)的單相接地保護(hù)，保護(hù)裝置的過電流和動作時限與過電流保護(hù)相同，校驗保護(hù)裝置的靈敏性。則保護(hù)裝置的靈敏系數(shù)為（11）

最小運行方式下，變壓器低壓側(cè)母線或母干線末端單相接地短路時，流過高壓側(cè)的穩(wěn)態(tài)電流為I2k1.min。

4 結(jié)束語

總之，電力變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果它出現(xiàn)故障，將會極大的影響電力系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。而電力變壓器的繼電保護(hù)是電力變壓器最重要的保護(hù)體系和設(shè)備，同時也是保護(hù)電力變壓器的有效手段，不僅可以保證電力變壓器的正常運行，而且還可以將發(fā)生故障的可能性降到最低。因此，為了能夠發(fā)揮電力變壓器繼電保護(hù)工作的最大價值，必須對電力變壓器的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行分析，從而保障電力變壓器繼電保護(hù)工作的正常進(jìn)行，保證電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性，減少電力系統(tǒng)故障發(fā)生的概率。

參考文獻(xiàn)

篇4

Abstract:The short circuit impedance of 35kV high-capacity transformers is relatively small, resulting in over-current protection 35kV and 35kV lines 10 kV side of transformer backup protection could not coordinate with each other, through the example of substation protection setting calculations, the problems are analyzed by the definite value cases of transformer relay protection calculation. The methods of add 10 kV side of the outlet sections with a sensitivity of back-up to 35kV transformer are proposed which could solve the problems of non-coordination and could improve reliability.

關(guān)鍵詞:大容量變壓器;繼電保護(hù);后備保護(hù);整定;配合

Key words:high capacity transformer; relay protection; back up protection; coordination

中圖分類號:TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A文章編號:1006-4311(2010)03-0063-01

0引言

針對35kV大容量變壓器的相關(guān)繼電保護(hù)整定計算進(jìn)行分析,并提出在35kV變壓器10kV側(cè)增加一段后備保護(hù)的方法,可實現(xiàn)10kV母線或10kV線路故障時動作的選擇性,提高了用戶變電站的供電可靠性。

1保護(hù)的整定計算

計算以一條110kV變電站的35kV線路所連接變電站的20MVA變壓器為例。已知35kV線路長度為4km,35kV變壓器型號為SFZ11-20MVA,阻抗電壓為8%,變35kV系統(tǒng)母線阻抗為0.28/0.36。按照DL/T584-2007《110kV電網(wǎng)繼電保護(hù)裝置運行整定規(guī)程》(以下簡稱《整定規(guī)程》),延時電流速斷定值應(yīng)對本線路末端故障有足夠的靈敏度,DZ≤10min/KLM;KLM為靈敏系數(shù),KLM≥1.5;IDmin為本線路末端兩相短路最小電流。

為保證選擇性,35kV線路延時電流速斷保護(hù)應(yīng)躲過35kV變電站10kV母線短路,即應(yīng)滿足,IDmax為35kV變電站10kV母線短路時流過35kV線路三相短路最大電流;對于35kV中、小容量變壓器其35kV供電線路延時電流速斷保護(hù)定值一般能同時滿足要求,這樣的定值既可對全線路故障有足夠靈敏度,又能可靠躲過對側(cè)10kV母線故障。變35kV母線兩相短路最小電流為:IDmin=23(0.3165+600.12)=2702A;變10kV母線短路流過35kV線路的三相短路最大電流為:IDmax=(0.28+10.51620+0.375)=2012A;很顯然,同時滿足以上兩式的定值是不存在的。從以上計算不難看出,正是由于大容量變壓器的投入,使變壓器的阻抗值變小,35kV變電站10kV母線短路時流過35kV線路短路電流較大,是造成保護(hù)不配合的重要原因。因此,35kV主變后備保護(hù)按照GB/T14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》第4.3.5.1條及《整定規(guī)程》第6.2.9條的規(guī)定,供電區(qū)35kV主變壓器后備保護(hù)整定計算的一般原則為:①高、低壓側(cè)均采用過電流保護(hù):②過流保護(hù)定值按躲過最大負(fù)荷電流整定;③對用戶變電站一臺主變運行一臺備用(或單臺主變)的運行方式,高、低壓側(cè)過流保護(hù)均采用以較短時限跳低壓側(cè)分段,以較長時限跳變壓器兩側(cè)開關(guān),跳兩側(cè)開關(guān)時間與35kV線路過流保護(hù)動作時間采用相同。根據(jù)以上原則,對35kV變主變高、低壓側(cè)后備保護(hù)整定如下:高壓側(cè)后備保護(hù)KKI=0.95×330=451A;低壓側(cè)后備保護(hù):DZkPH.maxPHf中:kPH為配合系數(shù),低壓側(cè)后備保護(hù)動作時限及跳閘開關(guān)與高壓側(cè)相同。

2 保護(hù)整定計算中存在的問題

保護(hù)整定計算中存在的問題。根據(jù)《整定規(guī)程》規(guī)定,35kV線路延時電流速斷保護(hù)必須保證靈敏度要求,即定值必須進(jìn)行計算取值,這樣35kV線路延時電流速斷保護(hù)的保護(hù)范圍延伸至10kV母線。為保證電網(wǎng)故障時有選擇性地保護(hù)動作,根據(jù)《整定規(guī)程》4.3.4條規(guī)定,35kV線路延時電流速斷保護(hù)可按與10kV出線靈敏度段的電流保護(hù)進(jìn)行配合,按10kV線路靈敏度段的保護(hù)時限為0.3s考慮,35kV線路限時電流速斷保護(hù)可按延長一個時限級差即0.6s考慮。此時,在35kV變電站10kV母線發(fā)生短路故障時,如發(fā)生短路,此時在變壓器后備保護(hù)動作前(1.1s跳10kV分段后恢復(fù)10kV另一段母線正常供電),35kV線路延時電流速斷保護(hù)(0.6s)可能已經(jīng)先動作跳開35kV線路,在經(jīng)過不少于1.0s延時重合閘動作后將再次重合于永久性故障而跳閘。同樣,所在母線10kV線路故障,10kV開關(guān)拒動時,同樣會發(fā)生上述越級跳閘現(xiàn)象。這種在35kV大容量變壓器系統(tǒng)中按常規(guī)的整定配合方法在故障時擴(kuò)大了停電范圍(多停了一段10kV母線),而且可能使變壓器后備保護(hù)因時限較長在母線故障時沒有動作機(jī)會。

3 解決不配合問題的措施

為解決所出現(xiàn)的不配合問題,可以考慮在現(xiàn)有接線方式的情況下,探索新的整定配合方案,以滿足保護(hù)配合關(guān)系,提高供電的可靠性。(1)35kV線路限時電流速斷保護(hù)按保證線路末端故障靈敏度整定,并考慮和10kV線路有靈敏度段電流保護(hù)(0.3s)配合,保護(hù)時限按比10kV線路電流有靈敏度段保護(hù)長一個時限段(0.6s)整定,10kV線路有靈敏度段電流定值;ID Z.10≤103.55IDZ.35/KPH中:IDZ.10為10kV線路有靈敏度段保護(hù)電流定值;IDZ.35為35kV線路延時電流速斷保護(hù)電流定值;kPH為配合系數(shù),kPH≥1.1。(2)考慮在35kV變壓器10kV側(cè)后備保護(hù)中增加一段過流保護(hù),保護(hù)電流定值按10kV母線故障又不低于1.5倍的靈敏度整定,動作時限按與10kV線路有靈敏度段保護(hù)的一個時限整定。10kV母線短路流過主變低壓側(cè)開關(guān)的兩相短路最小電流為:ID.min=23(0.36+05.51020+0.375)=5570A,DZ(2)D.minLM5570I≤IK=1.5=3713A動作時限:與10kV線路有靈敏度段保護(hù)配合,0.6s跳10kV母線分段開關(guān),0.9s跳主變10kV側(cè)開關(guān)。主變10kV側(cè)增加一段后備保護(hù),當(dāng)所在母線及其所連設(shè)備發(fā)生故障時或本段母線上10kV線路故障開關(guān)拒動時,后備保護(hù)0.6s跳開10kV母線分段開關(guān)切除故障點,同時35kV線路延時電流速斷保護(hù)動作后重合成功,恢復(fù)對10kV另一段母線供電。這樣可以很好地解決10kV母線及其連接設(shè)備故障及10kV線路故障開關(guān)拒動時的保護(hù)配合問題,保留原后備保護(hù)(電流定值較小),可對10kV線路末端故障起后備作用。

4結(jié)語

對于35kV大容量變壓器由于阻抗較小造成的保護(hù)不能相互配合問題,本文通過分析計算,提出了采用35kV主變壓器10kV側(cè)增加一段后備保護(hù)的方法,可有效解決10kV母線及其連接設(shè)備故障和10kV線路故障開關(guān)拒動時的保護(hù)配合問題,防止出現(xiàn)越級跳閘擴(kuò)大事故停電范圍,保留原后備保護(hù),可對10kV線路末端故障起到很好的后備作用,保護(hù)方案做到了較好配合,提高了供電可靠性。

參考文獻(xiàn):

篇5

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；供電系統(tǒng)；電力變壓器故障

中圖分類號：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

一、電力變壓器的常見故障和非正常運行狀態(tài)

電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護(hù)動作切除變壓器；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，一般情況下由差動保護(hù)動作切除變壓器。速動保護(hù)（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設(shè)備是否損壞主要取決于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設(shè)備故障時，若故障設(shè)備未配保護(hù)（如低壓側(cè)母線保護(hù)）或保護(hù)拒動時，則只能靠變壓器后備保護(hù)動作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護(hù)帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此，變壓器后備保護(hù)的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系。

變壓器的不正常運行狀態(tài)即變壓器在故障狀態(tài)運行的狀態(tài)，變壓器在不正常的運行狀態(tài)運行，會加快絕緣材料老化、使得鐵芯、繞組和其他金屬構(gòu)件熱量過高，從而降低絕緣強(qiáng)度，減少變壓器的使用壽命，導(dǎo)致其他故障的發(fā)生。因此，電力變壓器要裝設(shè)繼電保護(hù)裝置，以及時將短路故障切斷，防止更大的損壞的發(fā)生。

二、電力變壓器常見故障

電力變壓器在運行過程中，一般常出現(xiàn)的故障主要分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障的危險性要大于外部故障，曾有內(nèi)部故障在嚴(yán)重情況下導(dǎo)致變壓器油箱爆炸，造成整個供電系統(tǒng)癱瘓。電力變壓器常見的故障主要分為芯體、變壓器油、磁路等方面的故障。芯體故障主要就是集中在絕緣層老化或者線圈受潮導(dǎo)致的短路方面，短路會使繞組造成的機(jī)械損傷，影響變壓器的使用。變壓器油故障主要是絕緣油長時間的高溫運行，導(dǎo)致氧化或吸收空氣中的水分使絕緣性能下降，進(jìn)而導(dǎo)致一定的閃絡(luò)放電情況。也有部分的變壓器油故障是由于油泥沉積阻塞油道，進(jìn)而使變壓器的散熱性能變差，長時間運行導(dǎo)致危險發(fā)生。磁路故障是變壓器最常見故障，磁路的芯體絕緣老化，導(dǎo)致漏磁漏電情況，或磁路的螺絲碰接鐵芯導(dǎo)致磁路不能正常工作，或壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲等。這些故障有的能夠通過異常現(xiàn)象發(fā)現(xiàn)并及時排除，但更多的是隱形故障，平時很難發(fā)現(xiàn)，使在變壓器故障狀態(tài)運行是很危險的，需要及時的發(fā)現(xiàn)并且排除故障。

三、繼電保護(hù)

（一）繼電保護(hù)的特點與要求

繼電保護(hù)裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自繼電保護(hù)裝置應(yīng)用開始，短時間內(nèi)就得到廣泛利用，主要是由其特點決定的。繼電保護(hù)的特點是可靠性高、

實用性強(qiáng)，并且能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。繼電保護(hù)應(yīng)用的裝置是配置合理并且科學(xué)技術(shù)含量高的繼電保護(hù)裝置。繼電保護(hù)的信息管理技術(shù)采用方法庫與數(shù)據(jù)庫，整個信息管理系統(tǒng)由傳統(tǒng)的分散式傳輸轉(zhuǎn)變?yōu)榧惺竭\輸。各種新技術(shù)與新系統(tǒng)的使用使繼電保護(hù)的可靠性增強(qiáng)。繼電保護(hù)信息系統(tǒng)的應(yīng)用，使供電系統(tǒng)中出現(xiàn)的實際問題，能夠通過系統(tǒng)有效的對各個部分中的各類數(shù)據(jù)及時使用和共享，更方便工作人員的操作，因此繼電保護(hù)的實用性也得到增強(qiáng)。隨著電子技術(shù)與信息化技術(shù)在各個領(lǐng)域的推廣與應(yīng)用，供電系統(tǒng)也及時的根據(jù)實際情況采用了新的信息化技術(shù)。通過電子信息技術(shù)的應(yīng)用，能夠?qū)╇娤到y(tǒng)的電力變壓器的運行狀態(tài)，進(jìn)行二十四小時無人監(jiān)控。最先進(jìn)的是通過運行狀態(tài)分析，能夠發(fā)現(xiàn)電力變壓器的隱形故障，及時的在大的故障產(chǎn)生前把隱形故障排除，保障了供電系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運行，減少了經(jīng)濟(jì)損失。

現(xiàn)代的繼電保護(hù)雖然有著非常好的優(yōu)勢，但是對裝置的要求更高，沒有好的繼電保護(hù)裝置，繼電保護(hù)的特點與性能就不能完全發(fā)揮。繼電保護(hù)裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統(tǒng)一般要求繼電保護(hù)裝置的設(shè)計原理、整定計算、安裝調(diào)試等全部要正確無誤，還要求組成繼電保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量可靠。繼電保護(hù)裝置也需要定期的進(jìn)行運行維護(hù)檢查與保養(yǎng)，盡量提高供電系統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)的可靠性。

（二）繼電保護(hù)措施

1.瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是供電系統(tǒng)電力變壓器油箱的主要保護(hù)措施，能夠在變壓器油箱發(fā)生內(nèi)部故障的時候自動啟動。變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障一般會引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會發(fā)生變化而降落，從而接通上下觸點，自動發(fā)出報警信號。供電系統(tǒng)的電力變壓器發(fā)生突發(fā)性的嚴(yán)重事故的時候，也會有相應(yīng)應(yīng)對措施。變壓器的最嚴(yán)重故障為油箱漏油，油箱漏油會使變壓器發(fā)生爆炸，導(dǎo)致整個供電系統(tǒng)癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會發(fā)生較大的變化，繼電器的上下觸點也能夠接觸，初步實現(xiàn)自動報警。隨著漏油的繼續(xù)，油位降低到一定數(shù)值，繼電器能夠自動跳閘保護(hù)整個供電系統(tǒng)，避免大的損失產(chǎn)生。供電系統(tǒng)的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應(yīng)該配備瓦斯保護(hù)裝置。

2.差動保護(hù)

供電系統(tǒng)的變壓器內(nèi)部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發(fā)生時，變壓器內(nèi)的匝間出現(xiàn)問題時，繼電系統(tǒng)都會及時啟動電流速斷保護(hù)。電流速斷保護(hù)的主要優(yōu)勢是能夠準(zhǔn)確的定位故障發(fā)生的位置，及時分析出發(fā)生故障的類型，然后馬上調(diào)用內(nèi)部已經(jīng)編訂好的程序，根據(jù)故障的情況發(fā)出相應(yīng)的預(yù)警措施。如果故障程度比較輕，差動保護(hù)可以預(yù)警后并延長故障繼續(xù)發(fā)生的時間，為專業(yè)人員的維修提供一定的時間差，同時差動保護(hù)還可以利用已經(jīng)編好的程序，對小型故障進(jìn)行自動的排除等。如果故障程度比較嚴(yán)重，差動保護(hù)會直接報警并且斷電，避免短路后經(jīng)濟(jì)損失情況的發(fā)生。由于差動保護(hù)具有以上的優(yōu)勢，目前供電系統(tǒng)廣泛采用該技術(shù)，它將成為未來繼電保護(hù)的一種趨勢。

3. 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)是作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)后備保護(hù)，可以準(zhǔn)確反應(yīng)出變壓器短路所導(dǎo)致的過電流。過電流保護(hù)裝置一般是裝在電力變壓器的電源側(cè)，并且根據(jù)變壓器的要求裝配不同的保護(hù)裝置。升降壓變壓器處可以裝配復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)，大接地電流系統(tǒng)中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護(hù)，作為主變壓器保護(hù)的后備保護(hù)。過電流保護(hù)的具體啟動方式應(yīng)該根據(jù)相配備的變電器的相應(yīng)數(shù)據(jù)進(jìn)行合理選擇，沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)供電系統(tǒng)的不同需求裝配不同的 過電流保護(hù)裝置。

4.過勵磁保護(hù)

現(xiàn)代供電系統(tǒng)由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時與電壓升高時，變壓器都很容易出現(xiàn)過勵磁，導(dǎo)致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵磁保護(hù)裝置，可將變壓器的過勵磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。

5.過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)能夠反應(yīng)變壓器正常運行時所出現(xiàn)的過負(fù)荷情況。過負(fù)荷裝置僅在變壓器有可能過負(fù)荷的情況下才裝設(shè)，通常能夠檢測出過負(fù)荷的信號。它的基本工作原理為：一相上進(jìn)行一個電流繼電器的裝設(shè)，并經(jīng)過一定時間延長動作于信號來進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)

四、結(jié)論

供電系統(tǒng)的電力變壓器由于運行時的各種因素產(chǎn)生故障，對供電系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定造成影響。許多隱性的故障人工排除比較困難，突發(fā)性的嚴(yán)重故障會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，必須要有好的繼電保護(hù)促使才能避免損失。而事實證明，繼電保護(hù)裝置措施可以改善變壓器嚴(yán)重故障發(fā)生概率，對于隱性故障能夠起到報警作用。研究和應(yīng)用繼電保護(hù)措施，可以促進(jìn)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全。

參考文獻(xiàn)：

[1] 丁永生. 10kV供電系統(tǒng)中變壓器繼電保護(hù)分析[J],中國新技術(shù)產(chǎn)品,2009（23）

篇6

【關(guān)鍵詞】變壓器故障 繼電保護(hù)技術(shù) 電氣量保護(hù)配置

電力變壓器作為電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，是保證電力系統(tǒng)安全運行的基礎(chǔ)，如果變壓器出現(xiàn)故障時，保護(hù)裝置不能再規(guī)定的時間內(nèi)快速完成動作，有可能會導(dǎo)致變壓器被損壞，嚴(yán)重時會導(dǎo)致變壓器被燒毀，由于變壓器工作過程中有一定的局限性，當(dāng)斷路器和互感器之間出現(xiàn)故障且無法及時消除時，會對變壓器造成比較大的影響，對于這種情況可以選擇低壓開關(guān)輔助的方法來對外部結(jié)構(gòu)進(jìn)行更改，進(jìn)而達(dá)到消除故障的目的。

1 電力變壓器繼電保護(hù)裝置的基本含義

電力變壓器繼電保護(hù)裝置的主要作用是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行，給予用戶提供可靠和安全的供電服務(wù)，其中電力變壓器繼電保護(hù)的主要功能有以下幾點。

（1）一旦電力變壓器系統(tǒng)產(chǎn)生動作信號或者故障信息就能夠快速做出回應(yīng)，確保繼電保護(hù)功能和設(shè)計能力能夠充分發(fā)揮出來。

（2）若是變壓器產(chǎn)生異常問題或者故障問題時，能夠迅速命令繼電保護(hù)動作將電力變壓器切點，并隔離線路異常問題和故障問題，減少故障事故帶來的影響。

（3）電力變壓器繼電保護(hù)能夠減少異常問題或者故障問題帶來的經(jīng)濟(jì)損失，確保電網(wǎng)和電力變壓器運行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。

電力變壓器繼電保護(hù)裝置主要具有四種性能，即靈敏、快速、可靠以及選擇等多種性質(zhì)。其中靈敏性是指繼電保護(hù)對于設(shè)備設(shè)定的動作故障和相關(guān)異常情況能夠及時可靠的完成中斷動作。而繼電保護(hù)裝置的快速性則是指設(shè)備在發(fā)生故障時能夠以最快的速度促使斷路器跳閘，從而斷開故障，終止異常狀態(tài)。繼電保護(hù)裝置的可靠性則主要劃分為兩種形式，即可信賴性和安全性，其中可信賴性是指繼電保護(hù)在正常動作過程中出現(xiàn)異常或者故障時，能夠及時準(zhǔn)確的完成既定動作，安全性是要求繼電保護(hù)在非設(shè)計狀態(tài)下，能夠立即停止動作，從而將損失降至最低。

2 電氣量保護(hù)配置分析

2.1 差動保護(hù)

在變壓器的諧波閉鎖差動保護(hù)中，涉及到的絕大多數(shù)都是啟動和差動元件，其主要囊括諧波制動和異常判定以及其他等多種元件。而繼電保護(hù)裝置的保護(hù)過程主要劃分為以下幾個方面：

（1）對于啟動元件的使用，其主要包含差流突變量和超限兩種元件，在實際使用過程中如果差電流產(chǎn)生變動并且持續(xù)性的超過啟動電流時，便是立即激發(fā)啟動保護(hù)動作。而朝鮮元件在差動電流在差動電流超過超限啟動電流并且超過5ms時，則會立即啟動保護(hù)動作。

（2）對于差動元件的使用，其主要作用時在變壓器產(chǎn)生故障或者線路異常時，能夠?qū)崿F(xiàn)快速切斷電路的基本功能。

（3）而諧波元件的基本作用時變壓器在空投狀態(tài)是能夠有效避免勵磁涌流所產(chǎn)生的差動保護(hù)錯誤動作，而動作產(chǎn)生的依據(jù)其實是差流中二次諧波分量電流和基波分量電流的基本比例。

（4）比率制動部件。比率制動部件的主要作用是指變壓器外部產(chǎn)生故障，差動保護(hù)便能夠立即啟動制動功能，減少故障問題的影響范圍，并且比率制動部件對于內(nèi)部故障具有較高的靈敏度。

（5）過負(fù)荷通過泠卻器產(chǎn)生的變壓器負(fù)荷，能夠準(zhǔn)確的檢測到高壓側(cè)的電流。

2.2 波形差動保護(hù)

波形差動保護(hù)和諧波制動的主要區(qū)別在于二次諧波，在變壓器空載運行的狀態(tài)下，利用波形算法，計算合閘生成的勵磁涌流與故障電流。如果空載合閘產(chǎn)生內(nèi)部故障或者外部故障，波形差動保護(hù)會立即啟動，并確保電力系統(tǒng)的安全和穩(wěn)定。

而差動保護(hù)則主要囊括有流互感器中的各種設(shè)備，在內(nèi)部產(chǎn)生故障時則會立即跳開主變兩側(cè)的斷路器。而兩側(cè)的后背保護(hù)則主要包括差動后背保護(hù)和母線保護(hù)，在保護(hù)指令和動作過程中會延時跳開斷路器。在主變經(jīng)過投產(chǎn)和檢修之后，為了快速和有效的斷開主變，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格按照相關(guān)設(shè)備操作要求進(jìn)行。

2.3 后備保護(hù)

后備保護(hù)在實際運行中由于受到主變阻抗的影響，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)產(chǎn)生異常問題或者故障時，則高壓側(cè)電壓可能變小，因此導(dǎo)致難以迅速啟動電壓閉鎖。通常情況下使用高、低壓側(cè)的并聯(lián)方式來提高故障狀態(tài)下啟動動作的靈敏性和快速性，確保低壓側(cè)產(chǎn)生故障過程中能夠迅速啟動保護(hù)動作。此外還可以通過高、低壓側(cè)電壓，高低兩側(cè)動作都可以快速啟動閉鎖回路。

2.4 零序過流保護(hù)

在接地故障產(chǎn)生時，借助零序過流保護(hù)能夠?qū)ψ儔浩餍纬珊蟊潮Ｗo(hù)，而交流應(yīng)當(dāng)選擇專有接線，并且電壓和電流分別采取該側(cè)的TV和TA。而TV如果產(chǎn)生斷線情況，零序過流保護(hù)將會即刻關(guān)閉。在電壓恢復(fù)正常之后，零序過流保護(hù)則會立即恢復(fù)正常，并投入使用。借助該種方式能夠?qū)㈤g隙保護(hù)的作用發(fā)揮到最大。

3 分析主變保護(hù)的主要故障

3.1 分析變壓器操作過程中產(chǎn)生的主要故障

變壓器在工作過程中，其檢修復(fù)役的主要操作過程為：當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器斷開時，則合上高壓側(cè)斷路器迅速沖擊主變，完成主變沖擊之后會迅速合上低壓側(cè)斷路器，然后再送出負(fù)荷。若在沖擊主變過程中低壓側(cè)斷路器與電流互感器產(chǎn)生短路故障，則差動保護(hù)無法正常啟動跳閘命令。并且高壓側(cè)后備保護(hù)的高壓側(cè)母線電壓因為主變阻抗相對較大，所以難以正常啟動跳閘命令，而低壓側(cè)母線因為電壓正常所以也無法利用并聯(lián)啟動回路保護(hù)高壓側(cè)，無法迅速切除線路故障，從而產(chǎn)生主變燒毀損壞的現(xiàn)象，這就是主變保護(hù)的盲區(qū)，如圖1所示。

3.2 對變壓器運行中所產(chǎn)生的故障進(jìn)行分析

變壓器在實際運行中，如果低壓側(cè)斷路器與電流互感器之間產(chǎn)生故障問題或者異常狀況，變壓器低壓側(cè)保護(hù)必須在低壓側(cè)母線電壓降低與電流增大兩個條件下，通過較短時延動作跳開主變低壓側(cè)斷路器，確保低壓側(cè)母線電壓穩(wěn)定和正常。而實際上故障點沒有得到隔離，并且短路電流由高壓側(cè)母線經(jīng)過主變向故障點進(jìn)行輸送，盡管高壓側(cè)故障電流相對大，但是高壓側(cè)電壓受到主變阻抗影響，難以啟動可靠動作，因此無法快速清除故障，從而產(chǎn)生保護(hù)盲區(qū)。

4 有效避免主變故障的方法

4.1 不斷優(yōu)化高壓側(cè)后備保護(hù)動作邏輯

為了有效減少主變故障可以不斷優(yōu)化高壓側(cè)后備保護(hù)動作，在兩圈變壓器主變高壓后備保護(hù)中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側(cè)斷路器已經(jīng)斷開時，高壓側(cè)電流比規(guī)定數(shù)值較大，則根據(jù)規(guī)定時間跳高壓側(cè)斷路器，動作邏輯電路如圖2。

同時，在三圈變壓器主變高壓后備保護(hù)中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側(cè)斷路器或者中壓側(cè)斷路器已經(jīng)斷開時，而高壓側(cè)電流比規(guī)定值大，那么就需要根據(jù)固定時間跳高、中、低壓斷路器。

4.2 不斷優(yōu)化中低壓側(cè)后備保護(hù)動作邏輯

在兩圈變壓器主變低壓后備保護(hù)中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側(cè)斷路器已經(jīng)斷開，而低壓側(cè)電流比規(guī)定值大，那么就需要根據(jù)規(guī)定時間跳高壓側(cè)斷路器；然后再在三圈變壓器主變中壓后備保護(hù)中添加與門電路，動作邏輯是：若中壓側(cè)斷路器已經(jīng)斷開，而中壓側(cè)電流比規(guī)定值大，那么就需要根據(jù)規(guī)定時間跳高、中壓側(cè)斷路器。

5 注意事項與應(yīng)對策略

（1）在兩圈變壓器中，當(dāng)檢修低壓側(cè)斷路器時，高壓側(cè)斷路器與主變正在運行，需要在高壓側(cè)斷路器安裝低壓側(cè)斷路器位置輸入壓板，以免低壓側(cè)斷路器位置產(chǎn)生變化導(dǎo)致高壓側(cè)出現(xiàn)誤判現(xiàn)象。

（2）在三圈變壓器中，不僅需要對低壓側(cè)斷路器冷備用和檢修問題進(jìn)行考慮，還需要對高中低壓側(cè)斷路器運行狀態(tài)進(jìn)行綜合考慮，同時中低壓側(cè)斷路器熱備用狀態(tài)極易產(chǎn)生線路短路狀況，迫使高壓側(cè)保護(hù)過流動作，迅速做出跳開動作。其中，改變中低壓側(cè)保護(hù)邏輯與接線能夠有效實現(xiàn)變壓器動作的時限配合。

6 結(jié)論

綜上所述，為了保證變壓器安全穩(wěn)定的運行，在原有的變電系統(tǒng)中除了要安裝繼電保護(hù)設(shè)備以外，還需要增設(shè)門電路輔助或復(fù)合電壓閉鎖，通過對對變壓器內(nèi)部邏輯判據(jù)和變壓器外部接線進(jìn)行調(diào)整來達(dá)到消除故障的目的，保證電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定、安全的運行。

參考文獻(xiàn)

[1]陳新，呂飛鵬，蔣科，等.基于多技術(shù)的智能電網(wǎng)繼電保護(hù)在線整定系統(tǒng)[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010，38（18）：167-173.

[2]龍波，艾昶恩，曹揚.變壓器繼電保護(hù)技術(shù)及配置方案研究[J].儀器儀表用戶，2014（05）：37-40.

[3]王世閣，鐘洪壁.電力變壓器故障分析與技術(shù)改進(jìn)[M].北京：中國電力出版社，2004.

作者簡介

王海峰（1979-），男，山東省濟(jì)南市人。大學(xué)本科學(xué)歷。現(xiàn)為華電章丘發(fā)電有限公司助理工程師，從事發(fā)電設(shè)備管理工作。

篇7

關(guān)鍵詞：110kV變電站 接地變壓器保護(hù) 誤動原因 措施

近年來，城市110kV變電站10kV饋線大量采用地下電纜，導(dǎo)致系統(tǒng)電容量大大增加。而當(dāng)兩條饋線同一相先后發(fā)生高阻接地時，電流的疊加會造成變壓器零序電流保護(hù)誤動，目前電力部門解決保護(hù)誤動的思路是加裝接地變壓器來構(gòu)成低阻接地接線方式，形成一條零序電流的通道，以便當(dāng)10kV系統(tǒng)發(fā)生接地時，根據(jù)接地點所在位置，由相應(yīng)零序保護(hù)有選擇性動作將接地故障隔離，以防電弧重燃引發(fā)過電壓，保證電網(wǎng)設(shè)備安全供電。

本文選取的某城市電網(wǎng)改造中實施了低阻接地接線方式，加裝了接地變壓器和接地變壓器保護(hù)設(shè)備，確保了10kV系統(tǒng)任意饋線發(fā)生接地故障時能快速切除故障，降低對電網(wǎng)沖擊的可能性。不過，隨著用電負(fù)荷加大以及后期維護(hù)方面原因，該電網(wǎng)系統(tǒng)陸續(xù)出現(xiàn)多次接地變壓器保護(hù)誤動事故，干擾到了電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定運行，給周圍用戶帶來的麻煩。本文筆者結(jié)合多年的電力系統(tǒng)工作經(jīng)驗，以選取上述城市變壓器系統(tǒng)改造為例分析了接地變壓器保護(hù)誤動發(fā)生的原因及解決措施，具有一定的借鑒價值。

1、接地變壓器發(fā)生保護(hù)誤動原因

我們先看10KV饋線零序保護(hù)工作原理，流程圖如下：

從以上流程圖分析來看，三個節(jié)點零序CT、饋線保護(hù)和開關(guān)決定著接地變壓器能夠正常工作，倘若一個節(jié)點出現(xiàn)故障，將導(dǎo)致保護(hù)誤動事故發(fā)生，據(jù)此從以上三個節(jié)點來分析：

1.1 零序CT誤差引發(fā)保護(hù)誤動

當(dāng)10KV饋線發(fā)生接地短路故障時，故障線路零序CT檢測到故障電流，對應(yīng)的饋線零序保護(hù)首先啟動切除故障線路，同時接地變壓器的零序CT也檢測到故障電流，保護(hù)啟動，為了遵循選擇性的原則，實現(xiàn)10KV饋線保護(hù)優(yōu)先動作，10KV饋線零序保護(hù)電流和時間整定值要比接地變壓器保護(hù)小。根據(jù)現(xiàn)行變電站運行數(shù)據(jù)可知，接地變：一次電流75A、1.5S切10KV分段、1.8S閉鎖10KV自投、2.0S切變低、2.5S切兩側(cè)；10KV饋線：一次電流60A、1.0S切開關(guān)。

但由于各種原因，CT難免有誤差，如果接地變壓器的零序CT-10%誤差，饋線的零序CT+10%誤差，兩者的實際電流動作值為67.5A和66A，幾乎相等，只依靠時間選擇，當(dāng)發(fā)生10KV饋線接地時，就很容易造成接地變零序過流越級動作。

1.2 電纜屏蔽層接地線錯誤引發(fā)保護(hù)誤動

110KV變電站10KV饋線都采用帶屏蔽層的電纜，且電纜屏蔽層在兩端同時接地，這是一種有效的電磁抗干擾措施，10KV饋線零序CT都是用穿心式，零序CT穿過電纜安裝于開關(guān)柜電纜出線處，利用電磁感應(yīng)原理，接地短路故障時產(chǎn)生的不平衡電流，在零序CT上感應(yīng)到電流從而使保護(hù)裝置動作，然而，電纜屏蔽層兩端接地后，流過電纜屏蔽層的感應(yīng)電流也將會在零序CT上感應(yīng)到電流，如果不采取措施，將影響到饋線零序保護(hù)不能正確動作，從而引起接地變壓器保護(hù)越級動作見圖1。

1.3 10KV饋線保護(hù)拒動導(dǎo)致保護(hù)誤動

目前電網(wǎng)系統(tǒng)廣泛應(yīng)用微機(jī)型保護(hù)裝置，保護(hù)性能大大提高，但保護(hù)裝置生產(chǎn)廠商和型號也比較多，產(chǎn)品質(zhì)量和技術(shù)參差不一，散熱能力差也是其一大弊端，裝置故障時有發(fā)生，從110KV變電站保護(hù)設(shè)備故障統(tǒng)計表明，10KV饋線保護(hù)裝置的電源插件、采樣插件、CPU插件和跳閘出口插件最容易出現(xiàn)故障。所以一旦它們出現(xiàn)故障又未即時處理，保護(hù)有可能拒動，造成接地變壓器保護(hù)誤動。

1.4 10KV饋線開關(guān)拒動導(dǎo)致保護(hù)誤動

近年來，由于使用時限長、操作次數(shù)多或是本身的質(zhì)量問題，發(fā)生在10KV開關(guān)柜上的故障越來越多，其中開關(guān)控制回路的故障尤其突出，特別是一些欠發(fā)達(dá)的山區(qū)，由于還有部分舊式開關(guān)柜（GG-1A型）仍在運行和發(fā)生接地故障機(jī)率較多。如果在開關(guān)柜故障期間出現(xiàn)饋線接地故障，即使零序保護(hù)正確啟動，由于開關(guān)拒動也會造成接地變壓器保護(hù)誤動，從事故調(diào)查分析，饋線接地故障零序保護(hù)動作，命令跳開饋線開關(guān)，同時跳閘線圈燒壞，開關(guān)不能動作，是開關(guān)拒動的主要原因。

1.5 10KV兩條饋線高阻接地

當(dāng)兩條10KV饋線同相高阻接地時，兩條10KV饋線保護(hù)只達(dá)到告警值，零序保護(hù)不動作，但有可能達(dá)到接地變壓器保護(hù)動作值，引起接地變壓器保護(hù)誤動，例如一饋線單相高阻接地，零序電流達(dá)到40A，饋線零序保護(hù)不動作（動作值為60A）；接著另一饋線也同一相高阻接地，零序電流達(dá)到50A，零序電流未達(dá)到60A，饋線零序保護(hù)也不動作；但電流疊加達(dá)到90A，超過接地變壓器保護(hù)動作值（動作值為75A），將造成接地變壓器保護(hù)零序過流越級動作。

2、防止接地變壓器保護(hù)誤動的解決措施

2.1 防止零序CT誤差

（1）零序CT質(zhì)量要過硬；（2）實現(xiàn)嚴(yán)格校驗零序CT性能，5%及以上誤差率放棄；（3）10KV饋線零序保護(hù)動作電流整定值和接地變壓器零序保護(hù)動作電流整定值均應(yīng)按一次值整定，保護(hù)校驗時應(yīng)從零序CT一次升流檢驗其正確性。

2.2 確保電纜屏蔽層接地線一次成功率

（1）電纜屏蔽層接地線必須由上向下穿過零序CT，并與電纜支架絕緣，在穿過零序CT前不應(yīng)有碰地現(xiàn)象。電纜屏蔽層接地線頭、尾留出部分金屬導(dǎo)體，用于一次升流，其余部分用絕緣材料可靠包扎。當(dāng)電纜屏蔽層接地線引出點低于零序CT時，電纜屏蔽層接地線不能穿過零序CT。盡量避免電纜屏蔽層接地線引出點位于零序電流互感器的中間位置；（2）加強(qiáng)專業(yè)技能培訓(xùn)，使各相關(guān)班組人員清楚零序CT安裝方法。特別是繼電保護(hù)專業(yè)和電纜專業(yè)的人員，必須要掌握零序CT安裝方法和電纜屏蔽層接地線安裝方法，并嚴(yán)格執(zhí)行；（3）加強(qiáng)驗收管理，繼保、運行、電纜等專業(yè)班組共同把好零序CT安裝接線關(guān)。

2.3 消除饋線保護(hù)拒動隱患

（1）選用質(zhì)量可靠，運行成熟、故障率少的保護(hù)裝置；（2）對運行年限長和經(jīng)常故障的保護(hù)裝置，要計劃更換；（3）加強(qiáng)保護(hù)裝置的運行維護(hù)，發(fā)現(xiàn)故障馬上處理；（4）安裝空調(diào)和通風(fēng)系統(tǒng)，改善保護(hù)裝置運行環(huán)境，防止元件長期在高溫條件下運行。

2.4 消除饋線開關(guān)拒動隱患

（1）配置質(zhì)量可靠，運行成熟、故障率少的開關(guān)設(shè)備；（2）對運行年限長的開關(guān)設(shè)備和經(jīng)常故障的開關(guān)設(shè)備，要計劃更換逐步淘汰舊式開關(guān)柜，更換成電動儲能型或彈簧儲能型的密封式開關(guān)柜；（3）加強(qiáng)開關(guān)控制回路的維護(hù)，發(fā)現(xiàn)故障馬上處理；（4）對于跳閘線圈經(jīng)常燒壞的問題，應(yīng)采用性能優(yōu)良的線圈。

2.5 杜絕饋線高阻接地

變電器往往會安裝零序保護(hù)接地報警系統(tǒng)，一旦發(fā)生饋線高祖接地，信號會發(fā)生，此時可沿著信號指示來進(jìn)行排查。此外，加強(qiáng)對10KV饋線線路改造，盡量減少線路供電半徑，合理調(diào)節(jié)各相負(fù)荷平均分布，以此減少正常運行的電容電流。

3、結(jié)語

近年來，在電力系統(tǒng)中各地區(qū)電網(wǎng)都基本加裝了接地變壓器及相關(guān)保護(hù)設(shè)備，以此達(dá)到改善電網(wǎng)結(jié)構(gòu)和提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行的目的，然而，在陸續(xù)發(fā)生的接地變壓器保護(hù)誤動事故中，加強(qiáng)變電站接地變壓器保護(hù)誤動的措施勢在必行。

參考文獻(xiàn)

[1]王勇.110kV變電站接地變壓器保護(hù)誤動原因的分析與解決措施[J].農(nóng)村電氣化，2010，（09）.

篇8

關(guān)鍵詞 變壓器保護(hù)；雙重化配置；保護(hù)配置

中圖分類號TM310 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0167-02

1 保護(hù)配置

根據(jù)GB/14285-2006《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》的要求，容量和電壓等級各不相同的電力變壓器配置不盡相同的保護(hù)。#7、#8主變壓器包括差動整斷、穩(wěn)態(tài)比率差動等全部電氣量主保護(hù)，瓦斯等非電氣量主保護(hù)和其他常規(guī)電氣量保護(hù)，另外，還包括主變壓器220kV側(cè)、110kV側(cè)、10kV發(fā)電機(jī)側(cè)和6kV高廠變側(cè)的零序方向過流、間隙零序過流、零序過壓、復(fù)合電壓閉鎖等后備保護(hù)及各類報警信號。在國家電力公司2000年9月的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中明確提出，220kV主變壓器的微機(jī)保護(hù)必須雙重化。因此，熱電廠#7、#8主變壓器保護(hù)裝置均采用雙重化配置，包括RCS-978E電氣量保護(hù)裝置和RCS-974非電氣量保護(hù)裝置。而#7、#8主變壓器220kV側(cè)采用內(nèi)橋型接線，GIS中的斷路器分別具有兩組跳閘線圈，該兩套保護(hù)裝置分別動作于斷路器中的一組跳閘線圈。#7、#8主變壓器差動保護(hù)電流分別取自220kV斷路器側(cè)和橋聯(lián)側(cè)、110kV側(cè)、發(fā)電機(jī)10kV側(cè)、高廠變6kV側(cè)電流互感器的專用次級線圈，具體接入方式如圖1所示。

雙重化的保護(hù)采用同一廠家、相同原理和相同接線方式，對變壓器發(fā)生各類復(fù)雜故障時可靠切除故障和日常設(shè)備運行維護(hù)更加有利。

2 保護(hù)整定

2.1 差動速斷保護(hù)

整定原則：按躲過勵磁涌流，最嚴(yán)重外部故障時的不平衡電流及互感器飽和，并保證在最小運行方式下最小短路電流有足夠靈敏度整定。

2.2 啟動和報警值

差動啟動電流值：為防止運行中變壓器的CT短線和涌流造成誤動，按躲過變壓器額定負(fù)荷下的不平衡電流整定：

TA報警差流定值：按躲過最大負(fù)荷下由于CT誤差造成的不平衡電流和最大分接頭誤差。

2.3 比率差動定值

穩(wěn)態(tài)比率差動動作方程：

其中Ie為變壓器額定電流；

Im1.分別為變壓器各側(cè)電流；

Icdqd為穩(wěn)態(tài)比率差動起動定值；

Id為差動電流；

Ir為制動電流。

另外，變壓器220kV、110kV、發(fā)電機(jī)、高廠變各側(cè)后備保護(hù)均按照裝置技術(shù)說明書進(jìn)行整定。

3 結(jié)論

采用保護(hù)雙重化后，保護(hù)的運行方式變得靈活，但由于各類壓板較多，操作變得復(fù)雜，與傳統(tǒng)的主變保護(hù)有許多不同之處。

總而言之，石化電網(wǎng)#7、#8主變壓器采用保護(hù)雙重化后，增加了保護(hù)裝置運行的靈活性與可靠性，保護(hù)的出現(xiàn)是一種進(jìn)步。 從微機(jī)變壓器保護(hù)發(fā)展趨勢看，微機(jī)變壓器保護(hù)選擇雙主雙后、主后一體的配置，即保護(hù)功能由彼此獨立的不同CPU插件實現(xiàn)，出口跳閘回路分開，這種結(jié)構(gòu)和原則突出地體現(xiàn)了微機(jī)＝保護(hù)構(gòu)成的特點及優(yōu)越性，既多CPU并行處理，整體結(jié)構(gòu)緊湊，數(shù)據(jù)共享，又組屏相對簡單、回路清晰、對外連線簡單，投退方便、獨立性強(qiáng)，是今后主變微機(jī)保護(hù)發(fā)展的方向。

參考文獻(xiàn)

篇9

關(guān)鍵詞：變壓器，過電壓，保護(hù)措施

 

變壓器運行時，如果電壓超過它的最大允許工作電壓，稱為變壓器的過電壓。過電壓往往對變壓器的絕緣有很大的危害，甚至使絕緣擊穿。過電壓分為內(nèi)部過電壓和大氣過電壓兩種。輸電線路直接遭雷擊或雷云放電時，電磁場的劇烈變化所引起的過電壓稱為大氣過電壓(外部過電壓)；當(dāng)變壓器或線路上的開關(guān)合閘或拉閘時，因系統(tǒng)中電磁能量振蕩和積聚而產(chǎn)生的過電壓稱為內(nèi)部過電壓。變壓器的這兩種過電壓都是作用時間短促的瞬變過程。科技論文。內(nèi)部過電壓一般為額定電壓的3.0－4.5倍，而大氣過電壓數(shù)值很高，可達(dá)額定電壓的8－12倍，并且繞組中電壓分布極不均勻，端頭部分線匝受到的電壓很高。因此，必須采取必要的措施，防止過電壓的發(fā)生和進(jìn)行有效的保護(hù)。

過電壓在變壓器中破壞絕緣有兩種情況，一是將繞組與鐵心(或油箱)之間的絕緣高壓繞組與低壓繞組之間的絕緣(這些絕緣稱為主絕緣)擊穿；另一種是在同一繞組內(nèi)將匝與匝之間或一段繞組與另一段繞之間的絕緣(這些絕緣稱為縱絕緣)擊穿。由于過電壓時間極短，電壓從零上升到最大值再下降到零均在極短的時間內(nèi)完成，因而具有高頻振蕩的特性，其頻率可達(dá)100kHZ以上。在正常運行時，電網(wǎng)的頻率是50HZ，變壓器的容抗很大，而感擴(kuò)ωL很小，因此可以忽略電容的影響，認(rèn)為電流完全從繞組內(nèi)部流過。但對高頻過電壓波來說，變壓器的容抗變成很小，而感抗變成很大，此時電流主要由電容流過，所以必須考慮電容的影響。科技論文。考慮電容影響后，變壓器的分布參數(shù)電路（見后面圖1）。

其中：CFe——繞組每單位長度上的對地電容；C’——高低壓繞組之間每單位長度上的電容；Ct——繞組每單位長度上的匝間電容；L’——過電壓時繞組每單位長度上的漏電感；R’——繞組每單位長度上的電阻。

下面簡單說明兩種不同類型過電壓產(chǎn)生的原因：

1.內(nèi)部過電壓我市電網(wǎng)中，絕大多數(shù)是降壓變壓器，下面就以降壓變壓器空載拉閘為例說明內(nèi)部電壓產(chǎn)生的原因

根據(jù)變壓器參數(shù)的折算法可知，把二次側(cè)(低壓側(cè))電容折算到一次側(cè)(高壓側(cè))時，電容折算值為實際值的(1/K2)倍，所以二次側(cè)電容的影響可以略去不計。這就是說，空載時可以忽略二次側(cè)的影響。就一次繞組來說，由于每單位長度上的對地電容CFe是并聯(lián)的，故對地總電容為CFe=ΣCFe由于一次側(cè)單位長度上的匝間電容Ct是串聯(lián)的，故它的匝間總電容為Ct=1/(Σ1/Ct)在電力變壓器中，通常CFe＞＞Ct，所以定性分析時，匝間電容的影響也可略去不計。當(dāng)再忽略繞組電阻R1時，可得空載拉閘過電壓時的簡化等效電路（見后面圖2）：其中L1是一次繞組的全自感。把空載變壓器從電網(wǎng)上拉閘時，如果空載電流的瞬時值不等于零而是某一數(shù)值Ia，這時相應(yīng)的外施電壓瞬時值為Ua。于是在拉閘瞬間，電感L1中儲藏的磁場能量為1/2L1i2a，電容CFe上儲藏的電場能量為1/2CFeU2a。由于這時變壓器的電路是由電感L1和電容CFe并聯(lián)的電路，故在拉閘瞬間，回路內(nèi)將發(fā)生電磁振蕩過程。在振蕩過程中，當(dāng)某一瞬間電流等于零時，此時磁場能量全部轉(zhuǎn)化為電場能量，由電容吸收，電容上的電壓便升高到最大值Ucmax。當(dāng)不考慮能量損失時，根據(jù)能量守恒原理有CFeU2cmax= L1i2a＋CFeU2a故得上式表明，當(dāng)拉閘電流和電容上的電壓一定時，繞組的電感愈大，對地電容愈小，則拉閘時過電壓愈高。電力系統(tǒng)中，拉閘過電壓通常不超過額定電壓的3.0－4.5倍。

2.大氣過電壓大氣過電壓是輸電線路直接遭受雷擊或雷云放電時，電磁場的劇烈變化所引起的

當(dāng)輸電線路直接遭受雷擊時，雷云所帶的大量電荷(設(shè)為正電荷)通過放電渠道落到輸電線上，大量的自由電荷向輸電線路的兩端傳播，就在輸電線上引起沖擊過電壓波，稱為雷電波。雷電波向輸電線兩端傳播的速度接近于光速，持續(xù)的時間只有幾十微秒，電壓由零上升到最大值的時間只有幾微秒。雷電波的典型波形為曲線由零上升到最大值這一段稱為波頭，下降部分稱為波尾。如果把波頭所占時間看成是周期波的四分之一周期，則雷電波可看成是頻率極高的周期性波。這樣，當(dāng)過電壓波到達(dá)變壓器出線端時，相當(dāng)于給變壓器加上了一個頻率極高的高電壓。這一瞬變過程很快，一開始，由于高頻下，ωL很大的，1/ωC很小，電流只從高壓繞組的匝電容和對地電容中流過。由于低壓繞組靠近鐵心，它的對地電容很大，(即容抗很小)，可近似地認(rèn)為低壓繞組接地。科技論文。可雷電波襲擊時，沿繞組高度上的電壓分布取決于匝間電容Ct和對電容CFe的比例。在一般情況下，由于兩種電容都存在，過電壓時，一部分電流由對地電容分流，故每個匝間電容流的電流不相等，上面的匝間電容流過的電流最大愈往下面則愈小，隨著電壓沿繞組高度的分布變?yōu)椴痪鶆颍娤聢D：(圖3是過電壓波加在變壓器兩端的電壓)從圖中可見，起始電壓分布很不均勻，靠近輸電線A端的頭幾匝間出現(xiàn)很大的電壓梯度，因此，在頭幾個線匝里，匝間絕緣和線餅之間的絕緣都受到很大的威脅，這時最高匝間電壓可能高達(dá)額定電壓的50－200倍。

3.過電壓保護(hù)為了防止變壓器繞組絕緣在過電壓時被擊穿，必須采取適當(dāng)?shù)倪^電壓保護(hù)措施，目前主要采用下列措施

3.1避雷器保護(hù)

在變壓器的出線端裝設(shè)避雷器，當(dāng)雷電波從輸電線侵入時，避雷器的保護(hù)間隙被擊穿，過電壓波對地放電，這樣雷電波就不會侵入變壓器，從而保護(hù)了變壓器。

3.2加強(qiáng)絕緣

除了加強(qiáng)變壓器高壓繞組對地絕緣外，針對雷電波作用的特性，還要加強(qiáng)首端及末端部分線匝的絕緣，以承受由于起始電壓分布不均勻而出現(xiàn)的較高的匝間電壓。這種方法效果有限，而且加厚絕緣使散熱困難，同時減少了匝間電容，增大了匝間電壓梯度。目前只在35kV及以下的變壓器中采用。

3.3增大匝間電容

匝間電容相對于對地電容愈大時，則電壓的起始分布愈均勻，電壓梯度越小，因此增加匝間電容是有效的過電壓保護(hù)措施。過去常采用加裝靜電板或靜電屏的方法，現(xiàn)在在110kV以上的高壓變壓器上，廣泛采用糾結(jié)式線圈。糾結(jié)式線圈制造工藝簡單，不增加材料，與連續(xù)式線圈相比能顯著增大匝間電容，所以現(xiàn)在高壓大型電力變壓器的高壓繞組大多數(shù)采用了這種繞線法。結(jié)束語造成變壓器過電壓的原因多種多樣，針對不同的過電壓，有不同的過電壓保護(hù)措施。在實際工作中，我們應(yīng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上的全面研究，選擇有效的過電壓保護(hù)措施，確保變壓器的安全穩(wěn)定運行。

篇10

關(guān)鍵詞：城市地鐵；供電系統(tǒng)；變壓器故障

中圖分類號：U231文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A

地鐵是靠電力牽引的電動列車，地鐵上的一些輔助設(shè)施如照明、空調(diào)、通風(fēng)、排水、通信、自動扶梯和防災(zāi)報替等，都依靠電能才能運行，而電能是靠供電系統(tǒng)提供的，電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備就是變壓器，一旦發(fā)生故障后果將不堪設(shè)想。因此，本課題通過對地鐵供電系統(tǒng)變壓器故障分析和研究，找出其中的薄弱環(huán)節(jié)，摸索總結(jié)出系統(tǒng)中一定的故障規(guī)律，以便指導(dǎo)地鐵的日常維護(hù)來確保地鐵安全可靠地運行。

1 地鐵電力系統(tǒng)主要能源

1.1 高壓供電

1.3 混合供電方式

即集中式和分散式兩者結(jié)合的供電方式，其中以集中式供電方式為主，分散供電方式為輔，兩者的完美結(jié)合使供電系統(tǒng)更加完善、更加可靠。

1.4 地鐵內(nèi)部供電

地鐵內(nèi)部供電是由牽引和動力照明的供電系統(tǒng)組成，首先將牽引變電所產(chǎn)生的三相高壓交流電轉(zhuǎn)換成適合實際需要的低壓直流電，然后再經(jīng)過饋電線送到接觸網(wǎng)上，最后就可以供地鐵車輛使用。像車站和區(qū)間的各類照明、風(fēng)機(jī)、扶梯、信號等自動化設(shè)備都需要依賴此方式供電才能運行。

2 變壓器故障分析與保護(hù)

2.1 故障類型

內(nèi)部故障：包含相間、單相接地和繞組匝間三種短路方式。這些故障帶來的危害非常大，發(fā)生故障產(chǎn)生的高溫電弧很容易燒毀鐵芯，而且使變壓器的油絕緣因受熱分解生成大量的氣體，從而引發(fā)油箱爆炸。

2.2 變壓器保護(hù)

為避免這些故障的發(fā)生就需要對變壓器進(jìn)行保護(hù)，具體實施方法如下：

（1）瓦斯保護(hù)：適用于高于0.8MVA油浸式變壓器和高于0.4MVA戶內(nèi)變壓器保護(hù)，瓦斯保護(hù)可防止繞組的相間短路和匝間短路故障的發(fā)生，變壓器油絕緣因受熱分解產(chǎn)生大量氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，通過反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動的速度構(gòu)成瓦斯保護(hù)。

（2）縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)：此方法可避免變壓器繞組和引出線的相間短路、中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組短路、引線接地短路以及繞組匝間短路問題。裝設(shè)差動保護(hù)適用于并列運行變壓器（6.3MVA以上）和單獨運行的變壓器（含10MVA及10MVA以上）也適用于6.3MVA及以上的廠用變壓器，而對于變壓器（10MVA以下）過流大于0.5時則采用電流速斷進(jìn)行保護(hù)。

（3）安裝過電流保護(hù)可以把因相間短路所造成的過電流等問題進(jìn)行有效地解決，還可以當(dāng)成縱差保護(hù)及瓦斯的后備保護(hù)措施。一般為變壓器選取在反應(yīng)相間上短路電流加強(qiáng)時會做出動作的那種電流保護(hù)當(dāng)作后備保護(hù)措施。同時如果安裝阻抗保護(hù)、復(fù)合電壓在啟動時過電流保護(hù)、過電流保護(hù)、負(fù)序時過電流保護(hù)與低壓啟動時過電流保護(hù)可較好達(dá)到其對靈敏度的需求。

（4）對大于110kV的中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序電流對其進(jìn)行保護(hù)。在裝設(shè)過程中要注意其電流的大小和系統(tǒng)中變壓器中性點接地臺數(shù)和位置關(guān)系，從而有效避免大接地電流系統(tǒng)中單項和兩相接地所發(fā)生的短路現(xiàn)象。

（5）裝設(shè)過勵磁保護(hù)：勵磁涌流對變壓器的危害性不大，這種沖擊電流發(fā)生的時間相當(dāng)短暫，帶來的影響可忽略不計，但對變壓器進(jìn)行多次連續(xù)合閘充電所帶來的大電流沖擊對繞組間的機(jī)械力作用會帶來影響，一般會造成該固定物松動。同時，勵磁通流還能引起變壓器的差動保護(hù)，其發(fā)生的故障類型較多，按照回路進(jìn)行劃分可分為電路故障、油路故障和磁路故障。以變壓器所構(gòu)成主體結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，可將故障劃分成鐵芯、繞組、附件及油質(zhì)四種故障形式。

3地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的保護(hù)

3.1電流速斷保護(hù)與縱聯(lián)差動保護(hù)

我們通過對變壓器安裝電流速斷保護(hù)或者縱聯(lián)差動保護(hù)，來解決變壓器中性點直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線接地短路、引出線和繞組造成的相間短路以及繞組匝間短路等故障。一般來說，電流速斷保護(hù)應(yīng)安裝在過流時限大于0.5s的10MVA以下變壓器；縱聯(lián)差動保護(hù)應(yīng)安裝在10MVA及以上單獨運行的變壓器和6.3MVA以上并列運行的變壓器。縱聯(lián)差動保護(hù)包括在暫態(tài)情況下、穩(wěn)態(tài)情況下、帶制動特性的差動保護(hù)。縱聯(lián)差動保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)變壓器流出電流和隔斷流入的相量差。

3.2瓦斯保護(hù)

變壓器保護(hù)中的瓦斯保護(hù)是指改變變壓器油箱內(nèi)部氣體的流動速度和數(shù)量對變壓器進(jìn)行保護(hù)，防止變壓器出現(xiàn)各種故障。我們需要對戶內(nèi)的0.4MVA以上變壓器和戶外0.8MVA及以上的油浸式變壓器安裝瓦斯保護(hù)裝置，從而解決變壓器油箱內(nèi)部各種油面降低和短路故障等問題。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點主要有靈敏度高、動作迅速、接線安裝簡單，可以直接反映變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。不能直接反映油箱以外的引出線及套管等部位上發(fā)生的故障是瓦斯保護(hù)最主要的缺點。因此，作為變壓器的主要保護(hù)措施之一的瓦斯保護(hù)，與縱聯(lián)差動保護(hù)相互補充、相互配合，及時有效地解決變壓器的各種故障問題。

3.3過電流保護(hù)

變壓器保護(hù)中的過電流保護(hù)主要作為縱聯(lián)差動、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)措施，一般安裝在反應(yīng)外部相間短路引起的過電流問題。為滿足靈敏度要求，可安裝低壓啟動的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、過電流保護(hù)、負(fù)序過電流保護(hù)以及阻抗保護(hù)，選用較大的反應(yīng)相間短路電流而造成的過電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)措施。

3.4過勵磁保護(hù)

在變壓器保護(hù)中安裝過勵磁保護(hù)是為了解決變壓器中的過勵磁問題。由于勵磁涌流造成的沖擊電流存在的時間很短，因此其對變壓器傷害不大，此外，勵磁涌流有可能引起變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)動作。顯而易見，我們不宜多次連續(xù)合閘來對變壓器進(jìn)行充電，因為繞組間的機(jī)械力作用會因為大電流的多次沖擊而逐漸造成其固定物松動，引起故障。

4 變壓器故障解決方法

（1）對三相電壓進(jìn)行定期檢查，如發(fā)現(xiàn)電壓嚴(yán)重失衡，要立刻采取正確措施對其進(jìn)行調(diào)整，還要對變壓器的油位、油色和溫度及時檢查，以防止?jié)B漏。呼吸器里干燥劑一旦發(fā)生顏色變化要立刻更換。

（2）采取正確的防污措施對配電變壓器進(jìn)行保護(hù)，安裝配套的套管防污帽和及時清理變壓器污垢，檢查管道是否有閃絡(luò)放電現(xiàn)象。避免斷線、脫焊和斷裂的情況發(fā)生，還要對接地電阻進(jìn)行定期遙測。

（3）配電變壓器在拆除過程中有螺桿發(fā)生轉(zhuǎn)動的情況，需嚴(yán)格處理，在確保無誤的情況下才可投運。取用銅鋁過渡線夾二次導(dǎo)線的接線方式一定要合理選擇，用導(dǎo)電膏涂抹于接觸面，使接觸面積增大，導(dǎo)電能力增強(qiáng)，減少發(fā)熱引起氧化。

（4）配電變壓器初步側(cè)裝避雷針，一定要選擇合格的避雷器，并定期對避雷器的預(yù)防性進(jìn)行試驗，減少雷擊諧振給變壓器帶來過電壓的現(xiàn)象，對電感設(shè)備配備相對多的變壓器（100kVA以上）其上層油溫控制在85℃以下。

（5）損壞變壓器的原因很多，二次短路的發(fā)生是其損壞的直接因素。因此，對配電變壓器的熔絲選擇很關(guān)鍵，其額定電流應(yīng)在1.2～1.5之間，即便是因低壓而產(chǎn)生短路，熔絲對變壓器起到關(guān)鍵保護(hù)作用。

（6）當(dāng)變壓器的三相負(fù)載電流、電壓都不平衡時，應(yīng)視為最大電流的負(fù)荷。若高于額定電流25%時，要將負(fù)荷進(jìn)行三相間的重新分配。

5 結(jié)語

綜上所述，只要定期對設(shè)備進(jìn)行巡視檢查，嚴(yán)格遵守規(guī)章制度來辦事，做好本職以內(nèi)的工作，熟練掌握地鐵變壓器故障產(chǎn)生的諸多原因，做到日常維護(hù)、人人保護(hù)的原則，就可以減少或避免變壓器故障的產(chǎn)生，從而對地鐵安全可靠的運營提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 何首賢，葛廷友，姜秀玲.供配電技術(shù)[M].北京：水利電力出版社，2005.

[2] 劉娜，梁國棟，王劉芳，等.電力變壓器故障模式的分析及危害評估[J].高電壓技術(shù)，2003.