變壓器鐵芯狀態監測及過電流控制

牛湘智 李介夫

摘要 隨著我國電網規模的日益擴張，電網十分重視電力設備的狀態檢修工作，因此對表征設備健康狀態的各種特征量如主變鐵芯、夾件、中性點、套管等設備的泄漏電流實行在線監測已經成為目前檢修部門制定檢修策略的主要技術手段。變壓器鐵芯接地故障主要表現為多點接地情況，由于電位差的存在會產生較大的接地環流從而引起鐵芯過熱，如不加控制會導致事故發生。本裝置在監測鐵芯或夾件接地電流的同時具備對過大的接地電流實現限流的功能，可以發現主變的早期故障隱患，對預防事故發生將起到重要作用，同時限流系統可以減緩事故隱患的發展，為檢修贏得時間。目前，該裝置已經在吉林某變電站投入使用，運行效果良好，表明該裝置具有可行性與實用性。

【關鍵詞】變壓器 鐵芯接地電流 限流電阻

1 課題背景及研究的目的和意義

長期以來電力檢修部門為保障變壓器安全運行，一般采用定期的停電預防性試驗來檢測變壓器的潛伏性故障，主要通過測量變壓器鐵芯接地電流大小的方法來判斷變壓器鐵芯接地情況，鐵芯接地電流正常運行時大小為毫安級，當達到lOOmA及以上時，就需要對該變壓器進行跟蹤處理。而計劃檢修不可避免會存在檢修過剩或檢修不足的問題，導致變壓器設備的事故隱患。變壓器鐵芯狀態監測及過電流控制系統解決了上述問題，可提高鐵心絕緣的在線監測技術水平，發揮一定的經濟效益和社會效益。

2 變壓器鐵芯狀態監測及過電流控制系統原理

大量的變壓器運行實際數據及經驗理論分析表明，當變壓器鐵心一點接地時，監測的接地電流的有效值約為幾十毫安，當鐵心多點接地的情況下，流過鐵心接地線中的電流迅速升高，最大可達幾十安培。當接地電流超過lOOmA后，就預示著變壓器鐵心可能存在多點接地故障，需要馬上采取一定措施，但由于變壓器是電力系統中的樞紐設備，若即刻停電檢修將會帶來巨大的經濟損失和社會影響。因此本裝置監測到鐵心地線電流超標后會及時的在接地回路中串接合適阻值的大功率電阻，將接地電流控制在lOOmA以內，待情況允許時再進行檢修作業。

本裝置可進行變壓器鐵心電流信號的提取、模數轉換、數據波形顯示、歷史數據的自動保存和調閱、控制繼電器實現大功率電阻投切等功能。

3 變壓器鐵芯電流實時監測、報警、限流控制技術方案

在變壓器主體現場安裝變壓器鐵心接地在線監測及限流裝置，實施在線監測、顯示、限流電阻自動投切和報警功能，并通過通訊線實現遠程監控，將在線監測的信息以圖形和數據形式實時傳輸到變電站監控室，監控室內設置的上位機（計算機）將傳輸的數據存儲在數據庫中，可隨時提供主變鐵心接地電流狀況。如監控室的在線監測上位機與公司局域網絡連接，則局域網內的指定計算機也可實現遠程監控，保證變壓器安全運行。

4 限流裝置現場安裝施工方案

4.1 方案1現場在線監控安裝施工方案

（1）將裝置安裝于變壓器油池旁的水泥基座上，裝置箱體下留有φ14螺絲孔四個（見底腳安裝圖），水泥基座上栽好螺絲凝固后，將箱體安裝緊固，并將箱體可靠接地，引至裝置的導線對地應絕緣。

（2）鐵心接地引下線的連接方式與主變鐵心接地引線的形式和線形有關，如為TMY-30*3的銅排，則連接方式采用TMY-30*3的銅排，保證主變鐵心安全接地。

（3）現場電源線的連接。電源線的長度由主變附近的鐵心裝置（下位機）到現場配電柜（電源箱）的距離而定，其電源線的規格，充分考慮現場用電安全，可選用3x2.5mm2帶鎧甲電纜。現場施工由廠家與用戶協商，裝置調試和培訓由廠家負責。

4.2 方案2有線遠程監控安裝施工方案

（1）裝置下位機的安裝與施工方案1相同。 （見現場在線監測安裝施工方案）

（2）裝置上位機的安裝施工。監控室需配置一臺計算機（即為裝置的上位機），該計算機應有RS232（九針）接口，該接口不能被占用，用于實時監測。遠程監控上位機（計算機）需要.net 2.0支持，要求系統安裝NetFx20SPl_ x86.exe用于數據保存和分析。

（3）鋪設遠程監測用通訊線，型號為：3x0.3mm2+屏蔽護套線，阻燃型。要求此線無結點（即一根），其長度根據安裝現場而定，即主變附近安裝的鐵心裝置（下位機）到主控室的監控電腦（上位機）的距離。

（4）遠程監控用通訊線應鋪設于變電站的電纜溝內或直埋敷設。現場鋪設通訊線施工由廠家與用戶協商，裝置調試和培訓由廠家負責。

4.3 方案3 無線通訊遠程監控安裝施工方案

（1）裝置下位機的安裝與施工方案1相同。（見現場在線監測安裝施工方案）。

（2）裝置上位機的安裝施工。監控室需配置一臺計算機（即為裝置的上位機），該計算機應有RS232（九針）接口，該接口不能被占用，用于實時監測。遠程監控上位機（計算機）需要.ner 2.0支持，要求系統安裝NetFx20SPl x86.exe用于數據保存和分析。

（3）裝置上位機（計算機）需配置短信模塊附件，錄入各變電站及主變信息以及接受人員或計算機網址，以準確提供被監測設備在線監測的數據。

5 總結

本文設計的變壓器鐵芯狀態監測及過電流控制裝置在現場實際應用中，監測裝置工作穩定可靠，測量精度高，還具有數據存儲、越限自動報警、采樣周期短信發送、報警閾值和通信參數可設置等功能。

參考文獻

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