談地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器保護(hù)及故障解決

摘要：隨著不斷加快的社會(huì)發(fā)展節(jié)奏，城市軌道交通不斷的發(fā)展，人們之間的距離也在不斷被拉近。地鐵供電系統(tǒng)對(duì)我國(guó)軌道交通的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，其中變壓器在地鐵供電系統(tǒng)中占有重要的地位，因此地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的保護(hù)和故障處理就顯得尤為重要。文章就地鐵供電系統(tǒng)中變壓器常見(jiàn)的故障進(jìn)行深入分析，并提出變壓器的保護(hù)試驗(yàn)與解決措施，為地鐵供電系統(tǒng)的工作人員提供技術(shù)參考，為人們的出行提供更加安全的保障。

關(guān)鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；變壓器保護(hù)；油箱；電流速斷保護(hù)；縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)；瓦斯保護(hù)；過(guò)電流保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2013）01-0070-03

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們出行的交通方式也逐漸發(fā)生了改變。如今，便捷的交通工具拉近了人與人之間的距離，讓我們的生活節(jié)奏更加歡快。交通工具的發(fā)展至今經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的變化過(guò)程，從傳統(tǒng)的畜力交通工具到近代的人力交通工具，再到現(xiàn)代高速發(fā)達(dá)的機(jī)械交通工具，這經(jīng)過(guò)了一個(gè)個(gè)轉(zhuǎn)變的發(fā)展過(guò)程，尤其是現(xiàn)代交通工具凝聚了眾多科學(xué)家的心血。

1地鐵供電系統(tǒng)概述

地鐵作為一種現(xiàn)代交通工具，其運(yùn)行的動(dòng)力來(lái)源是電能。供電系統(tǒng)具備經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行靈活安全、操作方便、供電可靠等原則，此外，在接線方式上還應(yīng)該具有發(fā)展的可能性。地鐵供電系統(tǒng)作為供電系統(tǒng)的一個(gè)子系統(tǒng)，也必須符合這樣的原則。另外，地鐵中的輔助設(shè)備，如排水、通風(fēng)、防災(zāi)警報(bào)、照明、信號(hào)、通信、自動(dòng)扶梯、空調(diào)等，都必須依靠電力系統(tǒng)供電才能得以運(yùn)行。變壓器作為供電系統(tǒng)中各級(jí)電壓變換的裝置，對(duì)于整個(gè)電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是一個(gè)不可或缺的組成部分，因此對(duì)變壓器的維護(hù)也就顯得尤為重要。

2地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的常見(jiàn)故障

油箱外部故障和油箱內(nèi)部故障是變壓器故障的兩種類型。變壓器油箱外部最常見(jiàn)的故障有油箱外部接地故障、套管與引線處產(chǎn)生各種相間短路等。而變壓器油箱內(nèi)部常見(jiàn)故障主要包括三種情況：?jiǎn)蜗嘟拥囟搪贰⒗@組的匝間短路和相間短路。對(duì)變壓器來(lái)講，油箱內(nèi)部故障具有極大的危害性，鐵芯和繞組會(huì)被油箱內(nèi)部故障引起的高溫電弧燒毀。不僅如此，變壓器油絕緣也會(huì)由于油箱內(nèi)部故障導(dǎo)致受熱分解，進(jìn)而產(chǎn)生大量氣體，從而導(dǎo)致變壓器油箱爆炸，其后果不堪設(shè)想。

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(dòng)保護(hù)

我們通過(guò)對(duì)變壓器安裝電流速斷保護(hù)或者縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，來(lái)解決變壓器中性點(diǎn)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(lái)說(shuō)，電流速斷保護(hù)應(yīng)安裝在過(guò)流時(shí)限大于0.5s的10MVA以下變壓器；縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)應(yīng)安裝在10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器和6.3MVA以上并列運(yùn)行的變壓器。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)包括在暫態(tài)情況下、穩(wěn)態(tài)情況下、帶制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)。縱聯(lián)差動(dòng)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(dòng)速度和數(shù)量對(duì)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(duì)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(wèn)題。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)主要有靈敏度高、動(dòng)作迅速、接線安裝簡(jiǎn)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(diǎn)。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(dòng)保護(hù)相互補(bǔ)充、相互配合，及時(shí)有效地解決變壓器的各種故障問(wèn)題。

3.3過(guò)電流保護(hù)

變壓器保護(hù)中的過(guò)電流保護(hù)主要作為縱聯(lián)差動(dòng)、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(guò)電流問(wèn)題。為滿足靈敏度要求，可安裝低壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序過(guò)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(guò)電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)措施。

3.4過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

在變壓器保護(hù)中安裝過(guò)勵(lì)磁保護(hù)是為了解決變壓器中的過(guò)勵(lì)磁問(wèn)題。由于勵(lì)磁涌流造成的沖擊電流存在的時(shí)間很短，因此其對(duì)變壓器傷害不大，此外，勵(lì)磁涌流有可能引起變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作。顯而易見(jiàn)，我們不宜多次連續(xù)合閘來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行充電，因?yàn)槔@組間的機(jī)械力作用會(huì)因?yàn)榇箅娏鞯亩啻螞_擊而逐漸造成其固定物松動(dòng)，引起故障。

3.5零序電流保護(hù)

變壓器保護(hù)中的零序電流保護(hù)可以作為變壓器相鄰元件短路的后備保護(hù)和主保護(hù)的后備保護(hù)措施，主要是為了解決反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路的問(wèn)題。一般來(lái)說(shuō)，零序電流保護(hù)主要安裝在110kV以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器。如果大接地電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路的故障，此時(shí)系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的位置和臺(tái)數(shù)直接影響到零序電流的大小和分布。

4解決地鐵供電系統(tǒng)中變壓器故障的措施

通過(guò)大量的實(shí)例分析以及對(duì)運(yùn)營(yíng)中的故障進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在平時(shí)的監(jiān)測(cè)中嚴(yán)格按照規(guī)章制度辦事，加大巡查力度，加強(qiáng)維護(hù)變壓器設(shè)備，可以完全避免地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的部分故障。只要做到平時(shí)工作細(xì)致，我們的工作人員富有責(zé)任心，完全可以消滅變壓器中萌芽狀態(tài)的故障。對(duì)供電系統(tǒng)中變壓器故障的解決措施如下：

4.1定期清理配電變壓器上的污垢

在監(jiān)測(cè)過(guò)程中，如果發(fā)現(xiàn)配電變壓器上存在污垢，要立即采取一定的防污措施。對(duì)變壓器外面的檢查要注意檢查套管接地是否良好，有無(wú)脫焊、斷線、斷裂現(xiàn)象，有無(wú)閃絡(luò)放電，并且要定期遙測(cè)接地電阻和及時(shí)安裝套管防污帽。

4.2保持完好的避雷器裝置

要對(duì)避雷器裝置進(jìn)行定期預(yù)防性試驗(yàn)，可以減少由于雷擊諧振而引起的過(guò)電壓損壞變壓器的可能性，從而及時(shí)更換不符合標(biāo)準(zhǔn)的避雷器裝置。由于變壓器的上層有較多電感設(shè)備，所以我們要控制油溫和控制100kVA以上容量，一般變壓器的上層油溫在85℃以下，最高不得超過(guò)95℃。上層油溫在不超過(guò)允許值，日負(fù)荷系數(shù)小于1的情況下，可以按正常過(guò)負(fù)荷的規(guī)定運(yùn)行，但是變壓器必須不能長(zhǎng)時(shí)間過(guò)負(fù)荷運(yùn)行，避免發(fā)生故障。

4.3嚴(yán)格檢查螺桿的轉(zhuǎn)動(dòng)情況

在拆裝配電變壓器過(guò)程中，務(wù)必要嚴(yán)格檢查和處理發(fā)現(xiàn)的螺桿轉(zhuǎn)動(dòng)情況，要在確認(rèn)螺桿無(wú)轉(zhuǎn)動(dòng)情況后，變壓器才能投入正常的運(yùn)行中。此外，工作人員還要合理選擇二次側(cè)導(dǎo)線的接線方式。為了減少變壓器的氧化發(fā)熱，增大導(dǎo)電能力與接觸面積，工作人員要在接觸面上涂導(dǎo)電膏。

4.4平衡三相電壓

如果變壓器的三相電壓發(fā)生嚴(yán)重失衡，將導(dǎo)致變壓器無(wú)法運(yùn)行，甚至將導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。所以要定期檢查三相電壓是否平衡，如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)失衡，應(yīng)立即采取調(diào)整措施。此外，必須同時(shí)經(jīng)常檢查呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無(wú)發(fā)生變化，如呼吸器內(nèi)的干燥劑已經(jīng)失效，要及時(shí)更換干燥劑；檢查變壓器的溫度、油色、油位；檢查變壓器油箱有無(wú)滲漏現(xiàn)象。

4.5保持變壓器三相負(fù)載平衡運(yùn)行

如果不能保持變壓器三相負(fù)載平衡運(yùn)行，將會(huì)造成變壓器三相電流的不平衡，與此同時(shí)，變壓器的三相電壓也將達(dá)不到平衡狀態(tài)。對(duì)于三相負(fù)載不平衡運(yùn)行的變壓器，應(yīng)視為最大電流的負(fù)荷，應(yīng)將變壓器的負(fù)荷在三相間重新分配。

5結(jié)語(yǔ)

地鐵工程中最重要的系統(tǒng)之一就是地鐵供電系統(tǒng)，它的任務(wù)主要是提供地鐵列車和各種輔助設(shè)備的電能。地鐵供電系統(tǒng)是否安全，直接關(guān)系著運(yùn)營(yíng)人員、乘客、設(shè)備、行車等多個(gè)方面的安全。因此，對(duì)地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器的保護(hù)就顯得尤為重要。除了上面所說(shuō)的對(duì)變壓器故障的監(jiān)測(cè)、保護(hù)和故障解決措施之外，加強(qiáng)科技的創(chuàng)新以及提高工作人員的技術(shù)水平，都是保障地鐵供電系統(tǒng)得以發(fā)展的重要力量。

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作者簡(jiǎn)介：王志宏（1984-），男，廣東深圳人，深圳市地鐵集團(tuán)有限公司助理工程師，研究方向：電器工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：周瓊）