淺談變壓器繼電保護

劉光軍

【摘 要】變壓器的繼電保護是指在變壓器的內部和外部發生故障時，由于電壓、電流和油溫等條件隨之發生的變化，根據對這些突發變化進行發現、分析、判斷，對變壓器的故障性質和故障范圍進行分析，并作出相對應的處理和反應。變壓器的繼電保護是變壓器自我保護的主要內容，本文對變壓器的繼電保護進行簡單分析。

【關鍵詞】變壓器繼電保護 變壓器 繼電保護 故障 繼電保護裝置

【中圖分類號】TM77【文獻標識碼】A【文章編號】1672-5158（2013）07-0433-02

一.引言

電力系統是保障我國經濟快速發展的重要能源支柱，而變壓器是供電系統中較為重要的電氣原件，其可靠的結構，相對較少的故障機會，使得變壓器被廣泛應用于電力系統中。雖然變壓器具有相對穩定的運行狀態，但在實際的工作中，也難免會存在各種類型的故障，導致變壓器異常運行。為了提高變壓器的安全運行能力，將變壓器的異常運行影響降到最小值，就有必要根據變壓器的容量大小，來設置提高變壓器可靠性的繼電保護裝置。

二. 變壓器的常見故障

1. 聲音異常

變壓器在正常運行時，會發出連續均勻的“嗡嗡”聲。如果產生的聲音不均勻或有其他特殊的響聲，就應視為變壓器運行不正常，并可根據聲音的不同查找出故障，進行及時處理。主要有以下幾方面故障：

（1）電網發生過電壓。電網發生單相接地或電磁共振時，變壓器聲音比平常尖銳。出現這種情況時，可結合電壓表計的指示進行綜合判斷。

（2）變壓器過載運行。負荷變化大，又因諧波作用，變壓器內瞬間發生“哇哇”聲或“咯咯”的間歇聲，監視測量儀表指針發生擺動，且音調高、音量大。變壓器夾件或螺絲釘松動、聲音比平常大且有明顯的雜音，但電流、電壓又無明顯異常時，則可能是內部夾件或壓緊鐵芯的螺絲釘松動，導致硅鋼片振動增大。

（3）變壓器局部放電。若變壓器的跌落式熔斷器或分接開關接觸不良時，有“吱吱”的放電聲；若變壓器的變壓套管臟污，表面釉質脫落或有裂紋存在，可聽到“嘶嘶”聲；若變壓一器內部局部放電或電接不良，則會發出“吱吱”或“僻啪”聲，而這種聲音會隨離故障的遠近而變化，這時，應對變壓器馬上進行停用檢測。

2.油溫異常

變壓器在正常條件下，油溫比平時高出10攝氏度以上或負載不變而溫度不斷上升（在冷卻裝置運行正常的情況下）測可判斷為變壓器內部出現異常。主要為：

（1）內部故障引起溫度異常。其內部故障，如繞組匝間或層間短路、線圈對圍屏放電、內部引線接頭發熱、鐵芯多點接地使渦流增大過熱、零序不平衡電流等漏磁通過與鐵件油箱形成回路而發熱等因素引起變壓器溫度異常。發生這些情況時，還將伴隨著瓦斯或差動保護動作。故障嚴重時，還有可能使防爆管或壓力釋放閥噴油，這時應立即將變壓器停用檢修。

（2）冷卻器運行不正常所引起的溫度異常。冷卻器運行不正?；虬l生故障，如潛油泵停運、風扇損壞、散熱器管道積垢、冷卻效果不佳、散熱器閥門沒有打開、溫度計指示失靈等諸多因素引起溫度升高，應對冷卻器系統進行維護和沖洗，以提高其冷卻效果。

3.氣味、顏色異常

（1）防爆管防爆膜破裂：防爆管防爆膜破裂會引起水和潮氣進入變壓器內，導致絕緣油乳化及變壓器的絕緣強度降低。套管閃絡放電：營管閃絡放電會造成發熱導致老化，絕緣受損甚至引起爆炸。引線（接線頭）、城卡處過熱引起異常：套管接線端部緊固部分松動或引線頭線鼻子滑牙等，接觸面發生氧化嚴重，使接觸過熱，顏色變暗失去光澤，表面鍍層也遭破壞。

（2）套管污損引起異常：套管污損產生電暈、閃絡會發生臭氧味，冷卻風扇、油泵燒毀會發出燒焦氣味。

另外，吸潮過度、墊圈損壞、進入油室的水量太多等原因會造成吸濕劑變色。

4.其他故障。

箱體內故障：繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心燒損；箱體外故障：管及其引出線的相間短路和在中性點直接接地側的單相接地短路。

三.變壓器的繼電保護基本原則

對作用于跳閘的繼電保護，在技術上有5個基本原則：可靠性、靈敏性、選擇性、速動性以及經濟性。

1.可靠性?？煽啃灾冈谠摫Ｗo裝置規定的保護范圍內，發生了它應該動作的

故障時，它不應該拒絕動作而在任何其他該保護不應該動作的情況下，則不應該誤動作，可靠性主要指保護裝置本身的質量和運行維護水平而言，可以用拒動率和誤動率來衡量 當兩者愈小則保護的可靠性愈高。為保證可靠性應采用由可靠的硬件和軟件構成的裝置，并應具有必要的自動監測，閉鎖報警等措施。

2.靈敏性。靈敏性是指保護裝置對其保護區內發生故障或不正常運行狀態的反應能力用靈敏系數來衡量。 如下圖：

3. 選擇性。選擇性是指當供電系統發生故障時，首先由故障設備或線路本身保護且出故障，當故障設備或線路的保護或斷路器拒動時應由相鄰設備或線路的保護將故障切除。

4.速動性。速動性是指繼電保護裝置應能盡快地切除故障，以減少設備及用戶在大電流低電壓運行的時間，降低設備的損壞程度，提高系統并列運行的穩定性，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等。一般從裝置速動保護充分發揮零序瞬時段保護及相間速斷保護的作用，減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。

5. 經濟性。經濟性是指在經濟上以最少的投資達到最高程度的保護原則。

四.變壓器的保護

1.瓦斯保護。

容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當油箱內部故障產生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，瓦斯保護應動作于斷開變壓器各電源測斷路器。對于高壓側未裝設斷路器的線路一變壓器組，未采取使瓦斯保護能切除變壓器內部故障的技術措施時，瓦斯保護可僅動作于信號。對于容量為400KVA以上的車間內油浸式變壓器，也應裝設瓦斯保護。

2. 相間短路的后備保護。

過電流保護宜用于降壓變壓器，復合電壓起動的過電流保護宜用升壓變壓器，系統聯絡變壓器和采用過電流保護不滿足靈敏度要求的降壓變壓器，63MVA及以上的升壓變壓器，采用負序電流保護及單相式低電壓起動的過電流保護對于大型升壓變壓器或系統聯絡變壓器，為滿足靈敏度要求，可采用阻抗保護。其作用是用來防御外部相間短路引起的過電流，并作為瓦斯保護和縱差動保護（或電流速斷保護）的后備.保護延時動作于跳開斷路器。

3. 過負荷保護

過負荷保護主要應用于：對于0.4MVA及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。其作用為對于自耦變壓器或多繞組變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側的過負荷情況。過負荷保護經延時動作于信號。

五、結束語

變壓器的繼電保護裝置必須要具有快速性和靈敏性，才能準確的反映變壓器的運行故障，能在最短的時間內將故障或異常消除，并將事故降低，提高系統的整體可靠性，能在最大程度上提供安全用電。

參考文獻

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