變壓器非電量保護(hù)

1、變壓器非電量保護(hù)非電量保護(hù) ，顧名思義就是指由非電氣量反映的故障動(dòng)作或發(fā)信的保護(hù)， 一般是指保護(hù) 的判據(jù)不是電量 （電流、 電壓、 頻率、 阻抗等），而是非電量， 如瓦斯保護(hù) （通過(guò)油速整定） 、 溫度保護(hù) （通過(guò)溫度高低） 、防暴保護(hù) （壓力）、防火保護(hù) （通過(guò)火災(zāi)探頭等） 、超速保護(hù) （速 度整定）等。非電量保護(hù)可對(duì)輸入的非電量接點(diǎn)進(jìn)行 SOE 記錄和保護(hù)報(bào)文記錄并上傳，主要包括本 體重瓦斯、調(diào)變重瓦斯、壓力釋放、冷控失電、本體輕瓦斯、調(diào)變輕瓦斯、油溫過(guò)高等，經(jīng) 壓板直接出口跳閘或發(fā)信報(bào)警。 對(duì)于冷控失電， 可選擇是否經(jīng)本裝置延時(shí)出口跳閘， 最長(zhǎng)延 時(shí)可達(dá) 300 分鐘。還可選擇是否經(jīng)油溫

2、過(guò)高非電量閉鎖， 投入時(shí)只有在外部非電量油溫過(guò)高 輸入接點(diǎn)閉合時(shí)才開(kāi)放冷控失電跳閘功能。變壓器非電量保護(hù) 一般指涉及到整定值的氣體、 壓力和溫度方面的保護(hù)。 當(dāng)變壓器內(nèi)部 出現(xiàn)單相接地、 放電或不嚴(yán)重的匝間短路故障時(shí)， 其他保護(hù)因得到的信號(hào)弱而不起作用， 但 這些故障均能引起變壓器及其它材料分解產(chǎn)生氣體。 利用這一特點(diǎn)構(gòu)成的反映氣體變化的保 護(hù)裝置稱(chēng)氣體（瓦斯）保護(hù)。1、氣體保護(hù)繼電器及整定瓦斯保護(hù) 是變壓器油箱內(nèi)繞組短路故障及異常的主要保護(hù)。 其作用原理是： 變壓器內(nèi)部 故障時(shí)，在故障點(diǎn)產(chǎn)生往往伴隨有電弧的短路電流， 造成油箱內(nèi)局部過(guò)熱并使變壓器油分解、 產(chǎn)生氣體（瓦斯） ，進(jìn)而造成噴油、沖

3、動(dòng)斯繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。目前國(guó)產(chǎn)的氣體保護(hù)用 氣體繼電器結(jié)構(gòu)為擋板式磁力接點(diǎn)結(jié)構(gòu)， 進(jìn)口的氣體繼電器有浮桶式和壓力式兩種結(jié)構(gòu)。 氣 體繼電器具有兩個(gè)功能：集氣保護(hù)（稱(chēng)輕瓦）和流速保護(hù)（稱(chēng)重瓦） 。輕瓦斯保護(hù)作用于信 號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于切除變壓器。集氣保護(hù)（ 輕瓦斯保護(hù)）輕瓦斯保護(hù)繼電器由開(kāi)口杯、干簧觸點(diǎn)等組成。運(yùn)行時(shí)，繼電 器內(nèi)充滿(mǎn)變壓器油，開(kāi)口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，干簧接點(diǎn)斷開(kāi)。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕 微故障或異常時(shí)，故障點(diǎn)局部過(guò)熱，引起部分油膨脹，油內(nèi)的氣體被逐出，形成汽泡，進(jìn)入 氣體繼電器內(nèi)，使油面下降，開(kāi)口杯轉(zhuǎn)動(dòng)，使干簧接點(diǎn)閉合，發(fā)出信號(hào)。流速保護(hù)（ 重瓦斯保

4、護(hù)）重瓦斯保護(hù)繼電器由檔板、彈簧及干簧接點(diǎn)等構(gòu)成。當(dāng)變壓器 油箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)， 很大的故障電流及電弧使變壓器油大量分解， 產(chǎn)生大量汽體， 使變 壓器噴油，油流沖擊檔板，帶動(dòng)磁鐵并使干簧觸點(diǎn)閉合，作用于切除變壓器。變壓器本體主繼電器一般使用 QJ-80 型，具有兩對(duì)觸點(diǎn)， 分別作用于輕瓦信號(hào)和重瓦跳 閘。本體繼電器多使用國(guó)產(chǎn)繼電器，流速的整定按1.01.2 ms 即可；日本三菱產(chǎn)變壓器使用浮桶式繼電器，流速整定值為 1.0 ms；有載開(kāi)關(guān)一般使用國(guó)產(chǎn) QJ-25 型繼電器，只有 一對(duì)觸點(diǎn)，作用于跳閘，流速整定值為1.0 ms；進(jìn)口開(kāi)關(guān)使用的繼電器不盡相同， MR 開(kāi)關(guān)為自產(chǎn)繼電器，流速值為

5、1.2 ms，ABB 開(kāi)關(guān)配德國(guó)產(chǎn)繼電器，流速值為 1.5 m s，并 且流速整定值不可調(diào)。這些問(wèn)題在訂貨和使用中應(yīng)加以注意。早期的有載開(kāi)關(guān)使用具有兩對(duì)觸點(diǎn)的繼電器， 目前仍有運(yùn)行。 由于開(kāi)關(guān)切換時(shí)， 產(chǎn)生的 電弧必然引起開(kāi)關(guān)內(nèi)變壓器油的分解， 但由于電弧能量不是很大， 且切換次數(shù)有限， 產(chǎn)氣速 率很低， 在相當(dāng)?shù)囊欢螘r(shí)間內(nèi)輕瓦斯應(yīng)不發(fā)出信號(hào)。 如在短時(shí)間內(nèi)連續(xù)出現(xiàn)輕瓦斯信號(hào)， 表 明開(kāi)關(guān)內(nèi)部出現(xiàn)連續(xù)發(fā)展型故障， 或開(kāi)關(guān)內(nèi)的油含碳量過(guò)多， 油的滅弧能力降低， 使電弧能 量變大，此時(shí)需進(jìn)行檢查或換油。應(yīng)當(dāng)指出： 重瓦斯保護(hù)是油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)， 它能反映變壓器內(nèi)部的各種故障。 當(dāng) 變壓器少數(shù)繞

6、組發(fā)生匝間短路時(shí)， 雖然故障點(diǎn)的故障電流很大， 但在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的差流 可能不大，差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)。此時(shí)，靠重瓦斯保護(hù)切除故障。2、壓力保護(hù)裝置及整定壓力保護(hù)也是變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)。 其作用原理與重瓦斯保護(hù)基本相同， 但它 是反應(yīng)變壓器油的壓力的。 壓力繼電器又稱(chēng)壓力開(kāi)關(guān)， 由彈簧和觸點(diǎn)構(gòu)成。 置于變壓器本體 油箱上部。壓力保護(hù)使用壓力釋放裝置， 當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障時(shí)， 壓力釋放裝置使油膨脹和 分解產(chǎn)生的不正常壓力得到及時(shí)釋放，以免損壞油箱，造成更大的損失。壓力釋放裝置有兩種：安全氣道（防爆筒）和壓力釋放閥。安全氣道為釋放膜結(jié)構(gòu)，當(dāng) 變壓器內(nèi)部壓力升高時(shí)沖破釋放膜釋放壓力， 如

7、日本三菱產(chǎn)變壓器。 壓力釋放閥是安全氣道 的替代產(chǎn)品，被廣泛應(yīng)用，結(jié)構(gòu)為彈簧壓緊一個(gè)膜盤(pán)，壓力克服彈簧壓力沖開(kāi)膜盤(pán)釋放，其 最大優(yōu)點(diǎn)是能夠自動(dòng)恢復(fù)。 目前河北省南部電網(wǎng)主網(wǎng)、 城網(wǎng)變壓器已基本通過(guò)改造將安全氣 道改造為壓力釋放閥。壓力釋放閥一般要求開(kāi)啟壓力與關(guān)閉壓力相對(duì)應(yīng)，且故障開(kāi)啟時(shí)間小于2 ms，因此在校核壓力釋放閥時(shí)，開(kāi)啟壓力、關(guān)閉壓力和開(kāi)啟時(shí)間均需校核。對(duì)于 110220 kV 變壓器常用的壓力釋放閥，其噴油的有效直徑為130 ms，開(kāi)啟壓力為 55±5 kPa，對(duì)應(yīng)的關(guān)閉壓力為29.5 kPa。壓力釋放閥帶有與釋放閥動(dòng)作時(shí)聯(lián)動(dòng)的觸點(diǎn)，作用于信號(hào)報(bào)警。3、溫度保護(hù)3.1 變壓

8、器運(yùn)行溫度的監(jiān)測(cè)和溫度高報(bào)警110 kV及以上的變壓器頂層油溫報(bào)警值設(shè)定為 80 ，均比運(yùn)行規(guī)程略低， 留有一定裕 度； 溫度指示一般使用壓力式溫度計(jì)， 表計(jì)安裝在變壓器本體易于觀測(cè)的部位， 可以配置溫 度變送器將溫度信號(hào)傳送至遠(yuǎn)方如控制室； 有極少量的變壓器同時(shí)安裝了酒精溫度計(jì)， 讀取 數(shù)值時(shí)需爬上變壓器，不太方便，但精度較高。3.2 變壓器冷卻系統(tǒng)的溫度控制變壓器冷卻系統(tǒng)控制邏輯有 “手動(dòng)”和“自動(dòng)”兩種方式， “自動(dòng)”方式是指按變壓器運(yùn)行負(fù) 荷或頂層油溫控制冷卻器的啟、 停，片式、 管式散熱器的冷卻器包括風(fēng)扇電機(jī)和油泵電機(jī)的電源控制。220 kV 強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻器（ YF 型）的 “自動(dòng)

9、”控制方式又分為 “輔助”和“備用”兩種狀態(tài)。 變壓器在運(yùn)行中，當(dāng)上層油溫達(dá)到 65 時(shí)（或負(fù)荷電流達(dá)到 70%或廠家出廠值時(shí)）自動(dòng)投 入輔助冷卻器，下降至 55 時(shí)退出。當(dāng) “工作”、 “輔助 ”狀態(tài)運(yùn)行的冷卻器組發(fā)生故障時(shí)， 自動(dòng)啟動(dòng)投入 “備用 ”狀態(tài)的冷卻器組； 根據(jù)外部環(huán)境溫度和負(fù)荷情況， 可以手動(dòng)選擇調(diào)整幾 組冷卻器的工作狀態(tài)，變壓器運(yùn)行過(guò)程中一般均設(shè)置至少一組冷卻器運(yùn)轉(zhuǎn)。220 kV 強(qiáng)油片式散熱器 （PC 型 ）不再有獨(dú)立屬于各冷卻器的風(fēng)扇和油泵，工作狀態(tài)也變 為“自冷”、“風(fēng)冷”和“強(qiáng)油風(fēng)冷”3種工作狀態(tài)，上層油溫達(dá)到 55 時(shí)自動(dòng)投入風(fēng)扇，達(dá)到 65 時(shí)自動(dòng)投入油泵。 按負(fù)

10、荷啟動(dòng)一般根據(jù)變壓器銘牌所標(biāo)的冷卻方式設(shè)定， 如負(fù)荷為 60% 額定容量時(shí)自動(dòng)投入風(fēng)扇， 80%時(shí)自動(dòng)投入油泵。對(duì)于 110 kV 風(fēng)冷冷卻器（散熱器） ，一般規(guī)定變壓器頂層油溫達(dá)到 65 時(shí)投入風(fēng)扇， 或負(fù)荷電流達(dá)到 70%額定值時(shí)投入風(fēng)扇。 為防止風(fēng)扇電機(jī)頻繁啟動(dòng)， 還應(yīng)調(diào)整裝置在 65 時(shí)投入風(fēng)扇， 油面溫度下降至 55 時(shí)才退出風(fēng)扇， 或負(fù)荷電流低于 50% 額定值時(shí)才切除風(fēng) 扇。除 220 kV 強(qiáng)油風(fēng)冷冷卻器外，其他具備上述功能的兩種冷卻系統(tǒng)均可運(yùn)行于自動(dòng)控制 檔位。4、冷卻器的控制冷卻器全停保護(hù)， 為提高傳輸能力， 對(duì)于大型變壓器均配置有各種的冷卻系統(tǒng)。 在運(yùn)行 中，若冷卻系統(tǒng)全

11、停， 變壓器的溫度將升高。 若不即時(shí)處理， 可能導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損壞。 冷卻器全停保護(hù)， 是在變壓器運(yùn)行中冷卻器全停時(shí)動(dòng)作。 其動(dòng)作后應(yīng)立即發(fā)出告警信號(hào)， 并 經(jīng)長(zhǎng)延時(shí)切除變壓器。大多數(shù)變壓器一般同時(shí)使用按溫度和按負(fù)荷控制冷卻器， 變壓器冷卻器控制應(yīng)以溫度優(yōu) 先，有些使用片式散熱器的變壓器銘牌所標(biāo)的按負(fù)荷啟動(dòng)強(qiáng)油風(fēng)冷的百分?jǐn)?shù)較低，如 220 kV變壓器銘牌標(biāo)的冷卻器方式為： ODAF/ONAN100%/60% ，但片式散熱器的散熱效率較高， 當(dāng)負(fù)荷電流達(dá)到 60%額定值時(shí)， 上層油溫往往達(dá)不到 65 ，使之實(shí)際形成了以負(fù)荷電流優(yōu) 先啟動(dòng)的情況，變壓器常在 40 左右即投入風(fēng)扇和油泵。即使增加

12、了負(fù)荷啟動(dòng)的百分?jǐn)?shù)， 夏季溫度優(yōu)先控制的散熱系統(tǒng)進(jìn)入冬季仍可能會(huì)轉(zhuǎn)為負(fù)荷優(yōu)先。以過(guò)低的油溫投入風(fēng)扇，對(duì)于 110 kV 變壓器只是增加了電力和風(fēng)機(jī)的損耗，對(duì)運(yùn)行影 響不大。 對(duì)于強(qiáng)油循環(huán)變壓器， 除增加上述損耗外， 過(guò)低的運(yùn)行溫度還會(huì)增加變壓器油流帶 電的危險(xiǎn)性， 并且如變壓器運(yùn)行在負(fù)荷啟動(dòng)的臨界值， 因負(fù)荷變化頻率遠(yuǎn)高于溫度變化， 造 成風(fēng)機(jī)和油泵頻繁啟 /停，使元件故障率增大，另外還加大了油泵軸承磨損的金屬微粒進(jìn)入 變壓器油的機(jī)會(huì)，因此不推薦負(fù)荷啟動(dòng)冷卻系統(tǒng)的方式。石家莊供電公司的 220 kV 變壓器用于 220 kV 變壓器片式散熱器的風(fēng)扇和油泵分組啟動(dòng) 時(shí)間設(shè)定， 根據(jù)使用說(shuō)明和運(yùn)行

13、經(jīng)驗(yàn)， 一般將啟動(dòng)風(fēng)扇和自動(dòng)、 手動(dòng)啟動(dòng)油泵的分組啟動(dòng)時(shí) 間繼電器 KT1 、KT2 和KT3 設(shè)置為 20 s，按溫度自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇和油泵的時(shí)間繼電器KT4 和KT6 設(shè)置為 60 s，按負(fù)荷自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)扇、油泵的時(shí)間繼電器KT5 和 KT7 設(shè)置為 30 s，但不使用按負(fù)荷啟動(dòng)功能。油泵分組啟動(dòng)具有兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)：減輕電源主接觸器的啟動(dòng)負(fù)荷，減少觸頭燒蝕的故障率； 避免同時(shí)啟動(dòng)（尤其是頻繁啟動(dòng)）時(shí)產(chǎn)生較大涌流可能造成的本體氣體繼電器的重瓦誤動(dòng)。按溫度啟動(dòng)油泵風(fēng)扇也有缺點(diǎn)。 當(dāng)變壓器短時(shí)過(guò)載或有局部熱點(diǎn)產(chǎn)生時(shí)， 因變壓器油的 熱容量非常大， 很難在短時(shí)間內(nèi)將其顯示出來(lái)， 較慢流速的油通過(guò)局部熱點(diǎn)容易引起油的分 解和老化，因此，最好的方法是按繞組溫度啟動(dòng)，將溫度計(jì)的探頭插入繞組頂部?jī)?nèi)部，以繞 組溫度控制冷卻系統(tǒng)的啟動(dòng)。5、提高非電量保護(hù)措施瓦斯繼