淺談10kV站用變壓器常見故障及保護定值的整定

【摘 要】本文主要分析了10kV站用變壓器的常見故障及非正常運行狀態(tài)、并對變壓器的保護種類及定值整定進行了探討。

【關鍵詞】淺談；變壓器；故障；保護定值；整定

0.引言

10kV站用變壓器是變電站中十分重要的供電設備，是保證變電站安全可靠地輸送電能的一個必不可少的環(huán)節(jié)，它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響。本文對10kV站用變壓器的常見故障及非正常運行狀態(tài)、10kV站用變壓器的保護配置和動作處理進行了分析，并探討了10kV站用變壓器保護定值的整定計算。

1.10kV站用變壓器的常見故障及非正常運行狀態(tài)

1.1電力變壓器的常見故障

可分為變壓器油箱內部故障和油箱外部故障兩大類。內部故障，指油箱內部各種故障，包括相間短路，繞組匝間短路和單相接地故障等，外部故障指引出線絕緣套管間的相間短路和單相接地故障等，具體分為以下四種：

（1）芯體故障。各部分絕緣老化、繞組層間、匝間發(fā)生短路，銅線質量不好形成局部過熱，線圈絕緣受潮，系統(tǒng)短路使繞組造成的機械損傷及沖擊電流造成的機械損傷等。

（2）變壓器油故障。絕緣油因高溫運行而氧化，吸收空氣中的水份造成電氣絕緣性能下降；油泥沉積阻塞油道使散熱性能變壞；油絕緣降低造成閃絡放電等。

（3）磁路故障。芯體絕緣老化，穿芯螺絲或軛夾件碰接鐵芯，壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲，鐵芯接地不良形成間歇性靜電放電，鐵芯安裝不良造成空洞聲及芯片疊裝不良造成鐵損增加等。

（4）分接頭故障。分接頭接觸不良而局部過熱、分接頭之間因油泥造成相間短路或表面閃絡。

（5）油箱漏油。

（6）油溫指示失靈。

（7）防爆管故障使油受潮。

1.2 變壓器的不正常運行狀態(tài)

（1）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。

（2）由于負荷超過額定容量引起的過負荷。

（3）由于漏油等原因引起的油面降低。

（4）由于變壓器額定工作時的磁通密度相當接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓的作用下，還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。

2.10kV站用變壓器的保護配置及動作處理

對于10kV站用變壓器來說，通常裝設有過電流保護、電流速斷保護，如過電流保護的動作時間不大于0.5s，可不裝設電流速斷保護。

2.1定時限過電流保護

變壓器的定時限過電流保護是指起動電流按照躲開最大負荷電流來整定的一種保護。它在正常運行時不動作，而在有故障時，則反應電流的增大而動作。當變壓器由于定時限過電流保護動作跳閘時，首先應解除音響，然后詳細檢查有無越級跳閘的可能，檢查各出線斷路器的保護裝置的動作情況，如查明是因出線故障引起的越級跳閘，則應拉開該出線斷路器，將變壓器投入，并恢復負荷送電；若查不出明顯故障征象時，則變壓器可在空載的情況下試投一次，正常后再恢復負荷送電，若檢查發(fā)現(xiàn)變壓器本體有明顯的故障跡象時，在解除故障前嚴禁合閘送電。

2.2速斷保護

在滿足供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，用戶供電可靠性條件下，總希望在故障發(fā)生瞬間，保護能迅速動作，電流速斷保護就是反應于增大而瞬間動作的一種保護。它的主要優(yōu)點是簡單可靠，動作迅速。

當變壓器的速斷保動作于跳閘時，如有備用變壓器，應首先將備用變壓器投入，然后對速斷保護范圍內各部分進行檢查： 檢查變壓器套管是否完整，連接變壓器的母線上是否有閃絡的痕跡。另一方面檢查電纜頭是否有損傷，電纜是否有移動的現(xiàn)象。若檢查結果沒有上述現(xiàn)象，則應查明變壓器內部是否有故障。當變壓器內部有損傷時，則不允許將變壓器合閘送電。

3.10kV站用變壓器繼電保護定值的整定

在供電中變壓器保護定值整定計算準確與否，不僅對電網(wǎng)的安全、可靠運行，而且對企業(yè)的正常生產(chǎn)都有不可忽視的影響。因此，在確定其整定值時，除要考慮與電網(wǎng)保護的選擇性要求和變壓器的正常過負荷外，還要考慮在最大負荷情況下，起動較大容量電動機時，其起動電流不致于引起保護誤動作。下面主要介紹變壓器的速斷保護。

速斷保護定值整定的計算：

電流速斷保護定值的整定計算原則是：一方面要滿足系統(tǒng)保護的選擇性要求，在保護區(qū)域內發(fā)生短路故障時，能快速、準確切出故障電源；另一方面要能躲過較大容量電動機起動時的起動電流和其他原因引起的瞬間過負荷。一般情況下，能滿足前者的要求已能滿足后者的要求。為減輕計算工作量，確保定值的準確性和實用性，根據(jù)多年經(jīng)驗，使用了一種更為簡單的計算方法。

（1）變壓器負荷中無大容量電動機時：

因為變壓器負荷中無大容量電動機，負荷較平穩(wěn)，此時繼電器一次動作電流的保護整定值：Idz = Ke KHI1

式中： Ke —可靠系數(shù)，取1.2～1.5。

KH—繼電器可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.4～1.6；GL型繼電器取1.8～2.0。

I1—變壓器一次測計算電流，一般取1.5～2.0倍變壓器額定電流。

（2）變壓器負荷中具有較大容量電動機時：

由于變壓器負荷具有較大容量電動機，因此必須考慮電動機起動時產(chǎn)生較大的起動電力對繼電器運行的影響。根據(jù)前面的計算式，則有：Idz =KeKH（Imax+Ist）。

式中： Imax—電動機起動前變壓器擁有的最大負荷電流。

Ist—電動機起動電流。

為此，整定值的計算則決定于Imax、Ist 兩個電流取值。一般情況下，Ist可以認為是變壓器的最大負荷電流值減去電動機的額定電流值，而變壓器的最大負荷電流可根據(jù)負荷計算或觀察負荷運行結果取得。對于Ist則可以這樣近似選取：

籠型異步電動機： （6～7）IN。

繞線型異步電動機： （4～5）IN。

同步電動機： （315～415）IN。

減壓起動的籠型異步電動機： （3～4）IN。

IN為電動機的額定電流。

根據(jù)以上方法計算的保護整定電流值實際上是最低的整定電流值。它在正常運行情況下保護不會動作。而在發(fā)生任何一種短路故障情況下，均能可靠保護動作。

電動機起動電流倍數(shù)是整定計算中的一個重要因素。一般重載起動電動機取大值；輕載起動電動機取小值。

4.結束語

站用電交流系統(tǒng)為主變壓器提供冷卻電源，為斷路器提供儲能電源，為隔離開關提供操作電源，為直流系統(tǒng)提供交流電源，而且還為站內的照明、生活用電以及檢修等提供交流電源。保證安全可靠而不間斷地供電，是站用變壓器安全運行的首要任務。如果站用變壓器出現(xiàn)故障將使站用電源消失，將嚴重影響變電站設備的正常運行，甚至引起系統(tǒng)停電和設備損壞事故，因此我們必須十分重視站用變壓器的安全運行，正確分析10kV站用變壓器的常見故障及非正常運行狀態(tài)，熟練掌握站用變壓器的保護配置及動作處理，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。 [科]

【參考文獻】

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