變壓器的非電量保護(hù)

1、變壓器的非電量保護(hù)為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，保證設(shè)備的安全，大型電力變壓器均設(shè)置了電量和非電量保護(hù)。變壓器內(nèi)部故障時(shí)如果這些保護(hù)能正確運(yùn)作，及時(shí)切斷電源，便限制了電能轉(zhuǎn)化為熱能和化學(xué)能，也限制了油體積的劇烈膨脹及絕緣紙和絕緣油分解成氣體。這樣就可以將故障控制在允許的范圍內(nèi)，有效保護(hù)主變，避免故障擴(kuò)大，減少損失。由于電量保護(hù)本身固有的特點(diǎn)，當(dāng)故障在電量保護(hù)的靈敏度或故障種類之外時(shí)，就必須依靠非電量保護(hù)來保證主變的安全。表1是根據(jù)所反應(yīng)的物理量不同劃分的幾種非電量保護(hù)。表1 非電量保護(hù)的種類保護(hù)名稱反應(yīng)的物理量對應(yīng)的變壓器故障瓦斯保護(hù)輕瓦斯保護(hù)氣體體積內(nèi)部放電、鐵心多點(diǎn)接地、內(nèi)部過熱、空氣進(jìn)入油箱等重

2、瓦斯保護(hù)流速、油面高度嚴(yán)重的匝間短路、對地短路壓力釋放閥壓力內(nèi)部壓力升高、嚴(yán)重的匝間短路及對地短路壓力突變保護(hù)壓力內(nèi)部壓力瞬時(shí)升高溫度控制器保護(hù)溫度冷卻系統(tǒng)失效、溫度升高油位計(jì)油位油位過高、過低一、瓦斯保護(hù)原理及設(shè)置原則電力變壓器的電量型繼電保護(hù)，如差動保護(hù)、電流速斷保護(hù)、零序電流保護(hù)等對變壓器內(nèi)部故障是不靈敏的，這主要是內(nèi)部故障從匝間短路開始的，短路匝內(nèi)部的故障電流雖然很大，但反映到線電流卻不大，只有故障發(fā)展到多匝短路或?qū)Φ囟搪窌r(shí)才能切斷電源。變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)是瓦斯保護(hù)，它能瞬間切除故障設(shè)備，但氣體繼電器的靈敏度卻取決于整定值（流速）。 1、輕瓦斯保護(hù)(1)保護(hù)原理內(nèi)部故障比較輕微或在

3、故障的初期，油箱內(nèi)的油被分解、汽化，產(chǎn)生少量氣體積聚在瓦斯繼電器的頂部，當(dāng)氣體量超過整定值時(shí)，發(fā)出報(bào)警信號，提示維護(hù)人員進(jìn)行檢查，防止故障的發(fā)展。(2)設(shè)置原則氣體容積動作整定值一般為250300mL，其動作接點(diǎn)應(yīng)接入報(bào)警信號。2、重瓦斯保護(hù)(1)保護(hù)原理變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，油箱內(nèi)的油被分解、汽化，產(chǎn)生大量氣體，油箱內(nèi)壓力急劇升高，氣體及油流迅速向油枕流動，流速超過重瓦斯的整定值時(shí)，瞬間動作切除主變。(2)設(shè)置原則由于變壓器內(nèi)部故障產(chǎn)生電弧時(shí)，故障點(diǎn)附近的油將被高溫分解，由液態(tài)的高分子電離分解為氣態(tài)的氫氣及烴類氣體。少量氣體首先溶于變壓器油中，當(dāng)產(chǎn)氣速率大于溶解速率時(shí)，就在故障區(qū)域產(chǎn)生氣

4、泡。分解的氣體占了變壓器油的空間，必定有同體積的變壓器油被擠向儲油柜。油流和氣體是同時(shí)發(fā)生的，一定的產(chǎn)氣速率必定有一定的油流速通過瓦斯繼電器，而產(chǎn)氣的速率則取決于燃弧功率：因此為把故障范圍限制在盡可能小的區(qū)域內(nèi)，通過變壓器瓦斯繼電器油的流速整定值就應(yīng)該小于最小故障功率的產(chǎn)氣速率。所以，瓦斯繼電器流速的整定應(yīng)考慮最小的故障功率以及地震和強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器油泵同時(shí)全部啟動的影響，并考慮壓力釋放閥保護(hù)與重瓦斯保護(hù)的配合。二、壓力釋放閥的保護(hù)原理及設(shè)置原則1、保護(hù)原理：為提高設(shè)備運(yùn)行可靠性，早期投運(yùn)的大型電力變壓器，逐步將變壓器的安全氣道（防爆管）更換為壓力釋放閥。作為變壓器非電量保護(hù)的安全裝置，壓力釋

5、放閥是用來保護(hù)油浸電氣設(shè)備的裝置，即在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，油箱內(nèi)的油被分解、氣化，產(chǎn)生大量氣體，油箱內(nèi)壓力急劇升高，此壓力如不及時(shí)釋放，將造成變壓器油箱變形、甚至爆裂。安裝壓力釋放閥可使變壓器在油箱內(nèi)部發(fā)生故障、壓力升高至壓力釋放閥的開啟壓力時(shí)，壓力釋放閥在2ms內(nèi)迅速開啟，使變壓器油箱內(nèi)的壓力很快降低。當(dāng)壓力降到關(guān)閉壓力值時(shí)，壓力釋放閥便可靠關(guān)閉，使變壓器油箱內(nèi)永遠(yuǎn)保持正壓，有效地防止外部空氣、水分及其他雜質(zhì)進(jìn)入油箱，且具有動作后無元件損壞，無需更換等優(yōu)點(diǎn)，目前已被廣泛應(yīng)用。2、設(shè)置原則及運(yùn)行要求：壓力釋放閥的開啟壓力設(shè)置應(yīng)結(jié)合變壓器的結(jié)構(gòu)考慮，應(yīng)區(qū)分有升高座和直接裝在油箱頂上的差異及

6、心式變壓器和殼式變壓器的差異等，盲目地降低開啟壓力，容易造成壓力釋放閥保護(hù)誤動，壓力釋放閥的微動開關(guān)因受潮或振動短路，會引起跳閘，必須盡量避免非電量保護(hù)誤動作引起的跳閘事故。由于大多數(shù)變壓器廠家規(guī)定壓力釋放閥接點(diǎn)作用于跳閘，曾多次因壓力釋放閥的二次回路絕緣降低引起跳閘停電事故。為此，變壓器運(yùn)行規(guī)程(DLT 57295)規(guī)定“壓力釋放閥接點(diǎn)宜作用于信號” 。但當(dāng)壓力釋放閥動作而變壓器不跳閘時(shí)，可能會引發(fā)變壓器的缺油運(yùn)行而導(dǎo)致故障擴(kuò)大。為此，可采用雙浮子的瓦斯繼電器與之相配合來保護(hù)變壓器：當(dāng)壓力釋放閥動作導(dǎo)致油位過低時(shí)， 瓦斯繼電器的下部浮子下沉導(dǎo)通，發(fā)出跳閘信號。四、壓力突變保護(hù)原理及設(shè)置原則1

7、、保護(hù)原理感應(yīng)特定故障下油箱內(nèi)部壓力的瞬時(shí)升高，根據(jù)油箱內(nèi)由于事故造成的動態(tài)壓力增長來動作的。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，油室內(nèi)壓力突然上升，當(dāng)上升速度超過一定數(shù)值，壓力達(dá)到動作值時(shí)，壓力開關(guān)動作，發(fā)出信號報(bào)警或切斷電源使變壓器退出運(yùn)行。該保護(hù)比壓力釋放閥動作速度更快，但不釋放內(nèi)部壓力。2、設(shè)置原則其動作接點(diǎn)應(yīng)接入主變的報(bào)警或跳閘信號，動作值應(yīng)根據(jù)變壓器廠家提供的值進(jìn)行整定和校驗(yàn)。五、溫控器保護(hù)原理及設(shè)置原則為保護(hù)變壓器的安全運(yùn)行，其冷卻介質(zhì)及繞組的溫度要控制在規(guī)定的范圍內(nèi)，這就需要溫度控制器來提供溫度的測量、冷卻控制等功能。當(dāng)溫度超過允許范圍時(shí)，提供報(bào)警或跳閘信號，確保設(shè)備的壽命。溫度控制器包括油

8、面溫度控制器和繞組溫度控制器。1、測溫原理（1）油面溫控器的測溫原理：溫控器主要由彈性元件、毛細(xì)管和溫包組成，在這三個(gè)部分組成的密閉系統(tǒng)內(nèi)充滿了感溫液體，當(dāng)被測溫度變化時(shí)，由于液體的“熱脹冷縮”效應(yīng)，溫包內(nèi)的感溫液體的體積也隨之線性變化，這一體積變化量通過毛細(xì)管遠(yuǎn)傳至表內(nèi)的彈性元件，使之發(fā)生相應(yīng)位移，該位移經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)放大后便可指示該被測溫度，同時(shí)觸發(fā)微動開關(guān)，輸出電信號驅(qū)動冷卻系統(tǒng)，達(dá)到控制變壓器溫升的目的。 （2）繞組溫度控制器的測溫原理。變壓器油面溫度是可以直接測量出來的，但繞組由于處于高壓下而無法直接測量其溫度，其溫度的測量是通過間接測量和模擬而成的。繞組和冷卻介質(zhì)之間的溫差是繞組實(shí)際電

9、流的函數(shù)，電流互感器的二次電流(一般用套管的電流互感器)和變壓器繞組電流成正比。電流互感器二次電流供給溫度計(jì)的加熱電阻，產(chǎn)生一個(gè)顯示變壓器負(fù)載的讀數(shù)，它相當(dāng)于實(shí)測的銅一油溫差(溫度增量)。這種間接測量方法提供一個(gè)平均或最大繞組溫度的顯示即所謂的熱像。（3）測量值的遠(yuǎn)程顯示原理 為了將測量值傳送到控制室作遠(yuǎn)程指示，溫度控制器將銅或鉑電阻傳感器阻值的變化或溫度變化產(chǎn)生的機(jī)械位移變?yōu)榛€變阻的阻值變化，模擬輸出為420mA電信號，在遠(yuǎn)方轉(zhuǎn)化為數(shù)字或模擬顯示。使用滑線變阻的形式，其優(yōu)點(diǎn)是接線比較簡單，對于較長的傳輸途徑不需要補(bǔ)償線路，電流信號對雜散磁場和溫度干擾不敏感。2、設(shè)置原則大型電力變壓器應(yīng)配備

10、油面溫度控制器及繞組溫度控制器，并有溫度遠(yuǎn)傳的功能，為能全面反映變壓器的溫度變化情況，一般還將油面溫度控制器配置雙重化，即在主變的兩側(cè)均設(shè)置油面溫度控制器。為防止非電量保護(hù)誤動作引起跳閘事故，許多單位規(guī)定溫度控制器的接點(diǎn)不接入跳閘：但實(shí)際上是否接入跳閘應(yīng)考慮變壓器的結(jié)構(gòu)形式及變電站的值班方式，如由于殼式變壓器結(jié)構(gòu)的特殊性，當(dāng)變電站為無人值班時(shí)，其油面溫度控制器的跳閘接點(diǎn)應(yīng)嚴(yán)格按廠家的規(guī)定接入跳閘。而對于冷卻方式為強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷的變壓器一般應(yīng)接入跳閘，對于冷卻方式為自然油浸風(fēng)冷的變壓器則可僅發(fā)信號。變壓器溫度高跳閘信號必須采用溫度控制器的硬接點(diǎn)，不能使用遠(yuǎn)傳到控制室的溫度來啟動跳閘：在某220kV變電站中， 由于采用遠(yuǎn)傳的溫度來啟動跳閘，在電阻溫度計(jì)回路斷線或接觸電阻增大時(shí)，反映到控制室的溫度急劇升高，超過150 則引起誤動跳閘。要發(fā)揮溫度控制器對變壓器的保護(hù)作用，關(guān)鍵在于保證控制器的準(zhǔn)確性。某220kV變電站因?qū)⒂蜏貑永鋮s器接點(diǎn)與跳閘接點(diǎn)的回路對調(diào)，導(dǎo)致變壓器運(yùn)行中油溫升高，達(dá)到啟動冷卻器的溫度值時(shí)引起變壓器誤跳