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.