電力變壓器的電氣試驗(yàn)與繼電保護(hù)研究

文圣

【摘 要】電力變壓器是電力系統(tǒng)當(dāng)中關(guān)鍵的電氣設(shè)備，如果不能保障變壓器的安全，就必然會影響整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性。所以只有加強(qiáng)電力變壓器的電氣試驗(yàn)以及采用科學(xué)的繼電保護(hù)措施，才能為變壓器的正常穩(wěn)定運(yùn)行提高保障。本文主要就變壓器的故障以及電氣試驗(yàn)內(nèi)容加以闡述，然后對電力變壓器繼電保護(hù)措施實(shí)施詳細(xì)探究。

【關(guān)鍵詞】電力變壓器;電氣試驗(yàn);繼電保護(hù)

1 變壓器的故障以及電氣試驗(yàn)

1.1變壓器的故障分析

變壓器的故障中，聲音異常是比較常見的故障。也就是變壓器在實(shí)際的運(yùn)用過程中，會發(fā)出不均勻的聲音，以及發(fā)出特殊的聲音。這就說明變壓器出現(xiàn)了故障。結(jié)合聲音的不同來找出故障位置，然后對其及時處理。在這一故障出現(xiàn)的時候，電網(wǎng)處在高壓情況下，變壓器的聲音就會比較尖銳，這就需要對變壓器的電壓實(shí)施測試。在電流電壓沒有問題的時候，就可能是內(nèi)部螺絲出現(xiàn)了松動情況。

變壓器故障當(dāng)中，如果出現(xiàn)了顏色以及氣味異常的問題，在變壓器的內(nèi)部就出現(xiàn)了故障。最為可能的就是防爆管發(fā)生了破裂，從而使得水以及潮氣進(jìn)入到變壓器內(nèi)，這樣就會使變壓器的絕緣性能受到影響。在實(shí)際運(yùn)行過程中，就比較容易出現(xiàn)閃絡(luò)問題。或者由于變壓器老化問題，也會出現(xiàn)燒焦氣味出現(xiàn)，這就需要根據(jù)具體的情況來加以應(yīng)對。

變壓器的故障類型中，油溫異常的問題也比較常見。如果是油溫比平常高出10攝氏度或負(fù)載時油溫不斷上升，也能判斷變壓器的內(nèi)部出現(xiàn)了故障。可能是冷卻器不工作，使得溫度不能得到有效擴(kuò)散，這就需要對冷卻系統(tǒng)及時性的維修。

1.2變壓器電氣試驗(yàn)

在變壓器電氣試驗(yàn)的內(nèi)容中，主要有絕緣測試以及耐壓試驗(yàn)和瓦斯繼電器試驗(yàn)等。其中的絕緣試驗(yàn)就是其他試驗(yàn)的基礎(chǔ)，在這一環(huán)節(jié)的試驗(yàn)過程中，就要在變壓器一次和二次間對地電阻實(shí)施測試，這樣能對一些比較簡單性的故障加以判斷，對設(shè)備的絕緣強(qiáng)度也能得到有效保證，可有效避免漏電以及破損的問題出現(xiàn)。在電壓器存在著相間電阻平衡的時候，通過直流電阻試驗(yàn)對穩(wěn)定性進(jìn)行測試，就能滿足實(shí)際的試驗(yàn)要求。

2 變壓器繼電保護(hù)的基本要求

選擇性

選擇性是指在變壓器內(nèi)部線路發(fā)生短路時，繼電保護(hù)設(shè)備能做到只對自己工作范圍內(nèi)進(jìn)行保護(hù)，切斷故障部分，對于不再自己保護(hù)范圍內(nèi)的故障，不進(jìn)行處理。

速動性

繼電保護(hù)設(shè)備的出口速度要很快，爭取在故障出現(xiàn)的第一時間就將其解決，減少設(shè)備的損壞和降低維修人員的工作量以及電力企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失。當(dāng)變壓器在大電流或者低電壓情況下運(yùn)行時，變壓器設(shè)備的使用壽命會被減短，出現(xiàn)這種狀況的原因一般是：母線電壓小于有效值;發(fā)電機(jī)或者變壓器其內(nèi)部備件出現(xiàn)問題;線路的橫截面積過小;通信系統(tǒng)的干擾等等。這些問題一旦出現(xiàn)，就要求繼電保護(hù)設(shè)備的出口速度要快，避免因?yàn)榻鉀Q速度慢了而造成的不必要損失。

靈敏度

靈敏度與繼電保護(hù)相輔相成，靈敏度是保護(hù)設(shè)備在設(shè)備出現(xiàn)故障時能不正常運(yùn)行的能力表現(xiàn)。繼電保護(hù)數(shù)據(jù)的運(yùn)算是按照最大運(yùn)行方式運(yùn)行的，而靈敏度與其正好相反。靈敏度完善了繼電保護(hù)，因?yàn)槔^電保護(hù)在變壓器出現(xiàn)很小很小的短路現(xiàn)象時，未必可檢測出來并對其進(jìn)行保護(hù)措施，而靈敏性正好能彌補(bǔ)這個問題，使得變壓器無論是出現(xiàn)較大的短路現(xiàn)象還過渡型較小的短路現(xiàn)象時，都能保證正常運(yùn)行。在靈敏度的加入之后，繼電保護(hù)設(shè)備對變壓器的保護(hù)范圍被擴(kuò)大了，而且能更全面的對變壓器故障問題進(jìn)行解決，能讓變壓器在更為安全、穩(wěn)定的條件下服務(wù)廣大人民群眾。

可靠性

可靠性是繼電保護(hù)設(shè)備的最基本要求，主要體現(xiàn)在變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障時，在繼電保護(hù)范圍內(nèi)的故障繼電保護(hù)設(shè)備能及時切斷該路線，在繼電保護(hù)范圍之外出現(xiàn)的故障，繼電保護(hù)設(shè)備能做到不誤動，這就是我們所說的可靠性。

3 電力變壓器的繼電保護(hù)措施

3.1 瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)又稱為氣體繼電保護(hù)，主要反映內(nèi)部故障和油面情況，是變壓器的主要保護(hù)措施。在正常運(yùn)行時，瓦斯保護(hù)的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡錘的作用下，輕瓦斯觸點(diǎn)與重瓦斯觸點(diǎn)是分開的。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)問題時，變壓器油及其他絕緣材料在故障點(diǎn)電流和電弧的作用下迅速發(fā)熱并產(chǎn)生氣體;當(dāng)故障較為嚴(yán)重時，油箱內(nèi)存在大量的氣體，氣體流和油流迅速穿過聯(lián)通管，進(jìn)而沖向油枕的上部，由于壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致繼電器內(nèi)部的油面降低，兩個觸點(diǎn)接觸，就會起動瓦斯保護(hù)，使繼電器跳閘。

3.2 差動保護(hù)

差動保護(hù)主要通過對變壓器高、低壓側(cè)的電流大小和相位進(jìn)行比較，從而對變壓器內(nèi)部引出線與絕緣套管的相間短路故障以及變壓器內(nèi)的匝間保護(hù)實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。差動保護(hù)的保護(hù)區(qū)位于變壓器一次、二次側(cè)所裝的電流互感器之間。差動保護(hù)主要有兩種形式：縱聯(lián)差動和橫聯(lián)差動，其中，縱聯(lián)差動主要用于保護(hù)單回路，而橫聯(lián)差動主要用于保護(hù)雙回路。

變壓器在正常運(yùn)行時，差動繼電器中的電流與兩側(cè)電流互感器的二次電流之差相等，因而，差動繼電器和繼電保護(hù)都不會啟動。當(dāng)變壓器內(nèi)部某處發(fā)生故障時，故障點(diǎn)短路不等于或者大于繼電器的動作電流，繼電器就會出現(xiàn)動作，跳變壓器各側(cè)斷路器將故障切除，同時自動發(fā)出動作信號。差動保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于能反映出變壓器內(nèi)部故障和外部故障，能夠單獨(dú)作用，無延時地將區(qū)內(nèi)各種故障予以切除。因而，差動保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，具有一定的優(yōu)越性，廣泛應(yīng)用于各種電氣主設(shè)備和線路的保護(hù)設(shè)備。

3.3 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)主要用于后備保護(hù)，對瓦斯保護(hù)或者差動保護(hù)起援助性的作用，主要反應(yīng)外部相間短路引起的過電流。根據(jù)系統(tǒng)短路電流和變壓器容量、變壓器型號的不同，所采用的過電流保護(hù)方式也不同，例如：復(fù)合電壓起動、負(fù)序電流及單相式低電壓起動。而為了使得電力變壓器實(shí)現(xiàn)一定的靈敏性和選擇性，我們還可以根據(jù)變壓器的實(shí)際情況采用阻抗。運(yùn)用過勵磁保護(hù)，就可以有效防止出現(xiàn)過勵磁導(dǎo)致的過電流，可以有效避免變壓器絕緣老化、劣化，對于延長變壓器的使用壽命具有一定的作用。

3.4 過負(fù)荷保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)主要運(yùn)用于正常運(yùn)行時的過負(fù)荷情況。尤其是對于400 kVA及以上的變壓器，需要考慮過負(fù)荷可能的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)裝置，通常動作于信號。一般情況下，變壓器的過負(fù)荷通常都是三相對稱的，因而，只要在一相上接入過負(fù)荷保護(hù)，并經(jīng)過一定時間延長動作于信號來進(jìn)行過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)裝置要裝設(shè)在主電源側(cè)。

4 結(jié)論

綜上所述，電力變壓器的電氣試驗(yàn)及繼電保護(hù)均具有十分重要的作用。為了避免因電力變壓器故障造成系統(tǒng)運(yùn)行不暢，或產(chǎn)生極大的經(jīng)濟(jì)損失，應(yīng)充分發(fā)揮電氣試驗(yàn)的作用，合理分析故障原因。此外，如繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)故障，需立即結(jié)合故障特征、類型，分析繼電保護(hù)裝置異常的原因，并采取有針對性的手段，恢復(fù)繼電保護(hù)裝置的正常功能，以促使其對電力變壓器產(chǎn)生良好的保護(hù)作用。

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[2]謝輝.試論電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計[J].黑龍江科技信息，2015，12（17）：104-106.

（作者單位：國網(wǎng)山西省電力公司檢修分公司）