一.前言

　　繼電保護(hù)是電力系統(tǒng)安全正常運(yùn)行的重要保障,而繼電保護(hù)裝置就是能反映被保護(hù)設(shè)備的故障或不正常運(yùn)行狀態(tài),并使斷路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置,當(dāng)被保護(hù)設(shè)備發(fā)生故障時(shí),它能自動迅速有選擇地動作于斷路器,從而將故障設(shè)備從電網(wǎng)中切除,保證無故障設(shè)備迅速恢復(fù)正常運(yùn)行,并使故障設(shè)備免于繼續(xù)遭受破壞。因此,必須根據(jù)變壓器的容量及重要性進(jìn)行預(yù)防性試驗(yàn)數(shù)據(jù)檢測以及裝設(shè)性能良好、動作可靠的保護(hù)裝置。

　　二.變壓器的故障

　　變壓器的故障由油箱內(nèi)部和油箱外部故障2種組成。內(nèi)部故障主要包括:相間短路,繞組匝間短路,單相接地故障等。此外,變壓器還有可能出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)。例如漏油造成的油位下降;由于外部短路引起的過電流或長時(shí)間過負(fù)荷,使變壓器繞組過熱,繞組絕緣加速老化,甚至引起內(nèi)部故障,縮短變壓器的使用壽命。因此,對此類異常運(yùn)行也應(yīng)該采取措施加以消除。

　　三.變壓器的繼電保護(hù)

　　(1)瓦斯保護(hù)

　　變壓器是利用變壓器油做絕緣和冷卻介質(zhì)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí),短路電流所產(chǎn)生的電弧將使變壓器油和其他絕緣物分解,產(chǎn)生大量的氣體;利用這些氣體形成動作,以反映氣體產(chǎn)生的量或油面下降狀況的保護(hù)裝置——瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器。可使氣流易于進(jìn)入油枕,并能防止氣泡積聚在變壓器的頂蓋內(nèi)[1]。瓦斯保護(hù)可以有效的反映變壓器內(nèi)部故障,因?yàn)樗哂徐`敏度高、動作迅速接線簡單的特點(diǎn),特別是變壓器內(nèi)匝間短路的匝數(shù)很少時(shí),故障回路的電流雖然很大,但反映在外部電源的電流變化卻很少。這時(shí)差動保護(hù)有可能不動作,而瓦斯保護(hù)卻能可靠地動作。運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)也證明了變壓器油箱內(nèi)的故障大部分是由瓦斯保護(hù)反映和動作切除的。

　　(2)氣體成分分析

　　當(dāng)氣體瓦斯繼電器動作而且器內(nèi)出現(xiàn)氣體時(shí),就要分析其氣體成分。油紙絕緣材料會在電或熱的作用下分解,產(chǎn)生各種氣體,其中對判斷故障有價(jià)值的氣體是甲烷、乙烷、乙烯、乙烴、氫、一氧化碳、二氧化碳。在正常運(yùn)行溫度下,與固體絕緣的正常老化過程中,產(chǎn)生的氣體主要是一氧化碳和二氧化碳。在溫度高于1000℃時(shí),例如電弧弧道溫度(3000 ℃以上)的作用下,油分解產(chǎn)物中含有較多的一氧化碳和二氧化碳,表1為不同類型故障產(chǎn)生的主要和次要?dú)怏w。

　　有時(shí)設(shè)備內(nèi)并不存在故障,而由于其他原因,在油中也會出現(xiàn)上述氣體,要注意這些可能引起誤判斷的氣體來源。但根據(jù)現(xiàn)有統(tǒng)計(jì)資料,固體絕緣的正常老化過程與故障情況裂化分解,表現(xiàn)在油中一氧化碳的含量上,一般情況下沒有嚴(yán)格的界限。二氧化碳含量的規(guī)律更不明顯。所以在考察這兩種氣體含量時(shí)更應(yīng)該注意結(jié)合具體變壓器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),運(yùn)行溫度,負(fù)荷情況,運(yùn)行歷史等情況加以分析。

　　(3)直流電阻測量

　　變壓器發(fā)生了差動保護(hù)動作的故障,而外部可視的部分沒有明顯的故障點(diǎn),就要查變壓器內(nèi)部的線圈繞組的直流電阻。直流電阻測量的結(jié)果往往受溫度的影響,而變壓器繞組的溫度又難以測準(zhǔn),因此,測量結(jié)果應(yīng)以三相電阻是否平衡,歷次變化規(guī)律是否一致進(jìn)行比較判斷,絕對值難于作為判斷依據(jù)。所以測得電阻值與歷史資料比較時(shí)應(yīng)換算到同一溫度下進(jìn)行,此時(shí)應(yīng)保證變壓器繞組溫度的測量準(zhǔn)確性,然后對照預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程滿足下面3點(diǎn)[3] :

　　(1) 1.6MVA以上變壓器,各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的2%;無中性點(diǎn)引出的繞組,繞組線間差別不應(yīng)大于三相平均值的1%。

　　(2) 1.6MVA以下變壓器,各相繞組電阻相互間的差別不應(yīng)大于三相平均值的4%;繞組線間差別不應(yīng)大于三相平均值的2%。

　　(3)與以前相同部位測得值比較,其變化不應(yīng)大于2%。由于變壓器因外部短路引起的過電流,作為變壓器本身故障的后備保護(hù),變壓器均裝設(shè)過電流保護(hù),對于單側(cè)電源的變壓器,過電流保護(hù)的電流互感器安裝在電源側(cè),這樣當(dāng)變壓器內(nèi)部故障且差動(或速斷)等快速動作的保護(hù)舉動時(shí),則由過電流保護(hù)經(jīng)過整定時(shí)限動作于變壓器兩側(cè)的斷路器。繼電保護(hù)裝置主要是通過縮小事故范圍或預(yù)防事故的發(fā)生來提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性,最大限度的保證向用戶安全連續(xù)供電,它是電力系統(tǒng)安全運(yùn)行不可缺少的重要組成。

　　(4)差動保護(hù)

　　變壓器繞組內(nèi)部和引出線上發(fā)生各種相間短路,變壓器單相匝間短路繞組脫股的主要保護(hù)我們就可以利用差動保護(hù)來實(shí)現(xiàn)。為補(bǔ)償兩側(cè)電流相位不同引起的不平衡電流,需要采用相位補(bǔ)償?shù)姆椒?將Y側(cè)的TA按Y/d5接線, △側(cè)的TA′按Y/Y012接線。這種接線方式,可以使回路中的電流為零,如圖1所示。TA流入差流回路的電流IAY = IBY′- IAY′,不考慮互感器角誤差的情況下, IBY′, IAY′分別與IBy , IAy同相位, IBy - IAy的相量指向5點(diǎn),為Y/d5接線。TA′流入差流回路的電流Iad與Ia 同相位, 指向11點(diǎn),故Iad與IAY反向,若其值相等,則流入差流回路的電流為零。從理論上講,正常及外部故障時(shí),差回路中的電流為零。而當(dāng)兩側(cè)電流互感器之間的電氣設(shè)備發(fā)生故障,差回路的電流很大,以致使得差動繼電器動作跳開相關(guān)開關(guān),保護(hù)設(shè)備保護(hù)系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

　　四.結(jié) 語

　　隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步,繼電保護(hù)技術(shù)日益呈現(xiàn)出向微機(jī)化,網(wǎng)絡(luò)化,智能化,保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展的趨勢。將把電力工業(yè)的自動化程度推向一個(gè)更高的水平。

　　參考文獻(xiàn):

　　[1]卓樂友.電力工程電氣設(shè)計(jì)手冊[M].北京:中國電力出版社,2004.

　　[2]湖南電力試驗(yàn)研究所.高壓電氣設(shè)備試驗(yàn)方法導(dǎo)則第二分冊[Z].湖南電力試驗(yàn)研究所內(nèi)部資料,1994.

　　[3]電力工業(yè)部.電力設(shè)備預(yù)防性試驗(yàn)規(guī)程[M].北京:中國電力出版社,1997.80