趙淼

摘 要：變壓器是我們?nèi)粘Ｉ钪幸环N常見的電氣設(shè)備，作為供電系統(tǒng)變壓器能夠用來將某種數(shù)值的交變電壓轉(zhuǎn)換為同頻率的另一種數(shù)值的交變電壓再輸出，它的主要作用體現(xiàn)在不僅可以改變交流電的數(shù)值還能夠變換阻抗值和改變相位。電力系統(tǒng)的重要設(shè)備之一就是變壓器，如果變壓器出現(xiàn)故障的話將對(duì)供電系統(tǒng)的可靠性和系統(tǒng)的正常工作造成很嚴(yán)重影響，而且大容量的變壓器也是非常貴重的設(shè)備，為此，我們必須依據(jù)變壓器的容量以及變壓器的重要程度來選擇裝設(shè)性能優(yōu)良、動(dòng)作可靠性高的繼電保護(hù)裝置。

關(guān)鍵詞：供電系統(tǒng)；變壓器；繼電保護(hù)

1 10kV供電系統(tǒng)變壓器的非正常運(yùn)行狀態(tài)以及經(jīng)常出現(xiàn)的故障和問題

10kV的電壓值僅是一種電壓等級(jí)，對(duì)于10kV電壓值允許最高工作電壓是多少，在發(fā)電廠和用電方的規(guī)定肯定是有所不同的。在我國發(fā)電廠10kV的系統(tǒng)額定電壓就是10.5kV，一般允許升高5%。而在用電方來講主要考慮用戶供電標(biāo)準(zhǔn)，所以要比發(fā)電廠電壓要低一些。變壓器在供電系統(tǒng)中是非常重要的供電元件，它所出現(xiàn)的故障對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行性都將帶來非常重要的影響。與此同時(shí)大容量的供電系統(tǒng)變壓器也是非常貴重的元件，為此，我們必須要根據(jù)供電系統(tǒng)變壓器的容量和重要的程度考慮裝設(shè)性良好、工作可靠的繼電保護(hù)裝置。供電系統(tǒng)變壓器常出現(xiàn)的故障對(duì)我們供電系統(tǒng)正常工作和正常運(yùn)行造成了很大的麻煩：

（1）在油箱里面出現(xiàn)故障。繞組的閘間短路、相位之間短路和接地出現(xiàn)短路以及鐵芯的燒損等。出現(xiàn)這些故障就會(huì)產(chǎn)生電弧，從而將引起變壓器中絕緣物質(zhì)的強(qiáng)烈汽化，而且很有可能引起爆炸，后果十分嚴(yán)重。

（2）在油箱外出現(xiàn)的故障。供電系統(tǒng)變壓器的絕緣套管和引出線上將會(huì)發(fā)生相位間的短路和單相的接地短路。

（3）供電系統(tǒng)變壓器在正常情況下的不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于外部短路引起的過電流；系統(tǒng)發(fā)生相間短路引起的中性點(diǎn)過電壓；過負(fù)荷；因?yàn)槁┯偷鹊脑蚨鴷?huì)引起的油面降低；變壓器在過電壓的工作情況下會(huì)發(fā)生過勵(lì)磁；變壓器各部分過熱和冷卻系統(tǒng)故障。

2 供電系統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)的作用

電力系統(tǒng)發(fā)生故障的時(shí)候，基本的特點(diǎn)就是電流的突然增加或者電壓的突然下降，以及電流與電壓間的相位角發(fā)生變化，各種繼電保護(hù)裝置正是認(rèn)識(shí)到這類問題并應(yīng)用了這些特點(diǎn)，在反應(yīng)這些物理量變化的基礎(chǔ)上，利用正常與故障，保護(hù)范圍內(nèi)部與外部故障等各種物理量的差別來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的。

（1）變壓器內(nèi)部繞組短路故障時(shí)，由差動(dòng)保護(hù)瞬時(shí)斷開各側(cè)斷路器，切除故障。

（2）變壓器內(nèi)部悄然短路故障時(shí)，由瓦斯保護(hù)斷開各側(cè)斷路器，切除故障。

（3）變壓器所帶負(fù)荷發(fā)生短路故障，而下級(jí)線路保護(hù)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，延時(shí)切除故障（后備保護(hù)）。

（4）變壓器溫度過高時(shí)，報(bào)警或延時(shí)切除變壓器。

（5）變壓器過負(fù)荷時(shí)，延時(shí)報(bào)警或切除變壓器。

根據(jù)之前提到過的變壓器的故障種類及異常運(yùn)行方式應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)裝置：

（1）對(duì)于變壓器油箱內(nèi)部的短路和油面降低采用的是瓦斯保護(hù)。

（2）對(duì)于變壓器繞組和引出線的多相短路，大接地電流電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路采用的縱差保護(hù)和電流速斷保護(hù)。

（3）對(duì)于外部相位間的短路并作瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）后備的過電流保護(hù)（或復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)或負(fù)序電流保護(hù)）。

（4）對(duì)于大接地電流電網(wǎng)中外部接地短路采用的零序電流保護(hù)。

（5）對(duì)于對(duì)稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)等。

3 變壓器繼電保護(hù)的配置

供電系統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)基本任務(wù)是：當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障或異常工況時(shí)，在可能實(shí)現(xiàn)的最短時(shí)間和最小區(qū)域內(nèi)，自動(dòng)將故障設(shè)備從系統(tǒng)中切除或者解決故障，或發(fā)出信號(hào)由值班人員消除異常工況根源，以減輕或避免設(shè)備的損壞和對(duì)相鄰地區(qū)供電的影響。首先，自動(dòng)、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞，保證其他無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行。其次，反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（如有無經(jīng)常值班人員）而動(dòng)作于信號(hào)，以便值班員及時(shí)處理，或由裝置自動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，或?qū)⒛切├^續(xù)運(yùn)行就會(huì)引起損壞或發(fā)展成為事故的電氣設(shè)備予以切除。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動(dòng)作，而是根據(jù)對(duì)電力系統(tǒng)及其元件的危害程度規(guī)定一定的延時(shí)，以免暫短地運(yùn)行波動(dòng)造成不必要的動(dòng)作和干擾而引起的誤動(dòng)。再次，繼電保護(hù)裝置還可以與電力系統(tǒng)中的其他自動(dòng)化裝置配合，在條件允許時(shí)，采取預(yù)定措施，縮短事故停電時(shí)間，盡快恢復(fù)供電，從而提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

（1）負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，一般用于大容量升壓變壓器和聯(lián)絡(luò)變壓器。過電流保護(hù)一般用于降低變壓器。

（2）外部接地短路時(shí)，應(yīng)采用以下保護(hù)：對(duì)中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)，由外部接地短路引起過電流時(shí)，如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。

（3）過負(fù)荷保護(hù)。對(duì)10kV以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行，或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。

4 小結(jié)

遠(yuǎn)距離輸電采用高電壓是最為經(jīng)濟(jì)的。當(dāng)前我們的社會(huì)，在我國交流輸電的電壓最高已經(jīng)能夠達(dá)到了500kV。對(duì)于這么高的電壓值，無論從發(fā)電廠的發(fā)電機(jī)安全工作運(yùn)行方面或是從制造成本方面作考慮，我們國家都不會(huì)允許直接從發(fā)電機(jī)生產(chǎn)。我們國家最常見的發(fā)電機(jī)的輸出電壓一般有3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75kV等等幾種電壓值，所以必須要首先用升壓變壓器將電壓升高以后才能再進(jìn)行遠(yuǎn)距離輸送。

參考文獻(xiàn)

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[2]王磊，吉木斯.淺析現(xiàn)代繼電保護(hù)和廠用電自動(dòng)化技術(shù)[A].2006中國電力系統(tǒng)保護(hù)與控制學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C].2006：51.

（作者單位：中海油天津液化天然氣有限責(zé)任公司）