变压器运行的安全与继电保护探析

发布日期：2017-08-21 21:21 来源：http://www.whfanke.com 点击：

变压器运行的安全与继电保护探析

1 变压器的常见问题

　　变压器的正常运行是电力系统安全运行的保证。对于变压器，故障主要分为两种，外部和内部。油箱外部的故障主要是不同相间线路短路和接地短路。而油箱内部的安全隐患是指线圈间的相间短路，接地短路以及线圈内部铁芯的损坏。短路时常会引起电弧的产生，这样可能融化线圈外部绝缘皮，破坏内部铁芯，甚至由于线圈外绝缘皮受热之后的化学分解产生的气体导致邮箱的爆炸，造成重大安全事故。因此，当变压器运行出现问题时，应当立即采取措施将变压器从电力系统中切断隔离，再进行相应的维修。根据以往的经验，油箱外部的线圈间的短路以及接线短路是主要的故障形式，其他故障相对来说比较少见。

　　对于变压器来说，除了上述故障还存在着不稳定运行状况，主要包括油箱外部短路造成的过大电流，负荷过大引起的过负载，由于变压器冷却装置出现问题引起的过热等。由于不稳定运行状态会导致线圈和内部铁芯过热，因此针对变压器的运行故障和不稳定运行，继电保护随时监测变压器运行情况，根据相应故障，分析其故障类型，报告检测人员及时发现并相应的采取保护措施，维护电力系统的正常运行。

　　2 变压器的保护措施

　　由于变压器灵敏程度的局限性，变压器发生的某些较轻微的故障可能不会被监测到，作为补偿监测，变压器还需要设置其他监测指标（例如温度，油，气等）作为非电量保护装置。另外，针对变压器的不稳定运行状态，由于过热也可能造成变压器的损坏，也需要针对性的设计保护装置。根据电力运行与设计规范，变压器主要有以下保护措施。

　　2.1 瓦斯保护

　　瓦斯保护是保护变压器内部故障的主要方式，其主要针对变压器、线圈间短路、铁芯损坏、线圈短路及绝缘性能下降和变压油减少等故障。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧使线圈包皮发生化学反应导致材料分解并产生大量的气体，由于气体的冲击作用，会产生油流冲击油枕，瓦斯继电器根据变压器内部的油位来进行继电保护，瓦斯保护还被称为气体保护。

　　瓦斯保护还分为“轻瓦斯”和“重瓦斯”两类，轻瓦斯是指变压器内部过热导致油温上升，产生一定量的气体，充聚于继电器内，当达到监测浓度时继电器触发，将变压器隔断。重瓦斯是指变压器发生严重短路时对变压器内部的介质油产生冲击，使油回流冲向继电器挡板，将变压器跳闸隔开。当变压器轻瓦斯保护动作后，需要尽快查明原因，并做好记录和及时向上级汇报。当重瓦斯保护后，需要全面检查变压器外部，并测量变压器绝缘电阻，进行零起升压试验，在恢复使用时，必须投入差动保护。

　　瓦斯保护的优点在于动作迅速，灵敏可靠而且结构简单，但是它存在局限性，无法检测油箱外部电路的故障。有时瓦斯保护也会由于某些原因出现轻瓦斯动作等误操作。

　　2.2 差动保护

　　差动保护是通过输入到变压器两端CT的电流矢量差，当达到系统设定的阀值时发出信号启动断路元件。将CT接在变压器两端，差动保护将变压器看成节点，当正常使用时流进和流出的电流相等，若差动电流大于设定值，则报警启动相应动作，将变压器断开电路。

　　由于变压器一、二次电压电流量不一样，各有各的相位，CT也具有各自的特性，电源两侧亦具有励磁电流，都可能造成额外电流输入到继电器。通过采用D级电流互感器作为变压器差动保护CT，可以在一定程度上降低稳定情况下的不平衡电流。由于不稳定电流的存在，差动保护继电器可以设置10%左右的误差值。

　　差动保护的优点在于原理简单、监测指标为电气量、保护范围明确、动作执行迅速。差动保护的缺点是不能够及时对变压器内部轻微的线圈间间短路问题作出反应。

　　2.3 复压闭锁过流保护

　　复压闭锁过流保护主要是解决变变压器内部隐患以及变压器线圈电流过大的故障。复压闭锁启动装置由低电压继电器和滤过式负序电压继电器组成。通过在过流保护装置里加入监测元件，当系统出现问题时电流增大，电压降低，由此产生的电流超过过流设定值且电压低于复压定值保护时采取保护动作。复压闭锁过流保护可以减少误操作，避免变压器过载时的误动作（例如启动过载），提高系统灵敏度和稳定性。