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        110kV接地變壓器的故障排除與保護設計探討

        2016-12-10 13:58:08萬飛
        中國科技縱橫 2016年19期
        關鍵詞:鐵芯保護裝置接線

        萬飛

        (國網(wǎng)山東濟南市長清區(qū)供電公司,山東濟南 250300)

        110kV接地變壓器的故障排除與保護設計探討

        萬飛

        (國網(wǎng)山東濟南市長清區(qū)供電公司,山東濟南 250300)

        變壓器是電力系統(tǒng)中較為重要的一種設備組成。110kV接地變壓器在保護設計方面有一定問題,而且接地變壓器的故障有不同類型。文章對接地變壓器的故障類型進行分析,并對接地變壓器保護裝置提出一定改進方法。本文分析了接地變壓器的故障,鐵芯多點接地故障,研究了接地變壓器的保護配置與改進。

        接地變壓器 故障 保護設計

        變壓器是電力系統(tǒng)中較為重要的一種設備組成。在實際工作中,它的安全性對整個電力系統(tǒng)有重大影響。只有仔細檢查、確保它處在安全狀態(tài)中,并且排除操作中的故障,才能為電力系統(tǒng)和人們的日常生活提供安全環(huán)境[1]。

        1 接地變壓器的故障分析

        變壓器有內、外故障之分。變壓器油箱中主要有初始故障和電氣故障。而油箱外絕緣套管和引出線上的故障則是較為常見的外部故障。

        1.1 電氣故障

        變壓器內部電氣故障,可以通過對不平衡電流和電壓的數(shù)據(jù)進行分析得出測量結果。故障原因主要有高壓或者低壓繞組相間發(fā)生短路,中性點直接接地側單相接地發(fā)生短路,高壓或者低壓繞組匝間發(fā)生短路,以及第三繞組發(fā)生匝間短路或者接地故障這四種情況。發(fā)生電氣故障時,內部短路出現(xiàn)電弧,不僅會對繞組絕緣有一定破壞,還會燒毀鐵芯。變壓器油和絕緣材料在受熱情況下,會產(chǎn)生極多氣體,很可能導致變壓器油箱爆炸。而且變壓器內部發(fā)生故障可能造成整個系統(tǒng)電壓降低。遇到變壓器內部故障時,首先應該將變壓器切除[2]。

        1.2 “初始”故障

        這類故障可能在剛開始不會表現(xiàn)出故障,但是在隨后會引起不同的故障。常見的故障原因主要有導體間的鐵芯出現(xiàn)故障或者電氣連接處接觸不良,導致油箱附近出現(xiàn)間歇性電弧;變壓器中油的溫度因冷卻媒介不足而升高,造成繞組局部產(chǎn)生熱點;分接開關產(chǎn)生故障,使得并聯(lián)工作的變壓器出現(xiàn)負荷分配不當或變壓器之間的環(huán)流,導致繞組溫度過高。

        2 鐵芯多點接地故障分析

        2.1 試驗數(shù)據(jù)分析

        (1)色譜數(shù)據(jù)。對試驗數(shù)據(jù)進行分析時,經(jīng)常采用“三比值法”、“四比值法”。它們各有各的優(yōu)點,當然也存在一定局限。三比值法主要是對已經(jīng)發(fā)生的故障做數(shù)據(jù)分析。比如變壓器油中氣體組分含量超標或者產(chǎn)氣速率超過一定標準時,才能用三比值法對數(shù)據(jù)進行分析。而故障剛產(chǎn)生時,卻不能判斷。四比值法指的是,運用五種不同氣體的四組對比值對數(shù)據(jù)進行分析的方法。許多變壓器鐵芯多點接地故障都是運用四比值法判斷的,通過對鐵箱或者油箱產(chǎn)生的不平衡電流進行數(shù)據(jù)分析,能準確判斷出故障所在[3]。(2)電力測量數(shù)據(jù)。變壓器正常運行時,鐵芯外引接地套上接地引下線的電流值通常顯示的是低值。但是這一部分一旦發(fā)生故障,環(huán)流電流的數(shù)值會快速增加,以致達到百安培。這種情況下,可結合鉗形電流表對環(huán)形電流進行測量和觀察,能夠迅速對故障判斷。當變壓器停止運行時,可以使用2500伏特兆歐表對鐵芯接地套管進行絕緣電阻測試。如果電阻數(shù)值大幅度減少甚至減少到零,很有可能變壓器內部已經(jīng)出現(xiàn)多點接地問題。出現(xiàn)這種情況之后,可以通過測量得出各級繞組的直流電阻數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)后,各數(shù)值沒有出現(xiàn)超標和偏差,并且數(shù)值的變化符合規(guī)律,這就表明鐵芯多點接地故障已經(jīng)發(fā)生。要及時對設備進行檢查。

        2.2 設備運行狀態(tài)

        技術人員在變電站作業(yè)過程中,不僅要對有關操作時間、載荷等進行徹底檢查,還要結合變壓器的歷史運用記錄和變壓器的安裝試驗記錄,對整個變電設備的運行狀況進行分析??梢詤⒄赵囼灁?shù)據(jù)和色譜分析結果,確定多點接地故障的類型。如果色譜分析結果在正常范圍內,鐵芯電阻數(shù)值減少、變壓器尚未運行,很可能是不穩(wěn)定接地故障。發(fā)生這種情況,主要是油膩引起的鐵芯多點接地,及時處理便可調整故障。

        3 接地變壓器的保護配置與改進

        3.1 接地變壓器的保護配置和存在的問題

        保護裝置存在靈敏性不夠好以及保護拒動問題。110kV接地變壓器通常連接二次線圈,二者一起工作,但是這樣會出現(xiàn)電阻較大的情況。接地變壓器內部發(fā)生故障時,如繞組匝間發(fā)生短路或者二次側繞組出現(xiàn)相間短路,由于一次側繞組和二次側繞組之間的繞組容量數(shù)值相差較大,導致一次側繞組的電流數(shù)值大幅降低出現(xiàn)電流保護靈敏性不足的情況[4]。

        3.2 接地變壓器保護配置的改進

        (1)將三相電流互感器二次側繞組接成△接線。實際情況中,通常用三相電流互感器二次側繞組Y接線作為接地變壓器過電流保護接線方式。外部單相接地故障發(fā)生時,零序電流和低壓側負荷電流是高壓側相電流的反應。而保護裝置取的是高壓側相的電流,所以定值不能過大。定值過大會導致過電流保護靈敏性降低,出現(xiàn)保護不到的情況。將Y接線換成△接線,保護裝置取高壓側的線電流,也就是二次繞組負荷電流,過電流保護整體定值降低,使得靈敏性不斷提高。(2)分相配置溫度傳感器。用溫度傳感器測量繞組或者絕緣的實際溫度,并有控制器發(fā)出跳閘信號或者輸出報警,這是接地變壓器的溫度保護方式。接地變壓器常常是分相布置的形式,所以應在每一相中都配上溫度傳感器測量繞組或絕緣的溫度,保證安全性。(3)設置Y型接線的過電流保護二段。△型接線過電流反應的不是零序電流,所以發(fā)生中性點引出線直接接地故障時不能及時切除,造成故障不斷擴大或者其他情況發(fā)生。應當設置過電流保護二段,以防故障發(fā)生時能及時反應,工作人員能及時切除。

        4 結語

        接地變壓器有內部故障和外部故障兩種故障類型,不同的故障有不同的解決方法。解決時,要對相關檢測數(shù)據(jù)進行認真分析,根據(jù)數(shù)據(jù)分析結果可以判斷出故障類型。接地變壓器的保護裝置存在靈敏度問題和保護拒動問題,對保護裝置改進之后能提高這方面性能。

        [1]劉超,何林海,崔曉云,李春生,馬曉煒.110kV變壓器中性點零序保護配置方式研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制,2010(02)∶114-117.

        [2]陶金.接地變壓器的仿真分析與保護設計[D].長沙理工大學,2010.

        [3]王徑迤,趙景峰,支淼川,倪佳.110kV變壓器鐵芯接地故障分析及實例研究[J].華北電力技術,2016(01)∶18-23.

        [4]胡晨旺.接地變壓器的故障分析與保護設計[D].長沙理工大學,2012.

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