关于电力变压器保护的初步探讨

摘 要:变压器在变电站中的地位是不可忽视的,它是变电站设备组成中的重要设备。一旦变压器发生故障,将会严重地影响到整个供电系统的可靠性,严重地影响到供电系统的安全运行。当然,变压器作为重要的电器设备,它本身的价值相对来说也是非常贵重的。实践中,电力工作者应掌握变压器的容量等级和变压器的重要程度等指标,安装性能优良、动作安全可靠的继电保护装置来保障电力变压器的安全稳定运行。

关键词:电力变压器;保护

中图分类号:TM8 文献标识码:A 文章编号:1674-7712 (2012) 12-0034-01

一、前言

通常,电力变压器的故障可分为油箱内部发生的和油箱外部发生的。油箱内部发生的故障出现在变压器内部。包括断路故障、每一个匝之间的短路故障、因中性点直接连接到接地系统中的侧绕组单相接地发生的短路故障。电力变压器的油箱内部一旦出现故障,就会产生极其严重的危害,这是因为故障点会对电弧以及绕组绝缘线和铁芯造成损坏,同时还会使一些绝缘物质以及变压器油箱中的油发生剧烈的汽化,这样就会造成油箱的爆炸,后果将不堪设想。因此,要想很好地保护好继电设备,必须首先排除这些故障。油箱外部的故障也是电力变压器常见故障,顾名思义,油箱外部的故障发生在油箱外部。主要指变压器绕组线会引出管套上的一些故障以及短路、接地短路等等问题,而油箱的内部发生相间短路的情况是比较少见的。变压器的不正常工作主要是有以下几种情况,变压器的运行时间较长,就会形成超额定的容量来引起负荷的过高。外部短路会引起很大的电流产生,在外部接地短路的情况发生时,它会引起中性的电压过低,油箱漏油处的油因遇到温度较低,就会受冷形成凝固块状的油块。大容量的变压器有电流经过的时候,它的电压是非常低的。还有一些异常的情况在运行的过程中还是会导致变压器的磁力过于消耗,这样就会引起铁芯以及其他金属结构的部件很快地变热。变压器长时间地处于这样的状态下运行,会给继电器带来非常严重的损害,那么他就会发出危险的信号,我们的工作人员得知这样的情况以后,要尽快地采取一系列措施,这样才能保证变压器的安全运行。

当变压器内部发生故障时,首先应排除变压器的每一个电流、相应的电压值的变化,排除油箱内部的油、气以及温度等情况的发生,所以,变压器的保护是可以分为电量的保护以及非电量的保护这样两种情况的,在线路的保护中,应该采取多种保护方法,像对电流的保护和纵差保护等等措施,在变压器电量保护中得到了很好的应用。

二、瓦斯保护

变压器内部发生故障时,一般反应不灵敏,究其原因,内部故障大多是从匝间短路开始的,尽管短路匝内部的故障电流较大,但反应电气量的保护测量电流并不太大。电力变压器的常规电气量型继电保护有差动保护和电流速断保护等。通常,电气量型保护在故障发展到多匝短路或对地短路时运作。与此相比,变压器的瓦斯保护能够跳开变压器各侧断路器,它是变压器内部故障的主要保护,均能实现对变压器匝间和层间短路、套管内部故障、铁芯故障、绝缘劣化及油面下降等故障的灵敏动作。另外,对于油浸式变压器,电弧会使变压器油分解并产生大量气体,当油浸式变压器内部发生故障时,瓦斯保护就是利用感应气体状态的气体继电器来反应变压器内部故障,跳开变压器的各侧断路器或发出信号,实现保护目的。

三、外部相间短路时的保护

外部相间短路时的保护反应于变压器外部相间短路,包括瓦斯保护和纵差保护(或电流速断保护)、后备的过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护,保护动作后,带时限动作于跳闸。应用于降压变压器的过电流保护装置的整定值应能考虑事故状态下可能出现的过负荷电流。复合电压启动的过电流保护应用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。此外,对于63MVA及以上的升压变压器,建议使用负序电流和单相式低电压启动的过电流进行保护。

四、外部接地短路时的保护

中性点直接接地电网,由外部接地短路引起过电流时,如变压器中性点接地运行,应装设零序电流保护装置。零序电流保护的每一段均可各带两个时限,较短的时限用于缩小故障影响范围,较长的时限用于断开变压器各侧的断路器。增设零序方向元件可满足自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器的选择性要求。当电力网中部分变压器中性点接地运行的时候,为防止接地时中性点接地的变压器跳闸后,不接地的变压器(低压侧有电源)仍带接地故障继续运行,需装设专用保护装置对其加以保护。

五、关于变压器的其他保护

(一)关于变压器的过负荷保护

数台400kVA及以上变压器同时运行,或单独运行时是其他负荷的备用电源时,应预测可能产生的过负荷并安装过负荷保护装置。为多绕组变压器和自耦变压器安装的保护装置应能反应出公共绕组及各侧的过负荷状况。过负荷保护连接在一相电流且要带时限动作于信号。这样做的意义很重要,过负荷保护可在出现故障时紧急动作于跳闸或断开部分负荷,对变压器起到保护作用。

(二)关于变压器的过励磁保护

大型变压器的额定磁密一般都接近于饱和磁密,当变压器频率降低或者电压升高时,易产生过励磁。过励磁会直接影响到其铁芯饱和,励磁电流剧增,受此影响,铁芯温度也会升高,当此温度严重过热的时候,会造成变压器的绝缘劣化的后果,最终会造成变压器的损坏。因此,对高压侧为500kV及以上的变压器,必须装设过励磁保护。随着大型变压器的大量使用,电力行业也开始越来越重视过励磁保护。

当前,随着我国电力科技的不断进步,在继电保护中,追求更完美以及更可靠的保护体系是我们电力工作者应该追寻和发展的方向。特别是在电力的保护上,我们要将计量控制发展到智能化和网络化,进而得到逐步的完善,为电力系统的安全可靠运行提供更有力的保障。

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