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)（通過油速整定）、溫度保護(hù)（通過溫度高低）、防暴保護(hù)（壓力）、防火保護(hù)（通過火災(zāi)探頭等）、超速保護(hù)（速度整定）等。非電量保護(hù)可對輸入的非電量接點(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、油溫過高等，經(jīng)壓板直接出口跳閘或發(fā)信報(bào)警。對于冷控失電，可選擇是否經(jīng)本裝置延時(shí)出口跳閘，最長延時(shí)可達(dá)300分鐘。還可選擇是否經(jīng)油溫過高非電量閉鎖，投入時(shí)只有在外部非電量油溫過高輸入接點(diǎn)閉

2、合時(shí)才開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)局部過熱并使變壓器油分解、產(chǎn)生氣體（瓦斯），進(jìn)而造成噴油、沖動(dòng)斯繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。目前國產(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

3、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)（稱輕瓦）和流速保護(hù)（稱重瓦）。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)繼電器由開口杯、干簧觸點(diǎn)等組成。運(yùn)行時(shí)，繼電器內(nèi)充滿變壓器油，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，干簧接點(diǎn)斷開。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

4、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；有載開關(guān)一般使用國產(chǎn)QJ-25型繼電器，只有一對觸點(diǎn)，作用于跳閘，流速整定值為1.0 ms；進(jìn)口開關(guān)使用的繼電器不盡相同，MR開關(guān)為自產(chǎn)繼電器，流速值為1.2 ms，ABB開關(guān)配德國產(chǎn)繼電器，流速值為1.5 ms，并且流速整定值不可調(diào)。這些問題在訂貨和使用中應(yīng)加以注意。早期的有載開關(guān)使用具有兩對觸點(diǎn)的

5、繼電器，目前仍有運(yùn)行。由于開關(guān)切換時(shí)，產(chǎn)生的電弧必然引起開關(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)，表明開關(guān)內(nèi)部出現(xiàn)連續(xù)發(fā)展型故障，或開關(guān)內(nèi)的油含碳量過多，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

6、重瓦斯保護(hù)基本相同，但它是反應(yīng)變壓器油的壓力的。壓力繼電器又稱壓力開關(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，壓力克服彈簧壓力沖開膜盤釋放，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)變壓器已基本通過改造將安全氣道改造為壓力釋放閥。壓力釋放閥

7、一般要求開啟壓力與關(guān)閉壓力相對應(yīng)，且故障開啟時(shí)間小于2 ms，因此在校核壓力釋放閥時(shí)，開啟壓力、關(guān)閉壓力和開啟時(shí)間均需校核。對于110220 kV變壓器常用的壓力釋放閥，其噴油的有效直徑為130 ms，開啟壓力為55±5 kPa，對應(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變壓器運(yùn)行溫度的監(jiān)測和溫度高報(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)

8、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)”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

9、幾組冷卻器的工作狀態(tài)，變壓器運(yùn)行過程中一般均設(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?yōu)椤白岳洹?、“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)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

10、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

11、%，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。以過低的油溫投入風(fēng)扇，對于110 kV變壓器只是增加了電力和風(fēng)機(jī)的損耗，對運(yùn)行影響不大。對于強(qiáng)油循環(huán)變壓器，除增加上述損耗外，過低的運(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

12、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)使用說明和運(yùn)行經(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，較慢流速的油通過局部熱點(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內(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)措施瓦斯繼電器裝在變