主變鐵芯夾件監(jiān)測及過電流控制系統(tǒng)研究與應(yīng)用

周昆+任偉+王勝輝+張成兵

【摘要】 為了保證電力變壓器在電力系統(tǒng)中安全運(yùn)行，分析了變壓器鐵芯接地故障原理，介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想以及硬件和軟件的功能，變壓器鐵芯在線監(jiān)測及限流裝置在鐵芯多點(diǎn)接地故故障中的監(jiān)測預(yù)警作用和限流效果。

【關(guān)鍵字】 變壓器鐵芯 接地線 夾件接地電流

一、前言

變壓器鐵芯、夾件接地電流是表征主變鐵芯接地狀態(tài)的重要特征量，變壓器鐵芯接地故障主要表現(xiàn)為多點(diǎn)接地情況，由于電位差的存在會(huì)產(chǎn)生較大的接地環(huán)流從而引起鐵芯過熱，如不加控制會(huì)導(dǎo)致事故發(fā)生。本系統(tǒng)在監(jiān)測鐵芯或夾件接地電流的同時(shí)具備對(duì)過大的接地電流實(shí)現(xiàn)限流的功能，可以發(fā)現(xiàn)主變的早期故障隱患，對(duì)預(yù)防事故發(fā)生將起到重要作用，同時(shí)限流系統(tǒng)可以減緩事故隱患的發(fā)展，為檢修贏得時(shí)間。

近年來變壓器鐵芯、夾件接地電流的在線監(jiān)測技術(shù)可以解決傳統(tǒng)離線試驗(yàn)效率低下、工作量大的問題，避免離線試驗(yàn)難以反映實(shí)際工況下的主變狀態(tài)參數(shù)等缺陷，極大地提高主變檢修的效率和故障判斷的準(zhǔn)確性。本文介紹一種全天候?qū)崟r(shí)監(jiān)測變壓器鐵芯接地情況并能及時(shí)進(jìn)行故障處理的在線監(jiān)測及限流系統(tǒng)。并結(jié)合系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)及故障診斷和處理實(shí)例，分析了變壓器鐵芯故障的判斷方法及處理辦法，最后介紹了變壓器運(yùn)行中應(yīng)用鐵芯在線監(jiān)測限流裝置取得的效果。

二、變壓器鐵芯在線監(jiān)測及限流系統(tǒng)的特點(diǎn)

系統(tǒng)由上位機(jī)和下位機(jī)組成，下位機(jī)工作在變壓器現(xiàn)場，主要完成鐵芯電流信號(hào)的提取、數(shù)字化處理、監(jiān)測參數(shù)的顯示、歷史數(shù)據(jù)的自動(dòng)保存和顯示、控制固態(tài)繼電器以實(shí)現(xiàn)電阻的自動(dòng)投切等功能；下位機(jī)利用RS232串口或RS485通訊線或無線模塊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控。下位機(jī)可向上位機(jī)實(shí)時(shí)發(fā)送電流、時(shí)間、電阻的投切狀態(tài)、下位機(jī)的工作模式等多種監(jiān)測數(shù)據(jù)，也可上傳保存在下位機(jī)FLASH存儲(chǔ)器中的歷史數(shù)據(jù)，上位機(jī)獲得了下位機(jī)上傳的數(shù)據(jù)后可以進(jìn)行波形顯示，歷史數(shù)據(jù)的分析以及初步的故障診斷等。

1、建立了變壓器鐵芯單點(diǎn)和多點(diǎn)接地的電路模型，并進(jìn)行了理論定量分析，得到了電壓、電流參數(shù)，為監(jiān)測系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行奠定了理論基礎(chǔ)。

2、采用了特制的電流傳感器，抗干擾能力強(qiáng)，具有高精度和寬量程的特點(diǎn)，滿足鐵芯電流變化范圍較大的特點(diǎn)。

3、限流裝置在鐵芯接地回路中串入了多檔限流電阻，該系統(tǒng)不僅起到監(jiān)測作用，當(dāng)出現(xiàn)電流異常時(shí)能立即投入合適的電阻，將接地電流限制在正常范圍之內(nèi)；鐵芯接地異常電流消失后，裝置自動(dòng)退出限流電阻從而保證變壓器安全運(yùn)行。

4、對(duì)限流裝置設(shè)計(jì)了合理的限流電阻網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，保證檔位之間穩(wěn)定過渡，最大程度上保證了裝置工作的可靠性。

5、限流裝置系統(tǒng)具有開路自診斷功能，若開路，則采取閉鎖確保鐵芯可靠接地。

6、監(jiān)測系統(tǒng)可以同時(shí)監(jiān)測多個(gè)設(shè)備，可對(duì)實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行瀏覽或?qū)υO(shè)備進(jìn)行設(shè)置，具備數(shù)據(jù)、曲線等分析功能。

三、限流電路的設(shè)計(jì)

系統(tǒng)硬件系統(tǒng)中，限流單元是核心，鐵芯發(fā)生多點(diǎn)接地故障時(shí)，可能出現(xiàn)的最大環(huán)路電壓及環(huán)路電流，選擇出符合阻值及功率要求的電阻。

在接地電流小于0.1A時(shí)，主回路中的接觸器J1是常閉狀態(tài)；一旦鐵芯接地電流超標(biāo)，裝置系統(tǒng)自動(dòng)將主接觸器打開，在接地線中投入合適的限流電阻。

四、系統(tǒng)的通訊技術(shù)

裝置監(jiān)控系統(tǒng)擁有兩種通訊形式：即有線通訊和無線通訊，而且，該裝置監(jiān)測系統(tǒng)具有網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展功能，并遵循IEC 61850 標(biāo)準(zhǔn)（等同DL/T 860變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)）的通信規(guī)約，適用于數(shù)字化變電站通信網(wǎng)絡(luò)和系統(tǒng)。

五、結(jié)語

變壓器鐵芯接地線中的電流大小作 為判斷鐵芯是否出現(xiàn)多點(diǎn)接地的依據(jù)具有可行性， 裝置可實(shí)時(shí)監(jiān)測鐵芯地線電流， 當(dāng)出線電流異常時(shí) 能自動(dòng)地投切電阻將電流限制在合理的范圍之內(nèi)， 并具有報(bào)警、數(shù)據(jù)的保存和分析功能。

綜上所述，雖然變壓器鐵芯接地在線監(jiān)測及限流系統(tǒng)，消除了常規(guī)測試中對(duì)鐵芯接地電流的測試盲點(diǎn)，且當(dāng)接地電流異常時(shí)，及時(shí)報(bào)警并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)投切的限流功能，避免因鐵芯多點(diǎn)接地導(dǎo)致的鐵芯局部過熱，阻止鐵芯故障的繼續(xù)發(fā)展。但此種解決方案仍屬于臨時(shí)措施，對(duì)鐵芯多點(diǎn)接地的效果較好，也適用于暫不能退出運(yùn)行的電力變壓器，要想解決變壓器已經(jīng)出現(xiàn)的鐵芯多點(diǎn)接地故障，還得通過大修及試驗(yàn)找到確切的故障點(diǎn)進(jìn)行徹底處理。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳敢峰. 變壓器檢修[M]. 北京： 中國水利水電出版社， 2005.

[2] 閆永明. 變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障的檢測與處理 [J]. 山西電 力技術(shù)， 2001（2）： 47-48.

[3] 耿江海， 律方成， 劉云鵬， 等. 變壓器鐵芯接地電流理論分析 [C]// 南京： 中國電力高等學(xué)校電力系統(tǒng)及其自動(dòng)化專業(yè)第 22 屆年會(huì)， 2006： 215-219.