感溫元件在主變內(nèi)部故障保護中的應用研究

孫豪杰+周建成

摘要瓦斯保護是變壓器的主保護，它對變壓器的安全運行起著非常重要的作用。而變壓器運行時的溫度控制，是瓦斯保護，乃至整個變壓器保護過程及其關鍵的影響因素。文章介紹了瓦斯保護用于主變內(nèi)部故障保護的工作原理和優(yōu)勢，結合實際情況具體闡述了感溫元件在瓦斯保護中的應用。

關鍵詞變壓器；主變內(nèi)部故障；主變保護；感溫元件

中圖分類號：TM772 文獻標識碼：A 文章編號：1671-7597（2014）11-0113-01

瓦斯保護是變壓器繼電保護中的主保護，它能有效地反應變壓器的內(nèi)部故障，對變壓器的安全運行起到至關重要的作用。雖然，瓦斯保護具有結構簡單、動作迅速和靈敏可靠的優(yōu)點，但是瓦斯保護也不可避免地會因一些特殊因素干擾而產(chǎn)生誤動作。因此，在主變內(nèi)部故障的保護中應用感溫元件，作為瓦斯保護動作的判據(jù)具有非常重要的意義。

1主變內(nèi)部故障的保護

1.1 主變保護的定義

主變，其實就是指一個單位或者一個變電站的總降壓變壓器，而其他作為配電使用的變壓器則一般被稱為配電變壓器。主變的容量一般都比普通的配電變壓器大，在實際的使用和運行過程中常常會因為各種環(huán)境因素或者變壓器自身的缺陷而導致很多內(nèi)部故障的發(fā)生，例如：變壓器內(nèi)部多相短路、匝間短路、匝間與鐵芯或外皮短路等短路現(xiàn)象；因使用時間過長、電線發(fā)熱而導致的鐵芯故障；以及分接開關接觸不良或?qū)Ь€焊接不良。因此，主變的保護就需要可靠性更高的工作才能完成。而瓦斯保護不僅能反映變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，還能有效反映不嚴重的匝間短路及鐵芯故障。此外，當變壓器內(nèi)部進入空氣時，瓦斯保護也能有所反映。所以，瓦斯保護是最重要的主變保護措施之一，對變壓器的安全運行有非常重要的作用。

1.2 瓦斯保護

1）瓦斯保護的定義。瓦斯保護，是變壓器油箱內(nèi)繞組短路故障及異常的主要保護，也稱非電量保護。瓦斯保護具有結構簡單、動作迅速和靈敏度高的優(yōu)點。其工作原理是：當主變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，在故障點會相應產(chǎn)生有電弧的短路電流，油箱內(nèi)局部過熱，促使變壓器油分解并產(chǎn)生氣體，即瓦斯。瓦斯從油箱向油枕部位流動，沖擊氣體繼電器。這種氣體沖擊的強烈程度會隨故障的嚴重程度不同而不同，如果主變內(nèi)部故障比較輕微，則氣體沖擊力小，反之，氣體沖擊強烈。這種反應氣流與油流而動作的保護即稱為瓦斯保護。

2）重瓦斯保護。主變內(nèi)部故障的瓦斯保護主要分為輕瓦斯保護和重瓦斯保護兩種。輕瓦斯保護主要作用于信號，而重瓦斯保護則主要作用于跳閘。重瓦斯保護是油箱內(nèi)部故障的主保護，它能反映變壓器內(nèi)部的各種故障。當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，則產(chǎn)生強烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力突然劇增，并產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。

1.3 主變內(nèi)部故障保護中感溫元件的應用

1）主變溫度檢測的重要性。電力變壓器運行時的溫度控制是其正常、有效運行的關鍵步驟。變壓器的油溫越高，油的劣化速度越快，從而又反過來促使變壓器油的溫度進一步升高。隨著變壓器溫度的不斷升高，變壓器繞阻可能出現(xiàn)絕緣老化、變脆，電器特性變壞等現(xiàn)象。而由主變內(nèi)部故障的類型和瓦斯保護的動作原理可以看出，當變壓器內(nèi)部產(chǎn)生故障時，有一共同特點即：故障點局部溫度升高，使油流速加快或絕緣材料分解，致使瓦斯保護動作。由此分析認為主變內(nèi)部故障保護可應用感溫元件。當變壓器油溫升高到給定值時，感溫原件就動作，同時自動開啟變壓器冷卻風扇，發(fā)出報警信息。所以，利用感溫元件對運行中的變壓器上層油溫加以監(jiān)視，并收集相關溫度數(shù)據(jù)，可作為內(nèi)部故障保護動作的判據(jù)。

2）感溫元件。主變內(nèi)部故障保護過程中的測溫一般多采用鉑熱電阻（Ptl00）溫度傳感器。該溫度傳感器具有測量精確、靈敏度高和性能穩(wěn)定等諸多優(yōu)勢。工作時，這種鉑熱電阻元件的電阻值會隨著溫度的不斷變化而變化。鉑熱電阻溫度傳感器的測溫范圍可達-200℃～800℃。一般按照0℃時鉑熱電阻的電阻值R（℃）大小將其進行分類，例如：可分為10歐姆（分度號為Ptl0）和100歐姆（分度號為Ptl00）。雖然它們的測溫范圍不因電阻值的大小而改變，但是，10歐姆鉑熱電阻感溫原件的耐溫性能明顯優(yōu)于100歐姆的鉑熱電阻。因此，10歐姆鉑熱電阻主要用于650℃以上的溫區(qū)；而100歐姆鉑熱電阻主要用于650℃以下的溫區(qū)，當100歐姆鉑熱電阻用于650℃以上的溫區(qū)時，不允許有A級誤差。

3）感溫元件絕對動作溫度的設置。由于總降壓變壓器使用的一般是A級絕緣變壓器油，而A級絕緣變壓器油的最高運行溫度為105℃，閃點在135℃左右（如果變壓器牌號不同，則閃點溫度會出現(xiàn)細小差異）。所以，一般情況下，主變感溫系統(tǒng)的絕對動作溫度設置為110℃。當然，如果能夠控制主變感溫系統(tǒng)的動作溫度不能超過105℃，則相對是最安全的。此外，主降變壓器的平均油溫最高也不能超過85℃。因為只有在這種情況下，才能控制變壓器的最熱點溫度不會超過98℃（有些變壓油會接觸到這個溫度），從而確保變壓器的安全運行，盡可能地延長其工作壽命。

4）主變測溫系統(tǒng)的工作原理。一般說來，主變測溫系統(tǒng)主要由變送器、冷風回路、報警回路和延時跳閘回路構成。其工作原理：隨著主變的內(nèi)部溫度逐漸升高，溫度計將絕緣油的溫度信號轉(zhuǎn)為模擬電信號。然后，通過變送器輸送到風冷回路、報警回路及延時跳閘回路。進行邏輯判斷后，自動執(zhí)行相應的動作和操作，以確保主變壓器安全、穩(wěn)定的運行。例如，當主變壓器油溫度達到55℃時，感溫原件就會動作，同時自動啟動風冷系統(tǒng)，進行主變壓器油溫的降溫；而當主變壓器油溫度達到85℃時，監(jiān)控機系統(tǒng)就會發(fā)報警信號；而達到105℃時，就會與延時跳閘回路相結合，再執(zhí)行對應的操作，達到保護主變壓器的作用。

2結論

瓦斯保護是主變壓器繼電保護中的主保護，也稱非電量保護，它能有效地反應變壓器的內(nèi)部故障，對變壓器的安全運行起到至關重要的作用。雖然，瓦斯保護具有結構簡單、動作迅速和靈敏度高的優(yōu)點。但是，主變壓器油溫的升高，不僅極大地限制了瓦斯保護的作用效果，也給變壓器的安全運行帶來了諸多不可避免的安全隱患。因此，一定要利用感溫原件將變壓器的溫度控制在限定范圍內(nèi)，才可以使絕緣材料不容易老化．經(jīng)久耐用．從而延長電力變壓器的使用壽命。因此，在變壓器設計時和實際運行時，控制運行溫度是非常重要和關鍵的。

參考文獻

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