熊興鵬 倪鵬

摘要：在電力系統(tǒng)中，電力變壓器具備重要作用，因此在輸變電、工廠運行中得以廣泛應(yīng)用。在生產(chǎn)期間，科技技術(shù)的快速發(fā)展，相應(yīng)促進了電力變壓器的發(fā)展，研發(fā)出大量新型變壓器，具備較多用途與功能。在變壓器創(chuàng)新發(fā)展中，開始應(yīng)用大量不同功能與型號的變壓器，導(dǎo)致電力變壓器的接線復(fù)雜，對于電力人員提出嚴格要求，還會對電力人員的專業(yè)判斷造成影響。在檢修電力變壓器故障時，極易產(chǎn)生錯誤判斷，對我國經(jīng)濟發(fā)展影響非常大。所以必須注重變壓器設(shè)備的運行故障檢測，同時應(yīng)用科學化檢修技術(shù)，維護變壓器運行效益。

關(guān)鍵詞：電氣控制系統(tǒng);變壓器;繼電保護

引言：

變壓器作為電氣控制系統(tǒng)的核心零部件，其安全穩(wěn)定的運行將直接影響電氣控制系統(tǒng)，甚至是自動化設(shè)備使用的可靠性。隨著我國經(jīng)濟建設(shè)的快速發(fā)展，人們的生活質(zhì)量不斷提升，對自動化設(shè)備的依賴程度也越來越高，對變壓器保護的要求也隨之提高，針對變壓器故障類型以及繼電保護設(shè)計與研究具有重要意義。本文介紹了變壓器保護的幾種常見故障以及其繼電保護的基本配置，對變壓器故障的排除與調(diào)試工作具有一定的參考價值。

1變壓器常見故障類型

1.1電性故障

在電應(yīng)力作用下，變壓器絕緣裂化所致故障，就被稱電性故障。按照能量密度大小，可以將電性故障劃分為低能放電、局部放電、高能放電等。對于局部放電，多位于變壓器內(nèi)腔空腔、絕緣介質(zhì)空隙、電極等位置。由于能量密度比較小，極易惡化為高能放電故障。低能放電故障，主要是在阻抗分壓作用下，變壓器內(nèi)部金屬部件接觸不良，在電壓異電級間，會產(chǎn)生懸浮電位，能量密度較小，存在間歇性特點。高能放電故障的突發(fā)性較強，會導(dǎo)致繞組間、層間擊穿故障等。在短時間內(nèi)，會產(chǎn)生大量故障氣體。

1.2過熱故障

在熱應(yīng)力作用下，變壓器絕緣部件老化所致過熱現(xiàn)象，就被稱為過熱故障。故障產(chǎn)生的溫度高低，會細化為低溫過熱、中溫過熱、高溫過熱等類型。不同溫度的過熱故障劃分標準為300℃、700℃。按照標準統(tǒng)計顯示，大部分變壓器過熱故障，是由于分接開關(guān)接觸不良所致。所以，鐵芯多點接地故障、漏磁環(huán)流、局部短路等故障，也是由于變壓器過熱故障所致。

1.3變壓器的分接開關(guān)故障

雖然分接開關(guān)內(nèi)部機械部分的機械原理較為簡單，但其實現(xiàn)動作的機械傳動結(jié)構(gòu)卻比較復(fù)雜，此外由于電氣控制系統(tǒng)的需要，分解開關(guān)還需要經(jīng)常進行切換操作，也正如此，分接開關(guān)發(fā)生故障的機率也相對較高。一般情況下，引起分接開關(guān)發(fā)生故障的主要原因是其產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)，一旦出現(xiàn)分接開關(guān)接觸不良、開合不到位時便會出現(xiàn)觸頭過熱、斷軸及放電燒損。同時，如果切換開關(guān)觸點出現(xiàn)接觸不良等問題，就會導(dǎo)致絕緣件的機械強度降低，嚴重時會導(dǎo)致切換開關(guān)直接損壞。

此外，油室密封情況如果出現(xiàn)問題，會直接導(dǎo)致大、小油兩個箱之間互相連通，進而會間接增加變壓器油箱可燃性氣體含量，最終導(dǎo)致對故障的錯誤判斷。變壓器的分接開關(guān)故障除了產(chǎn)品質(zhì)量不過關(guān)所導(dǎo)致眾多故障外，還有一類常見的故障是絕緣故障。變壓器的絕緣故障與其本身的設(shè)計緊密相關(guān)，如果變壓器采用小油路、薄絕緣設(shè)計，則會導(dǎo)致變壓器的使用壽命縮短，因為在變壓器運行不久后就會因為絕緣故障而無法正常使用。絕緣故障也會因為相間加入了絕緣隔板使電場強度的分布被破壞，從而造成變壓器相間絕緣裕度不足，引起相間短路。另一個導(dǎo)致絕緣板故障的重要因素是變壓器被污染。通常情況下，變壓器對內(nèi)部的清潔度要求是非常高的，因為一旦內(nèi)部受到極少量金屬雜質(zhì)的污染后都會嚴重影響爬電距離，進而導(dǎo)致產(chǎn)生局部放電現(xiàn)象。

2變壓器故障診斷方法

2.1油溶解性氣體分析法

現(xiàn)階段，利用絕緣油材料進行絕緣散熱的變壓器應(yīng)用廣泛，該類變壓器會受到熱應(yīng)力影響，從而出現(xiàn)絕緣紙、絕緣油老化，還會出現(xiàn)不同故障性氣體。故障位置不同，故障氣體的成分差異比較大。通過對故障問題進行分析，可以了解氣體不同成分比重與含量，從而對變壓器故障類型進行診斷。

2.2外部特征監(jiān)測法

當變壓器發(fā)生放電故障時，會表現(xiàn)出較多外部特征，涉及到電磁脈沖、電脈沖等，同時會表現(xiàn)出異常噪聲、發(fā)光發(fā)熱特征。所以，通過監(jiān)測電性與電磁脈沖特征，能夠?qū)Ψ烹娔芰繌姸取l(fā)展趨勢進行準確化判斷，確保變壓器放電故障判斷的準確性。

2.3紅外測溫法

如果變壓器發(fā)生過熱故障時，因故障所致變壓器熱量散發(fā)異常，此時可以監(jiān)測熱量變化情況，準確診斷故障問題。紅外測溫法為常用方法，通過紅外測溫技術(shù)，可以準確監(jiān)測變壓器熱量，之后將監(jiān)測結(jié)果轉(zhuǎn)化為視頻信號，準確定位和診斷故障類型。

3繼電保護設(shè)計與研究

3.1差動保護設(shè)計要點

差動保護設(shè)計是變壓器保護中一種最常見也是最有效的方法之一。差動保護設(shè)計的主要原則是按照正常運行時的環(huán)流接線安裝變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)。在變壓器正常運行情況下，差動繼電器內(nèi)的電流與兩側(cè)電流互感器二次電流非常接近，兩者之間的差值幾乎等于零，這種情況下，變壓器處于正常運行狀態(tài)，差動保護機制也不會啟動。隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展和改革，差動保護設(shè)計的功能也越來越完善，尤其是高性能微型計算機處理芯片引入到差動保護機制的設(shè)計中，從而為進行繼電保護裝置的研究和應(yīng)用帶來了質(zhì)的飛躍。基于高性能微型計算機處理芯片，目前已經(jīng)研制出了一套包括主保護、后備保護兩套微機保護的裝置，大大提高了差動保護對變壓器的保護，這種保護技術(shù)也得到了業(yè)內(nèi)廣泛的認可和普及應(yīng)用。包括主保護、后備保護兩套微機保護的裝置針對變壓器套管、引出線以及內(nèi)部短路等故障可以實現(xiàn)全面和充分的保護和反映，尤其是針對高壓側(cè)電壓在及以上的變壓器，兩套微機保護的裝置顯得尤為重要，不可或缺。兩套微機保護的裝置在高壓側(cè)電壓在及以上的變壓器故障保護上功能強大。一旦故障發(fā)生后，兩套微機保護的裝置可以實現(xiàn)瞬時動作斷開各側(cè)斷路器的目的，這種瞬時動作斷開也大大降低了故障對整個變壓器的損壞，降低故障的發(fā)生幾率和危害程度。

3.2瓦斯保護設(shè)計要點

差動保護在變壓器故障保護方面有著重要的作用，不可或缺，但是也無法對所有的變壓器故障實現(xiàn)保護。如匝間短路、鐵芯局部燒損、絕緣劣化、線圈燒損等，面對這些故障瓦斯保護能夠正常動作的原因是由于瓦斯保護本身也是通過氣體繼電器來實現(xiàn)的。當下較為常見的瓦斯保護主要是分為兩種，一種是輕瓦斯保護，另外一種則是重瓦斯保護。輕瓦斯保護主要依據(jù)氣體的化學成為、含量、顏色以及可燃性等條件來分析保護原因以及故障性質(zhì)進行判斷，有利于電氣調(diào)試人員迅速發(fā)現(xiàn)變壓器故障等問題，并根據(jù)指示對相應(yīng)問題進行處理。重瓦斯保護則是斷路器跳閘。這種模式是對氣體產(chǎn)生的速度進行監(jiān)測，通過對氣體成為及特征進行分析，從而獲得故障原因以及具體的位置，在變壓器發(fā)生嚴重故障時自動切斷電源，以此來保護變壓器不被損壞。

結(jié)束語：

變壓器在電力系統(tǒng)中起著重要作用。加強對變壓器的診斷和管理，可以保證電力系統(tǒng)平穩(wěn)運行。變壓器作為電力系統(tǒng)的主要部件，一旦發(fā)生故障，直接影響人們生產(chǎn)和生活。企業(yè)必須做好變壓器故障診斷和狀態(tài)修復(fù)工作，確保供電企業(yè)安全穩(wěn)定運行，滿足人們對工業(yè)用電和日常用電的需求，促進中國能源行業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

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