【摘 要】本文主要分析了10kV站用變壓器的常見(jiàn)故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)、并對(duì)變壓器的保護(hù)種類及定值整定進(jìn)行了探討。

【關(guān)鍵詞】淺談；變壓器；故障；保護(hù)定值；整定

0.引言

10kV站用變壓器是變電站中十分重要的供電設(shè)備，是保證變電站安全可靠地輸送電能的一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)，它的故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響。本文對(duì)10kV站用變壓器的常見(jiàn)故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)、10kV站用變壓器的保護(hù)配置和動(dòng)作處理進(jìn)行了分析，并探討了10kV站用變壓器保護(hù)定值的整定計(jì)算。

1.10kV站用變壓器的常見(jiàn)故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)

1.1電力變壓器的常見(jiàn)故障

可分為變壓器油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障兩大類。內(nèi)部故障，指油箱內(nèi)部各種故障，包括相間短路，繞組匝間短路和單相接地故障等，外部故障指引出線絕緣套管間的相間短路和單相接地故障等，具體分為以下四種：

（1）芯體故障。各部分絕緣老化、繞組層間、匝間發(fā)生短路，銅線質(zhì)量不好形成局部過(guò)熱，線圈絕緣受潮，系統(tǒng)短路使繞組造成的機(jī)械損傷及沖擊電流造成的機(jī)械損傷等。

（2）變壓器油故障。絕緣油因高溫運(yùn)行而氧化，吸收空氣中的水份造成電氣絕緣性能下降；油泥沉積阻塞油道使散熱性能變壞；油絕緣降低造成閃絡(luò)放電等。

（3）磁路故障。芯體絕緣老化，穿芯螺絲或軛夾件碰接鐵芯，壓鐵松動(dòng)引起電磁鐵振動(dòng)和噪聲，鐵芯接地不良形成間歇性靜電放電，鐵芯安裝不良造成空洞聲及芯片疊裝不良造成鐵損增加等。

（4）分接頭故障。分接頭接觸不良而局部過(guò)熱、分接頭之間因油泥造成相間短路或表面閃絡(luò)。

（5）油箱漏油。

（6）油溫指示失靈。

（7）防爆管故障使油受潮。

1.2 變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)

（1）由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓。

（2）由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷。

（3）由于漏油等原因引起的油面降低。

（4）由于變壓器額定工作時(shí)的磁通密度相當(dāng)接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過(guò)電壓的作用下，還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。

2.10kV站用變壓器的保護(hù)配置及動(dòng)作處理

對(duì)于10kV站用變壓器來(lái)說(shuō)，通常裝設(shè)有過(guò)電流保護(hù)、電流速斷保護(hù)，如過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間不大于0.5s，可不裝設(shè)電流速斷保護(hù)。

2.1定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)

變壓器的定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)是指起動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)。它在正常運(yùn)行時(shí)不動(dòng)作，而在有故障時(shí)，則反應(yīng)電流的增大而動(dòng)作。當(dāng)變壓器由于定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作跳閘時(shí)，首先應(yīng)解除音響，然后詳細(xì)檢查有無(wú)越級(jí)跳閘的可能，檢查各出線斷路器的保護(hù)裝置的動(dòng)作情況，如查明是因出線故障引起的越級(jí)跳閘，則應(yīng)拉開(kāi)該出線斷路器，將變壓器投入，并恢復(fù)負(fù)荷送電；若查不出明顯故障征象時(shí)，則變壓器可在空載的情況下試投一次，正常后再恢復(fù)負(fù)荷送電，若檢查發(fā)現(xiàn)變壓器本體有明顯的故障跡象時(shí)，在解除故障前嚴(yán)禁合閘送電。

2.2速斷保護(hù)

在滿足供電系統(tǒng)穩(wěn)定性，用戶供電可靠性條件下，總希望在故障發(fā)生瞬間，保護(hù)能迅速動(dòng)作，電流速斷保護(hù)就是反應(yīng)于增大而瞬間動(dòng)作的一種保護(hù)。它的主要優(yōu)點(diǎn)是簡(jiǎn)單可靠，動(dòng)作迅速。

當(dāng)變壓器的速斷保動(dòng)作于跳閘時(shí)，如有備用變壓器，應(yīng)首先將備用變壓器投入，然后對(duì)速斷保護(hù)范圍內(nèi)各部分進(jìn)行檢查： 檢查變壓器套管是否完整，連接變壓器的母線上是否有閃絡(luò)的痕跡。另一方面檢查電纜頭是否有損傷，電纜是否有移動(dòng)的現(xiàn)象。若檢查結(jié)果沒(méi)有上述現(xiàn)象，則應(yīng)查明變壓器內(nèi)部是否有故障。當(dāng)變壓器內(nèi)部有損傷時(shí)，則不允許將變壓器合閘送電。

3.10kV站用變壓器繼電保護(hù)定值的整定

在供電中變壓器保護(hù)定值整定計(jì)算準(zhǔn)確與否，不僅對(duì)電網(wǎng)的安全、可靠運(yùn)行，而且對(duì)企業(yè)的正常生產(chǎn)都有不可忽視的影響。因此，在確定其整定值時(shí)，除要考慮與電網(wǎng)保護(hù)的選擇性要求和變壓器的正常過(guò)負(fù)荷外，還要考慮在最大負(fù)荷情況下，起動(dòng)較大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)，其起動(dòng)電流不致于引起保護(hù)誤動(dòng)作。下面主要介紹變壓器的速斷保護(hù)。

速斷保護(hù)定值整定的計(jì)算：

電流速斷保護(hù)定值的整定計(jì)算原則是：一方面要滿足系統(tǒng)保護(hù)的選擇性要求，在保護(hù)區(qū)域內(nèi)發(fā)生短路故障時(shí)，能快速、準(zhǔn)確切出故障電源；另一方面要能躲過(guò)較大容量電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的起動(dòng)電流和其他原因引起的瞬間過(guò)負(fù)荷。一般情況下，能滿足前者的要求已能滿足后者的要求。為減輕計(jì)算工作量，確保定值的準(zhǔn)確性和實(shí)用性，根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，使用了一種更為簡(jiǎn)單的計(jì)算方法。

（1）變壓器負(fù)荷中無(wú)大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)：

因?yàn)樽儔浩髫?fù)荷中無(wú)大容量電動(dòng)機(jī)，負(fù)荷較平穩(wěn)，此時(shí)繼電器一次動(dòng)作電流的保護(hù)整定值：Idz = Ke KHI1

式中： Ke —可靠系數(shù)，取1.2～1.5。

KH—繼電器可靠系數(shù)，DL型繼電器取1.4～1.6；GL型繼電器取1.8～2.0。

I1—變壓器一次測(cè)計(jì)算電流，一般取1.5～2.0倍變壓器額定電流。

（2）變壓器負(fù)荷中具有較大容量電動(dòng)機(jī)時(shí)：

由于變壓器負(fù)荷具有較大容量電動(dòng)機(jī)，因此必須考慮電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)產(chǎn)生較大的起動(dòng)電力對(duì)繼電器運(yùn)行的影響。根據(jù)前面的計(jì)算式，則有：Idz =KeKH（Imax+Ist）。

式中： Imax—電動(dòng)機(jī)起動(dòng)前變壓器擁有的最大負(fù)荷電流。

Ist—電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流。

為此，整定值的計(jì)算則決定于Imax、Ist 兩個(gè)電流取值。一般情況下，Ist可以認(rèn)為是變壓器的最大負(fù)荷電流值減去電動(dòng)機(jī)的額定電流值，而變壓器的最大負(fù)荷電流可根據(jù)負(fù)荷計(jì)算或觀察負(fù)荷運(yùn)行結(jié)果取得。對(duì)于Ist則可以這樣近似選取：

籠型異步電動(dòng)機(jī)： （6～7）IN。

繞線型異步電動(dòng)機(jī)： （4～5）IN。

同步電動(dòng)機(jī)： （315～415）IN。

減壓起動(dòng)的籠型異步電動(dòng)機(jī)： （3～4）IN。

IN為電動(dòng)機(jī)的額定電流。

根據(jù)以上方法計(jì)算的保護(hù)整定電流值實(shí)際上是最低的整定電流值。它在正常運(yùn)行情況下保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。而在發(fā)生任何一種短路故障情況下，均能可靠保護(hù)動(dòng)作。

電動(dòng)機(jī)起動(dòng)電流倍數(shù)是整定計(jì)算中的一個(gè)重要因素。一般重載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)取大值；輕載起動(dòng)電動(dòng)機(jī)取小值。

4.結(jié)束語(yǔ)

站用電交流系統(tǒng)為主變壓器提供冷卻電源，為斷路器提供儲(chǔ)能電源，為隔離開(kāi)關(guān)提供操作電源，為直流系統(tǒng)提供交流電源，而且還為站內(nèi)的照明、生活用電以及檢修等提供交流電源。保證安全可靠而不間斷地供電，是站用變壓器安全運(yùn)行的首要任務(wù)。如果站用變壓器出現(xiàn)故障將使站用電源消失，將嚴(yán)重影響變電站設(shè)備的正常運(yùn)行，甚至引起系統(tǒng)停電和設(shè)備損壞事故，因此我們必須十分重視站用變壓器的安全運(yùn)行，正確分析10kV站用變壓器的常見(jiàn)故障及非正常運(yùn)行狀態(tài)，熟練掌握站用變壓器的保護(hù)配置及動(dòng)作處理，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。 [科]

【參考文獻(xiàn)】

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