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關(guān)鍵詞:電力變壓器;繼電保護(hù);優(yōu)化探究
一、電力變壓器常見(jiàn)的故障分析
電力變壓器在使用時(shí)可能會(huì)因?yàn)槿藶榛蛘攮h(huán)境中這種或者那種因素,造成種種問(wèn)題。這部分故障主要分為兩種,分別是內(nèi)部故障和外部故障。內(nèi)部故障主要是由于電力變壓器的油箱里可能存在問(wèn)題,人們?cè)谑褂脮r(shí)不注意,而導(dǎo)致油箱出現(xiàn)油料泄露或者油箱損壞的問(wèn)題,從而使變壓器在使用時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。而外部故障主要是油箱的外部,這部分主要是發(fā)生在絕緣套管或者其引線上,人員不注意就很可能會(huì)導(dǎo)致絕緣套管的絕緣層破損或者引線損壞等現(xiàn)象。
二、電力變壓器繼電保護(hù)優(yōu)化分析
變壓器在電力系統(tǒng)中至關(guān)重要,可以說(shuō)是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵所在,而繼電保護(hù)又是變壓器的重中之重,因此對(duì)變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)優(yōu)化就具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。
1.利用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)
縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)主要針對(duì)變壓器內(nèi)部短路和套管以及引出線等問(wèn)題,主要通過(guò)切斷變壓器兩側(cè)的斷路器遏制故障的發(fā)生。而具體分為兩個(gè)方面:首先,應(yīng)該裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù),在6.3×106VA以及以下并列運(yùn)行,并且2×106VA以及以上用電流速斷保護(hù)一些不符合要求的變壓器。并且如果后備保護(hù)動(dòng)作的延遲時(shí)間達(dá)到0.5秒,則需要裝設(shè)電流速斷裝置。
2.通過(guò)瓦斯保護(hù)
瓦斯保護(hù)主要運(yùn)用于第一類變壓器故障,瓦斯保護(hù)主要可以用于油箱內(nèi)油液不足的情況,例如對(duì)于0.4×106VA以上車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器以及0.8×106VA以上油侵式變壓器,我們都采用瓦斯來(lái)保護(hù)。
3.使反應(yīng)變壓器對(duì)稱達(dá)到過(guò)負(fù)荷保護(hù)
當(dāng)多個(gè)變壓器并列運(yùn)行,并且每個(gè)變壓器利用電壓在4×105VA以及以上時(shí),則需要根據(jù)實(shí)際情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù),同時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)也可以用于繞組變壓器和自耦變壓器,此時(shí)應(yīng)該接于一相電流上,帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào),這樣就可以在發(fā)生故障時(shí)通過(guò)過(guò)負(fù)荷保護(hù)自動(dòng)斷開(kāi)部分負(fù)荷,達(dá)到保護(hù)電力系統(tǒng)的效果。
我國(guó)的電力事業(yè)隨著社會(huì)的發(fā)展日益強(qiáng)大,給人們生活帶來(lái)了極大的便利。而變壓器作為電力系統(tǒng)中的一個(gè)重要裝置,卻在電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的同時(shí)總是發(fā)生一些問(wèn)題,因此,變壓器的繼電保護(hù)和優(yōu)化就成為當(dāng)今電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng) 變壓器 常見(jiàn)故障 繼電保護(hù)
電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電的主要設(shè)備,如果發(fā)生故障將會(huì)給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行及供電可靠性帶來(lái)嚴(yán)重的影響。為了保證電力變壓器的安全運(yùn)行,防止事故擴(kuò)大,確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運(yùn)行,可根據(jù)變壓器的容量、結(jié)構(gòu)及故障類型裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。
1、電力變壓器常見(jiàn)故障及不正常運(yùn)行狀態(tài)
變壓器油箱內(nèi)部原副邊繞組可能發(fā)生相間短路、匝間短路、中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路以及原副繞組之間的絕緣擊穿等故障。油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生電弧,引起絕緣油的劇烈氣化,可能導(dǎo)致變壓器油箱的爆炸。油箱外部套管和引出線也可能發(fā)生相間短路和接地短路。
2、根據(jù)情況及異常運(yùn)行方式,變壓器一般需要配置以下保護(hù)
2.1差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)
利用變壓器高、低壓側(cè)電流大小和相位,可實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)。反應(yīng)變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。保護(hù)變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統(tǒng)的接地短路以及繞組匝間短路,保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)變壓器的各側(cè)斷路器。差動(dòng)保護(hù)不僅能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障,還可以在無(wú)其他元件的保護(hù)配合的情況下無(wú)延時(shí)的切除區(qū)內(nèi)各種故障,因此差動(dòng)保護(hù)經(jīng)常作為電氣主設(shè)備的主保護(hù)被廣泛應(yīng)用于各種電氣主設(shè)備和線路的保護(hù)中?!独^電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中對(duì)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù)有如下規(guī)定:
2.1.1對(duì)6.3MVA以下廠用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器,以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,當(dāng)后備保護(hù)時(shí)間大于0.5s時(shí),應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。
2.1.2對(duì)6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器,10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。
2.1.3對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器,可裝設(shè)雙重縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。
2.2過(guò)電流保護(hù)
電網(wǎng)中發(fā)生相間短路故障時(shí),電流會(huì)突然增大,電壓突然下降,過(guò)流保護(hù)就是按線路選擇性的要求,整定電流繼電器的動(dòng)作電流的。過(guò)電流保護(hù)可作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù),反應(yīng)變壓器外部相間短路。一般過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器;復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù),宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓變壓器;負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù),可用于63MVA及以上升壓變壓器;對(duì)于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器,當(dāng)采用過(guò)電流保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí),可采用阻抗保護(hù)。
2.3零序電流保護(hù)
反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。110kV及以上大接地電流系統(tǒng)中,如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行,對(duì)于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù),作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù),并作為相鄰元件的后備保護(hù)。
利用接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動(dòng)作的裝置,叫零序電流保護(hù)。在電纜線路上都采用專門(mén)的零序電流互感器來(lái)實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。將零序電流互感器套地三芯電纜上,電流繼電器接在互感器的二次線圈上,在正常運(yùn)行或無(wú)接地故障時(shí),由于電纜三相電流的向量之和等于零,零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小的不平衡電流),故電流繼電器不動(dòng)作。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí),零序互感器二次線圈將出現(xiàn)較大的電流,使電流繼電器動(dòng)作,以便發(fā)出信號(hào)或切除故障。
2.4過(guò)負(fù)荷保護(hù)
反應(yīng)變壓器對(duì)稱過(guò)負(fù)荷的過(guò)負(fù)荷保護(hù),僅作用于信號(hào)
對(duì)于400kVA及以上的變壓器,當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí),應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和多繞組變壓器,保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。變壓器的過(guò)負(fù)荷電流,在大多數(shù)情況下,都是三相對(duì)稱的,故過(guò)負(fù)荷保護(hù)只要接入一相電流,電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn),并進(jìn)過(guò)一定的延時(shí)作用于信號(hào)。選擇保護(hù)安裝在哪一側(cè)時(shí),要考慮它能夠反映變壓器所有各側(cè)線圈過(guò)負(fù)荷情況。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所,必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷。
2.5過(guò)勵(lì)磁保護(hù)
目前的大型變壓器設(shè)計(jì)中,為了節(jié)省材料,降低造價(jià),減少運(yùn)輸重量,鐵心的額定工作磁通密度都設(shè)計(jì)得較高,接近飽和磁密,因此在過(guò)電壓情況下,很容易產(chǎn)生過(guò)勵(lì)磁。在過(guò)勵(lì)磁時(shí),由于鐵心飽和,勵(lì)磁阻抗下降,勵(lì)磁電流增加的很快,當(dāng)工作磁密達(dá)到正常磁密的1.3~1.4倍時(shí),勵(lì)磁電流可達(dá)到額定電流水平。其次由于勵(lì)磁電流是非正弦波,含有許多高次諧波分量,而鐵心和其他金屬構(gòu)件的渦流損耗與頻率的平方成正比,可引起鐵心、金屬構(gòu)件、絕緣材料的嚴(yán)重過(guò)熱,若過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)較高,持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能使變壓器損壞。因此,高壓側(cè)為500kV的變壓器宜裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。
裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的目的是為了檢測(cè)變壓器的過(guò)勵(lì)磁情況,及時(shí)發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘,使變壓器的過(guò)勵(lì)磁不超過(guò)允許的限度,防止變壓器因過(guò)勵(lì)磁而損壞。
2.6瓦斯保護(hù)
瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動(dòng)的速度而動(dòng)作的保護(hù),保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障,特別是繞組的相間短路和匝間短路。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí),應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)油箱內(nèi)故障嚴(yán)重時(shí),產(chǎn)生的氣體量非常大,氣體流和油流相互夾雜著沖向油枕上部,由于壓強(qiáng)的作用,繼電器內(nèi)部的油面降低,瓦斯保護(hù)啟動(dòng),瞬時(shí)斷開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器。《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,0.4MVA及以上車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器,均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
瓦斯保護(hù)具有可靠、靈敏和速動(dòng)性,但只能反應(yīng)油箱內(nèi)部的故障,不能反應(yīng)引出線的故障。有時(shí)還會(huì)受到一些外界因素的影響,所以還需要設(shè)置其他后備保護(hù)。
2.7壓力保護(hù)
壓力保護(hù)也是變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù),當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí),溫度升高,油膨脹壓力增高,彈簧帶動(dòng)繼電器觸點(diǎn),使觸點(diǎn)閉合,作用于切除變壓器。
【關(guān)鍵詞】電力變壓器;繼電保護(hù)技術(shù);應(yīng)用;發(fā)展
繼電保護(hù)是一個(gè)自動(dòng)化的裝置設(shè)備,它的目的是當(dāng)其保護(hù)的系統(tǒng)中電路或元器件出現(xiàn)故障或不正常運(yùn)行時(shí),這個(gè)系統(tǒng)的額保護(hù)裝置能及時(shí)根據(jù)設(shè)定的程序在系統(tǒng)相應(yīng)的部位實(shí)現(xiàn)跳閘或短路等既定操作,使故障電路或元器件從系統(tǒng)中脫離或者發(fā)出信號(hào)通知管理人員處理,以達(dá)到最大限度地降低電路或元器件的損壞,使被保護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。在電力系統(tǒng)中,電力變壓器作為其大量使用的關(guān)鍵設(shè)備,其運(yùn)行的可靠性是整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要保證。一旦其發(fā)生故障,卻又無(wú)相應(yīng)的保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行保護(hù),就會(huì)使整個(gè)電力系統(tǒng)無(wú)法正常運(yùn)行。為此,應(yīng)用繼電保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行保護(hù)顯得尤為重要。
1.電力變壓器的繼電保護(hù)措施
1.1瓦斯保護(hù)
瓦斯保護(hù)是大中型變壓器不可缺少的安全保護(hù),其分為輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)、重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘。(1)輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作:當(dāng)變壓器局部產(chǎn)生擊穿或短路故障時(shí),其變壓器內(nèi)會(huì)產(chǎn)生氣體,這時(shí)繼電保護(hù)裝置會(huì)根據(jù)氣體的速度、特征以及成分等,來(lái)推測(cè)其故障的原因、部位和嚴(yán)重程度。當(dāng)因?yàn)槭菫V油、加油或氣動(dòng)強(qiáng)油循環(huán)裝置而產(chǎn)生氣體,或是因溫度下降或漏油使油面下降,再或是因?yàn)樽儔浩鬏p微故障而產(chǎn)生氣體等原因時(shí),保護(hù)裝置會(huì)發(fā)出瓦斯信號(hào)。(2)重瓦斯保護(hù)動(dòng)作:當(dāng)變壓器內(nèi)油面劇烈下降或保護(hù)裝置二次回路故障,或是檢修后油中空氣分離太快等,均會(huì)導(dǎo)致瓦斯動(dòng)作于跳閘。
1.2差動(dòng)保護(hù)
差動(dòng)保護(hù)是電力系統(tǒng)中,被保護(hù)設(shè)備發(fā)生短路故障,流進(jìn)被保護(hù)設(shè)備的電流和流出的電流不相等,從而產(chǎn)生差電流,當(dāng)產(chǎn)生的差電流大于差動(dòng)保護(hù)裝置的整定值時(shí)而動(dòng)作的一種保護(hù)裝置。
1.3后備保護(hù)
當(dāng)回路發(fā)生故障時(shí),回路上的保護(hù)將在瞬間發(fā)出信號(hào)斷開(kāi)回路的開(kāi)斷元件(如斷路器),這個(gè)立即動(dòng)作的保護(hù)就是主保護(hù)。當(dāng)主保護(hù)因?yàn)楦鞣N原因沒(méi)有動(dòng)作,在延時(shí)很短時(shí)間后(延時(shí)時(shí)間根據(jù)各回路的要求),另一個(gè)保護(hù)將啟動(dòng)并動(dòng)作,將故障回路跳開(kāi)。這個(gè)保護(hù)就是后備保護(hù)。
1.4速斷保護(hù)
在靠近電源端的保護(hù)裝置動(dòng)作時(shí)限長(zhǎng),采用提高整定值,以限制動(dòng)作范圍,當(dāng)變壓器內(nèi)反應(yīng)于增大時(shí)而瞬間動(dòng)作的一種保護(hù)。此種保護(hù)是按躲過(guò)最大運(yùn)行方式下短路電流來(lái)考慮的。
1.5定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)
其是指起動(dòng)電流按照躲開(kāi)最大負(fù)荷電流來(lái)整定的一種保護(hù)。
1.6非電量保護(hù)
非電量保護(hù)是指由非電氣量反映的故障動(dòng)作或發(fā)信的保護(hù),僅反映變壓器本體開(kāi)關(guān)量輸入信號(hào),驅(qū)動(dòng)相應(yīng)的出口繼電器和信號(hào)繼電器,為本體保護(hù)提供跳閘功能和信號(hào)指示。
2.繼電保護(hù)裝置在電力變壓器故障中的應(yīng)用
2.1繼電保護(hù)裝置在變壓器操作故障中的應(yīng)用
在實(shí)際工作中,變壓器檢修復(fù)役的操作過(guò)程是在低壓側(cè)斷路器斷開(kāi)的基礎(chǔ)上,合上高壓側(cè)斷路器沖擊主變,當(dāng)主變沖擊正常后合上低壓側(cè)斷路器送出負(fù)荷。如果沖擊主變時(shí),低壓側(cè)斷路器和電流互感器之間發(fā)生短路故障(如地刀沒(méi)有拉開(kāi),檢修工具遺漏等),差動(dòng)保護(hù)將無(wú)法動(dòng)作,而高壓側(cè)后備保護(hù)所取的高壓側(cè)母線電壓由于主變阻抗較大無(wú)法動(dòng)作開(kāi)放,低壓側(cè)母線由于電壓正常也不能通過(guò)并聯(lián)啟動(dòng)回路開(kāi)放高壓側(cè)過(guò)流保護(hù),將導(dǎo)致其不能快速的切除故障,引起主變燒毀損壞。
此時(shí),為了消除電壓器操作過(guò)程中的故障,則就應(yīng)用繼電保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行保護(hù):(1)在兩圈變壓器主變高壓后備保護(hù)中,增加一與門(mén)電路,使得當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器斷開(kāi),并且高壓側(cè)電流大于規(guī)定值時(shí),按規(guī)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器。(2)在三圈變壓器主變高壓后備保護(hù)中,設(shè)置一與或門(mén)電路,使得當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器或中壓側(cè)斷路器斷開(kāi),并且高壓側(cè)電流大于規(guī)定值時(shí),按規(guī)定時(shí)間跳高、中、低壓三側(cè)斷路器。
2.2繼電保護(hù)裝置在變壓器運(yùn)行故障中的應(yīng)用
在變壓器運(yùn)行過(guò)程中,如低壓側(cè)斷路器和電流互感器之間發(fā)生故障,變壓器低壓側(cè)保護(hù)將在低壓側(cè)母線電壓降低和電流增大的情況下以較短時(shí)延動(dòng)作跳開(kāi)主變低壓側(cè)斷路器,使得低壓側(cè)母線電壓恢復(fù)正常。但此時(shí)故障點(diǎn)并沒(méi)有隔離,短路電流由高壓側(cè)母線通過(guò)主變繼續(xù)輸送到故障點(diǎn),雖然高壓側(cè)故障電流較大,但高壓側(cè)電壓由于主變阻抗較大而無(wú)法可靠動(dòng)作開(kāi)放,同樣導(dǎo)致其不能快速的切除故障,造成保護(hù)盲區(qū)。
此時(shí),為了消除電壓器運(yùn)行過(guò)程中的故障,則就應(yīng)用繼電保護(hù)裝置對(duì)其進(jìn)行保護(hù):(1)在兩圈變壓器主變低壓后備保護(hù)中,設(shè)置一與門(mén)電路,使得當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器斷開(kāi),并且低壓側(cè)電流大于規(guī)定值時(shí),按規(guī)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器。(2)在三圈變壓器主變中(低)壓后備保護(hù)中,設(shè)置有一與門(mén)電路,使得當(dāng)中(低)壓側(cè)斷路器斷開(kāi),并且中(低)壓側(cè)電流大于規(guī)定值時(shí),按規(guī)定時(shí)間跳高、中(低)壓側(cè)斷路器。
3.繼電保護(hù)裝置在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)考慮的問(wèn)題和應(yīng)對(duì)措施
變壓器在正常的運(yùn)行過(guò)程中,由于低壓側(cè)開(kāi)關(guān)斷路器和高壓側(cè)斷路器各自的運(yùn)行方式不相同,如低壓側(cè)斷路器處于備用或檢修狀態(tài),而高壓側(cè)斷路器在運(yùn)行狀態(tài)時(shí),則可能會(huì)因?yàn)榈蛪簜?cè)斷路器位置發(fā)生變化而使得高壓側(cè)斷路器的保護(hù)裝置產(chǎn)生誤判而啟動(dòng)。為此,為了維持變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行,在此情況下可在低壓側(cè)斷路器處輸入壓板,將其斷開(kāi)。而當(dāng)?shù)蛪簜?cè)開(kāi)關(guān)開(kāi)始運(yùn)行后則放上此壓板。
在三圈變中,除了有兩圈變同樣的問(wèn)題外,當(dāng)?shù)停ㄖ校簜?cè)斷路器熱備用而高、中(低)壓側(cè)斷路器運(yùn)行時(shí),則可能也會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置發(fā)生誤判,即在低(中)壓側(cè)斷路器斷開(kāi)位置下動(dòng)作跳開(kāi)高、中(低)壓側(cè)斷路器。為此,在三圈變中,當(dāng)出現(xiàn)這種情況時(shí)可采用改變中(低)壓側(cè)保護(hù)邏輯和接線的方法,使高、中、低壓側(cè)三者的斷路器保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限相互配合。
4.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì)
當(dāng)前,隨著計(jì)算機(jī)硬件的飛速發(fā)展,電力系統(tǒng)對(duì)微機(jī)保護(hù)的要求也在不斷提高,如果繼電保護(hù)仍保持單一的保護(hù)功能,就難以滿足未來(lái)的電力系統(tǒng)的安全保護(hù)。因此,為了使繼電保護(hù)裝置的保護(hù)功能能滿足于電力系統(tǒng)的安全保護(hù),其在未來(lái)的發(fā)展中則應(yīng)向計(jì)算機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化、保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化等方向發(fā)展。首先,在計(jì)算機(jī)化時(shí)代,繼電保護(hù)除了保護(hù)的基本功能外,還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存放空間、快速的數(shù)據(jù)處理功能、強(qiáng)大的通信能力、與其他保護(hù)控制裝置進(jìn)行調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)的功能、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力、高級(jí)語(yǔ)言編程等,使微機(jī)保護(hù)裝置具備一臺(tái)PC的功能。除此之外,為保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,各個(gè)保護(hù)單元與重合裝置必須協(xié)調(diào)工作,而這就必須要實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。目前,縱觀我國(guó)現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)及其迅猛發(fā)展的趨勢(shì),相信在不久的將來(lái)其定能成為微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化的強(qiáng)有力技術(shù)支撐。
總而言之,電力變壓器作為電力系統(tǒng)中輸配電不可缺少的重要設(shè)備,其在運(yùn)行過(guò)程中不可避免地會(huì)出現(xiàn)各種故障,而當(dāng)故障發(fā)生時(shí),如果沒(méi)有保護(hù)裝置及時(shí)根據(jù)故障的情況而發(fā)出警報(bào)或是跳閘等動(dòng)作時(shí),就會(huì)使變壓器出現(xiàn)不同程度的損壞,甚至于影響了整個(gè)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。因此,為了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行,繼電保護(hù)裝置在其中占據(jù)著極其重要的位置。而隨著計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的不斷發(fā)展和電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展,相信繼電保護(hù)裝置在未來(lái)的發(fā)展過(guò)程中仍舊能滿足于電力系統(tǒng)的多元化保護(hù)要求,確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
【參考文獻(xiàn)】
[1]彭敏敏.電力系統(tǒng)中繼電保護(hù)裝置與繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用和未來(lái)發(fā)展[J].電力科技,2013.(09).
關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);變壓器;故障類型;繼電保護(hù)
中圖分類號(hào):TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A
變壓器故障會(huì)影響到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,甚至?xí)l(fā)電力事故,給國(guó)家及人民群眾的生命財(cái)產(chǎn)造成威脅,也給電力企業(yè)帶來(lái)不可估量的損失。繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用,對(duì)于提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、可靠性具有非常重要的意義。
1電力變壓器故障類型
1.1繞組
變壓器中的繞組元件對(duì)于變壓器不同等級(jí)間的電能轉(zhuǎn)換工作所起的作用是基礎(chǔ)性的,其所出現(xiàn)的常見(jiàn)故障有繞組接地、繞組短路、繞組中斷等,繞組短路問(wèn)題可以再細(xì)劃成單相短路與相間短路、股間短路等幾個(gè)類別。
1.2絕緣
針對(duì)實(shí)際檢修記錄加以總結(jié),可以很容易發(fā)現(xiàn),變壓器中的故障類別里,絕緣故障所占的比重最高,約為75%至85%,意即絕大多數(shù)變壓器故障均由絕緣系統(tǒng)不穩(wěn)定所產(chǎn)生。當(dāng)變壓器在工作狀態(tài)下,絕緣材料持續(xù)損耗,而又有變壓器波動(dòng)效應(yīng)給設(shè)備添加的影響,使得絕緣材料發(fā)生老化,形成發(fā)黑與枯焦問(wèn)題。所以在檢修時(shí)要重點(diǎn)關(guān)注絕緣系統(tǒng)的工作情況,如果變壓器發(fā)生個(gè)別部位太熱與放電問(wèn)題,要馬上將變壓器從供配電系統(tǒng)里面退出來(lái)。
1.3開(kāi)關(guān)
如果變壓器產(chǎn)生漏油問(wèn)題,它的分接開(kāi)關(guān)可能要直接暴露出來(lái),外部氣流滲入會(huì)讓形狀出現(xiàn)絕緣受潮問(wèn)題,這是分接開(kāi)關(guān)短路故障的主要成因,繼而可能帶來(lái)變壓器損壞。而當(dāng)分接開(kāi)關(guān)處在磨損及外部污染等原因影響下,其觸頭接觸電阻的面積會(huì)有所增加,從而造成分接開(kāi)關(guān)觸頭強(qiáng)烈的發(fā)熱氧化反應(yīng)。
1.4油泄漏
如果變壓器的油位太高,則易于引起油枕泄漏,若是當(dāng)變壓器的油位太低,則會(huì)形成絕緣擊穿故障。通過(guò)大量的檢修維護(hù)結(jié)果調(diào)查可以發(fā)現(xiàn),變壓器中的油位變化會(huì)同負(fù)荷、冷卻系統(tǒng)工作情況、環(huán)境條件等因素產(chǎn)生關(guān)聯(lián)。
2電力變壓器的繼電保護(hù)方式研究
2.1變壓器氣體繼電保護(hù)
變壓器的氣體繼電保護(hù)可以有效保護(hù)油浸型變壓器,避免它的內(nèi)部出現(xiàn)功能式故障。例如在變壓器發(fā)生油箱滲漏事故時(shí),氣體繼電保護(hù)裝置能夠放出及時(shí)的跳閘信號(hào)。繼電器是這類保護(hù)裝置的重要元件,其安裝位置在油箱及油枕中間的聯(lián)接管位置。瓦斯保護(hù)作為變壓器主要保護(hù),其可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和油面降低的情況,包括:內(nèi)部多相短路、變壓器繞組的匝間短路、繞組內(nèi)部斷線、繞組與鐵芯或外殼間的短路、鐵芯故障、絕緣劣化、油面下降或漏油以及分接開(kāi)關(guān)接觸不良等。
(1)輕瓦斯繼電保護(hù)動(dòng)作:在油箱中發(fā)生的故障很輕的時(shí)候,有微量氣體帶到氣體繼電器中來(lái),實(shí)現(xiàn)從上到下的排油,讓油面位置下降,這時(shí)候上部觸點(diǎn)會(huì)被有效連接,啟動(dòng)信號(hào)回路,發(fā)出音響與燈光信號(hào)。
(2)重瓦斯繼電保護(hù)動(dòng)作:在油箱中發(fā)生的故障較為嚴(yán)重的時(shí)候,會(huì)有很多氣體出現(xiàn),造成油箱里面的油在范圍流動(dòng),從連接管帶入到油枕中,油氣混合物在與氣體繼電器接觸以后,繼電器的下觸點(diǎn)連通,啟動(dòng)跳閘回路,發(fā)出音響與燈光信號(hào)。
瓦斯保護(hù)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、動(dòng)作迅速以及靈敏可靠的優(yōu)點(diǎn),但是它不能反映變壓器郵箱外部線路的故障,且在外界因素下可能發(fā)生誤動(dòng)作,因此,瓦斯保護(hù)作為反映內(nèi)部故障的主保護(hù),但是不能作為唯一保護(hù)裝置。
對(duì)于0.8MVA及以上的油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù);對(duì)于容量在0.4MVA及以上的車(chē)間油浸式變壓器也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
2.2變壓器差動(dòng)繼電保護(hù)
差動(dòng)繼電保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)很多,諸如靈敏度好、選擇性佳等,并且易于操作,可以在發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、電抗器等多個(gè)部位得到利用。差動(dòng)繼電保護(hù)除了能夠發(fā)現(xiàn)鑒別設(shè)備故障,還能夠?qū)收线M(jìn)行獨(dú)立消除,有著其他方法所不具備的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。差動(dòng)繼電保護(hù)形成的原理是變壓器高壓與低壓兩翼電流相伴進(jìn)行對(duì)比。在變壓器處在平穩(wěn)運(yùn)行的工作狀態(tài)下,或者是處在外部簡(jiǎn)單故障狀態(tài)下,差動(dòng)繼電器中的電流會(huì)同兩翼電流互感器電流和之間保持很小的差值(差值數(shù)額幾乎為零),在此時(shí),變壓器的差動(dòng)繼電器無(wú)主動(dòng)動(dòng)作產(chǎn)生,也不會(huì)進(jìn)行有關(guān)的保護(hù)動(dòng)作。但是在變壓器發(fā)生內(nèi)部故障之際,差動(dòng)繼電器里面的電流會(huì)同兩翼電流互感器電流和保持一致,故障位置會(huì)有很強(qiáng)的短路電流出現(xiàn),繼電器會(huì)發(fā)生顯著動(dòng)作,以便讓各邊斷路器故障馬上排除掉,并同時(shí)產(chǎn)生動(dòng)作警示信號(hào)。對(duì)單獨(dú)運(yùn)行容量為10MVA及以上的變壓器,或容量為6.3MVA及以上并列運(yùn)行變壓器和廠用工作變壓器,均應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)繼電保護(hù)。
2.3變壓器過(guò)電流保護(hù)
如果電力便壓器發(fā)生內(nèi)部或者外部故障,除了可以應(yīng)用變壓器的氣體繼電保護(hù)及差動(dòng)繼電保護(hù)之外,還可以把變壓器所安裝的過(guò)電流保護(hù)設(shè)備當(dāng)作保護(hù)裝置。從變壓器的基本容量及電流短路情況的區(qū)別,過(guò)電流保護(hù)的辦法可以劃分成如下幾種,如負(fù)序式保護(hù)、復(fù)合式啟動(dòng)保護(hù)與低電壓?jiǎn)?dòng)式保護(hù)等。負(fù)序式保護(hù)我區(qū)應(yīng)用面不廣,復(fù)合式啟動(dòng)保護(hù)是由負(fù)序繼電器保護(hù)與低電壓繼電器聯(lián)合組成的閉合回路,只有在電流與電壓元件發(fā)生同步動(dòng)作時(shí),才有可能出現(xiàn)跳閘情況。所謂的變壓器過(guò)電流保護(hù)方法則要相對(duì)復(fù)雜一些,由于要保障動(dòng)作啟動(dòng)后的安全運(yùn)行,使動(dòng)作啟動(dòng)可以自動(dòng)跳開(kāi)變壓器兩邊附屬位置的斷路器,因此要按照可以避開(kāi)電力變壓器最大值負(fù)荷電流的前提情況進(jìn)行啟動(dòng)保護(hù)設(shè)備的工作,以使啟動(dòng)電流得到最合規(guī)范的調(diào)整,其用意也就是避開(kāi)最大值負(fù)荷自啟動(dòng)裝置電流。
2.4變壓器超負(fù)荷保護(hù)
因?yàn)殡娏ψ儔浩鞒霈F(xiàn)的絕大多數(shù)過(guò)負(fù)荷均是發(fā)生于三相對(duì)稱情況下的,所以針對(duì)過(guò)負(fù)荷繼電保護(hù)裝置,原則上可以應(yīng)用單獨(dú)的電流繼電器同單相線路進(jìn)行連接,達(dá)到一對(duì)一接線,具體可以分為如下幾種情況予以安排。其一,針對(duì)雙繞組情況的變壓器,要在主電源附近安裝布置過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)備。其二,對(duì)于一邊存在電源的三繞組式降壓器而言,若是三邊繞組的基礎(chǔ)容量保持一致的話,那么要在電源一邊安裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)備;而若是三邊繞組的基礎(chǔ)容量存在較大差距,則只于繞組容量較低的一邊進(jìn)行過(guò)負(fù)荷設(shè)備安裝即可;其三,針對(duì)兩邊都安排電源的三相繞組降壓器設(shè)備來(lái)講,最好是在三邊都設(shè)備過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置。其四,針對(duì)三邊都安排電源的三相繞組降壓器來(lái)講,最好是在每一邊都安裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置。
2.5過(guò)勵(lì)磁保護(hù)
當(dāng)變壓器過(guò)勵(lì)磁時(shí),由于鐵心飽和,勵(lì)磁阻抗下降導(dǎo)致勵(lì)磁電流增大。其波形為非正弦波,包含大量高次諧波分量,從而使得變壓器鐵心嚴(yán)重過(guò)熱以及絕緣劣化,如果勵(lì)磁電流較高,持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)將可能致使變壓器的損壞。高壓側(cè)為500kV的電力變壓器宜裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)裝置。
3總結(jié)
電力變壓器是不同電壓間的電能資源轉(zhuǎn)換載體,其在供電與配電體系中發(fā)揮的作用非常關(guān)鍵。本文分析了電力變壓器的常故障種類,并且提出了幾點(diǎn)電力變壓器的繼電保護(hù)方式。如果將這些方法有效地利用起來(lái),必將可以有效提升變壓器故障檢修能力,確保變壓器在配電供電安全保護(hù)工作中發(fā)揮出更加積極的作用。
參考文獻(xiàn):
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關(guān)鍵詞:電力系統(tǒng);變壓器;常見(jiàn)故障;繼電保護(hù);配置方案
中圖分類號(hào):TM411文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、引言
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展,電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模也不斷擴(kuò)大,網(wǎng)絡(luò)密集程度逐步提高。電力變壓器作為電力系統(tǒng)重要的電氣設(shè)備,其硬件設(shè)施的配置、管理對(duì)于電網(wǎng)的安全運(yùn)行非常重要。變壓器在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)受到多種因素的影響,會(huì)產(chǎn)生一定的故障,為防止事故擴(kuò)大,確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行,必須科學(xué)合理地設(shè)置繼電保護(hù)裝置,安裝質(zhì)量技術(shù)優(yōu)良的繼電保護(hù)裝置就尤為重要。文章就電力系統(tǒng)變壓器的常見(jiàn)故障與繼電保護(hù)的配置進(jìn)行了論述,以供同仁參考。
二、電力系統(tǒng)變壓器的常見(jiàn)故障
變壓器故障可以分油箱內(nèi)部和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的繞損等,對(duì)變壓器來(lái)講,這些故障都是十分危險(xiǎn)的,因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障時(shí)產(chǎn)生的電弧,將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化,從而可能引起爆炸,因此,這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障,主要是絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。同時(shí),由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓;由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。此外,對(duì)大容量變壓器,由于其額定工作時(shí)的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度,因此,在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下,還會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁故障。針對(duì)電力變壓器的上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài),應(yīng)對(duì)變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。
三、電力系統(tǒng)變壓器繼電保護(hù)的配置方案
電力變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置的任務(wù)就是反應(yīng)針對(duì)變壓器故障或異常運(yùn)行狀態(tài),通過(guò)斷路器切除故障變壓器,或發(fā)出信號(hào)告知運(yùn)行人員采取措施消除異常運(yùn)行狀態(tài)。同時(shí),變壓器保護(hù)還應(yīng)能作相鄰電氣元件的后備保護(hù),根據(jù)DL400-9l《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程)的規(guī)定,電力變壓器應(yīng)裝設(shè)如下保護(hù):
(1)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動(dòng)的速度而動(dòng)作的
保護(hù),保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障,特別是繞組的相間短路和匝間短路。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí),應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);當(dāng)油箱內(nèi)故障嚴(yán)重時(shí),產(chǎn)生的氣體量非常大,氣體流和油流相互夾雜著沖向油枕上部,由于壓強(qiáng)的作用,繼電器內(nèi)部的油面降低,瓦斯保護(hù)啟動(dòng),瞬時(shí)斷開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器。《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》規(guī)定,0.4MVA 及以上車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器和0.8MVA 及以上油浸式變壓器,均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)具有可靠、靈敏和速動(dòng)性,但只能反應(yīng)油箱內(nèi)部的故障,不能反應(yīng)引出線的故障。有時(shí)還會(huì)受到一些外界因素的影響,所以還需要設(shè)置其他后備保護(hù)。
(2)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。為反應(yīng)電力變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障,對(duì)于6.3MVA以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器,以及l(fā)OMVA以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,當(dāng)后備保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí),應(yīng)裝設(shè)
電流速斷保護(hù)。對(duì)于6.3MVA及以上并列運(yùn)行的變壓器或10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器,以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不滿足要求的變壓器,應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)(以下簡(jiǎn)稱差動(dòng)保護(hù))。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器,可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)。對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組,當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有斷路器時(shí),發(fā)電機(jī)裝設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間沒(méi)有斷路器時(shí)。100MVA及以下發(fā)電機(jī)與變壓器組共用差動(dòng)保護(hù);100MVA以上發(fā)電機(jī),除發(fā)電機(jī)變壓器組共用差動(dòng)保護(hù)外,發(fā)電機(jī)還應(yīng)單獨(dú)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù);對(duì)200-300MVA的發(fā)電機(jī)變壓器組亦可在變壓器上增設(shè)單獨(dú)的差動(dòng)保護(hù),即采用雙重快速保護(hù)。
(3)過(guò)電流保護(hù)。電網(wǎng)中發(fā)生相間短路故障時(shí),電流會(huì)突然增大,電壓突然下降,過(guò)流保護(hù)就是按線路選擇性的要求,整定電流繼電器的動(dòng)作電流的。過(guò)電流保護(hù)可作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)的后備保護(hù),反應(yīng)變壓器外部相間短路。一般過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器;復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù),宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓變壓器;負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù),可用于63MVA 及以上升壓變壓器;對(duì)于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器,當(dāng)采用過(guò)電流保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí),可采用阻抗保護(hù)。
(4)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。目前的大型變壓器設(shè)計(jì)中,為了節(jié)省材料,降低造價(jià),減少運(yùn)輸重量,鐵心的額定工作磁通密度都設(shè)計(jì)得較高,接近飽和磁密,因此在過(guò)
電壓情況下,很容易產(chǎn)生過(guò)勵(lì)磁。在過(guò)勵(lì)磁時(shí),由于鐵心飽和,勵(lì)磁阻抗下降,勵(lì)磁電流增加的很快,當(dāng)工作磁密達(dá)到正常磁密的1.3~1.4倍時(shí),勵(lì)磁電流可達(dá)到額定電流水平。其次由于勵(lì)磁電流是非正弦波,含有許多高次諧波分量,而鐵心和其他金屬構(gòu)件的渦流損耗與頻率的平方成正比,可引起鐵心、金屬構(gòu)件、絕緣材料的嚴(yán)重過(guò)熱,若過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)較高,持續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng),可能使變壓器損壞。因此,高壓側(cè)為500kV 的變壓器宜裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)的目的是為了檢測(cè)變壓器的過(guò)勵(lì)磁情況,及時(shí)發(fā)出信號(hào)或動(dòng)作于跳閘, 使變壓器的過(guò)勵(lì)磁不超過(guò)允許的限度,防止變壓器因過(guò)勵(lì)磁而損壞。
(5)壓力保護(hù)。壓力保護(hù)也是變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護(hù),當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí),溫度升高,油膨脹壓力增高,彈簧帶動(dòng)繼電器觸點(diǎn),使觸點(diǎn)閉合,作用于切除變壓器。
(6)溫度及油位保護(hù)。溫度保護(hù)包括油溫和繞組溫度保護(hù),當(dāng)變壓器溫度升高到預(yù)先設(shè)定的溫度時(shí), 溫度保護(hù)發(fā)生告警信號(hào), 并投入啟動(dòng)變壓器的備用冷卻
器。油位保護(hù)反應(yīng)油箱內(nèi)油位異常的保護(hù)。運(yùn)行時(shí),因變壓器漏油或其他原因使油位降低時(shí)動(dòng)作,發(fā)出告警信號(hào)。
(7)冷控失電保護(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),如風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)。在運(yùn)行中,若冷控失電,變壓器的溫度將迅速升高。
若不及時(shí)處理,可能導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損壞。
(8)變壓器的后備過(guò)流保護(hù)。變壓器后備保護(hù)作為變壓器自身的近后備和各側(cè)母線、線路的遠(yuǎn)后備,地位也十分重要。雙繞組變壓器,后備保護(hù)應(yīng)裝在主電源側(cè)。根據(jù)主接線情況。保護(hù)可帶一段或兩段時(shí)限,以較短的時(shí)限縮小故障影響范圍,跳母聯(lián)或分段斷路器;較長(zhǎng)的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)的斷路器。三繞組變壓器和自耦變壓器,后備保護(hù)要分別裝在主電源側(cè)和主負(fù)荷側(cè)。主電源側(cè)的保護(hù)帶兩段時(shí)限,以較短的時(shí)限斷開(kāi)未裝保護(hù)側(cè)的斷路器,主負(fù)荷側(cè)的保護(hù)動(dòng)作于本側(cè)斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏性要求時(shí),可在各側(cè)裝設(shè)后備保護(hù),各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性的要求考慮加裝方向元件。
四、結(jié)束語(yǔ)
總之,電力變壓器是電力系統(tǒng)中輸配電的主要設(shè)備,如果發(fā)生故障將會(huì)給電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行及供電可靠性帶來(lái)嚴(yán)重的影響。因此,在電力系統(tǒng)中,為確保供電系統(tǒng)的安全正常運(yùn)行,避免事故的發(fā)生,必須正確地設(shè)置繼電保護(hù)裝置并準(zhǔn)確整定各項(xiàng)相關(guān)定值,保證電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。
參考文獻(xiàn)
[1]王瑞敏.電力系統(tǒng)繼電保護(hù).北京科學(xué)技術(shù)出版社.
關(guān)鍵詞:電力變壓器、接地保護(hù)裝置、應(yīng)用技術(shù)
中圖分類號(hào):TM4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
一、引言
在電力系統(tǒng)故障中,非對(duì)稱三相故障可以分解出正序分量、負(fù)序分量和零序分量,而變壓器線圈中性點(diǎn)接地通道就是零序電流途徑通道,零序保護(hù)裝置是根據(jù)零序電壓和零序電流大小有選擇地切除故障變壓器。為保證保護(hù)的靈敏度,就不能將所有變壓器中性點(diǎn)接地。而為了防止中性點(diǎn)不接地,變壓器中性點(diǎn)電壓在故障時(shí)升高傷害變壓器絕緣,所以不直接接地的變壓器中性點(diǎn)采用間隙保護(hù)。當(dāng)中性點(diǎn)電壓升高時(shí),空氣間隙被擊穿引起電弧,將中性點(diǎn)接地。當(dāng)電壓降低后,電弧熄滅,中性點(diǎn)又不接地了。如果在這個(gè)間隙保護(hù)回路上加一個(gè)電流互感器,在保護(hù)動(dòng)作時(shí),電流流過(guò)發(fā)出信號(hào),如果其他保護(hù)沒(méi)有正確動(dòng)作,電流一直持續(xù),經(jīng)過(guò)一定延時(shí),也能動(dòng)作跳開(kāi)開(kāi)關(guān)。110kV、220kV、330kV、500kV電力變壓器中性點(diǎn)必須安裝間隙接地保護(hù)裝置,從而實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行2種不同的運(yùn)行方式。
二、保護(hù)裝置設(shè)計(jì)特點(diǎn)
2.1 符合標(biāo)準(zhǔn),專業(yè)制造,整體安裝
變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置嚴(yán)格按照GB1985―2004《高壓交流隔離開(kāi)關(guān)和接地開(kāi)關(guān)》、GB/T11022―1999《高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備和控
制設(shè)備的共用技術(shù)要求》、GB11032―2000《交流無(wú)間隙金屬氧化物避雷器》、DL/T620―1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)及絕緣配合》、GB5583―1985《互感器局部放電測(cè)量》、GB3111.1―1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》及“國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施”等國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定設(shè)計(jì),并配套專門(mén)的工藝流程、檢驗(yàn)流程和設(shè)備,保證產(chǎn)品制造的流程化、標(biāo)準(zhǔn)化和專業(yè)化。
2.2 有效保護(hù),特性穩(wěn)定
接地間隙的選擇決定保護(hù)裝置的穩(wěn)定性。實(shí)際工程中的間隙有2種,分別為棒間隙與球間隙。一般來(lái)說(shuō),棒間隙為極不均勻電場(chǎng),放電電壓不穩(wěn)定,分散性大,從而決定了其保護(hù)性能差。球間隙為均勻電場(chǎng),放電電壓穩(wěn)定,分散性小,保護(hù)性能好?;诖?,變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置主要采用球形放電間隙方式,比慣用的棒形放電間隙放電電壓準(zhǔn)確率高、分散性小、特性穩(wěn)定,與避雷器特性及主要變壓器的絕緣配合精確、充分有效,熱容量大,不易燒損。提高了保護(hù)安全性和保護(hù)效果。
2.3 組配靈活,使用方便
變壓器中性點(diǎn)間隙接地保護(hù)裝置一般采用球形間隙,亦可按用戶要求采用棒形間隙。避雷器與隔離開(kāi)關(guān)可根據(jù)工程需要任意組合選配。隔離開(kāi)關(guān)的動(dòng)作亦可按工程要求選擇使用手動(dòng)或電動(dòng)機(jī)構(gòu)。間隙的技術(shù)參數(shù)可在工廠完成調(diào)試,亦可在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試。
三、使用條件與注意事項(xiàng)
3.1 使用條件
(1)適用于戶內(nèi)、外。
(2)環(huán)境溫度:不低于-40℃,不高于+55℃;相對(duì)濕度:不大于95%(25℃)。
(3)海拔高度不超過(guò)4000m,超出4000m可根據(jù)實(shí)際情況特制。
(4)地震烈度8度及以下地區(qū);最大風(fēng)速不超過(guò)35m/s。
(5)電網(wǎng)頻率:58~62Hz(60Hz系統(tǒng))、48~52Hz(50Hz系統(tǒng))。
(6)安裝場(chǎng)所的空氣中不應(yīng)含化學(xué)腐蝕氣體和蒸氣,無(wú)爆炸性塵埃。
3.2 使用注意事項(xiàng)
(1)變壓器中性點(diǎn)電流互感器一般裝設(shè)在變壓器出線套管上,不包括在本裝置內(nèi)。接地保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。
(2)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)掌握變壓器額定電壓、電流互感器變比,隔離開(kāi)關(guān)額定電流、操作機(jī)構(gòu)形式,氧化鋅避雷器額定電壓等參數(shù)。
圖1 接地保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)圖
3.3 電流互感器選用
采用環(huán)氧樹(shù)脂澆注的干式電流互感器。電流互感器裝在不銹鋼箱體里,不受環(huán)境氣候影響,使用壽命長(zhǎng),使保護(hù)不會(huì)出現(xiàn)誤動(dòng)或拒動(dòng)且穩(wěn)定可靠。電流互感器二次側(cè)設(shè)0.5/10P兩個(gè)次級(jí)。供測(cè)量保護(hù)使用。不用時(shí)應(yīng)將其短路。
3.4 安裝注意事項(xiàng)
安裝尺寸:接地保護(hù)裝置安裝尺寸如表1所示。安裝注意:
(1)設(shè)備可利用底座的4個(gè)安裝孔進(jìn)行吊裝,不得把吊繩捆綁在瓷柱上,防止損壞設(shè)備。
(2)固定操作機(jī)構(gòu)的槽鋼支架和由操作機(jī)構(gòu)到隔離開(kāi)關(guān)導(dǎo)電桿轉(zhuǎn)軸的鋼管,均由安裝單位現(xiàn)場(chǎng)制作,長(zhǎng)度、尺寸現(xiàn)場(chǎng)確定。
(3)設(shè)備應(yīng)可靠接地。
表1接地保護(hù)裝置安裝尺寸
由于體積原因可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況生產(chǎn)
四、工程安裝后測(cè)試實(shí)驗(yàn)
檢查設(shè)備外觀完好,狀況外觀檢查完成后,解開(kāi)避雷器與間隙連接母線排,打開(kāi)隔離開(kāi)關(guān)。進(jìn)行以下參數(shù)性能測(cè)試:
4.1 氧化鋅避雷器測(cè)試
(1)工頻1mA參考電壓試驗(yàn):在避雷器兩端施加工頻電壓,當(dāng)通過(guò)避雷器的電流等于1mA時(shí),測(cè)量加在避雷器上的工頻電壓,該電壓應(yīng)不低于避雷器額定電壓。
(2)直流1mA參考電壓試驗(yàn):在避雷器兩端施加直流電壓(直流電壓的脈動(dòng)部分不大于±1.5%),當(dāng)通過(guò)避雷器的電流為1mA時(shí),測(cè)量加在避雷器上的直流電壓值,該電壓應(yīng)不得小于技術(shù)數(shù)據(jù)的規(guī)定值。
(3)泄漏電流試驗(yàn):在避雷器兩端施加0.75倍直流1mA參考電壓,測(cè)出流過(guò)避雷器的漏電流,該電流值應(yīng)不大于50μA。
注:嚴(yán)禁給避雷器做工頻放電電壓試驗(yàn)。
4.2 隔離開(kāi)關(guān)機(jī)械操作和機(jī)械特性試驗(yàn)
對(duì)隔離開(kāi)關(guān)進(jìn)行10次分、合閘空載操作,每次都應(yīng)達(dá)到合閘位置和分閘位置。且整個(gè)過(guò)程中隔離開(kāi)關(guān)各部分無(wú)損害。
4.3 工頻間隙放電測(cè)試
在試驗(yàn)變壓器原邊串聯(lián)一塊10A及以上的電流表。在間隙的進(jìn)線端子與接地端子N之間施加工頻電壓,試驗(yàn)時(shí)施加到放電間隙的電壓應(yīng)從零開(kāi)始,在高壓側(cè)能準(zhǔn)確讀數(shù)的條件下,迅速升壓到間隙放電為止(觀察電流表,當(dāng)電流發(fā)生突變時(shí),表明間隙放電,此刻的電壓值應(yīng)為工頻放電電壓值)。每次放電后,應(yīng)在0.2s內(nèi)切斷工頻電源。每連續(xù)2次試驗(yàn)時(shí)間間隔不小于10s,測(cè)量次數(shù)為3次,每次所測(cè)的放電電壓值應(yīng)符合技術(shù)數(shù)據(jù)中的規(guī)定。
注:如果工頻放電電壓值超出范圍,可對(duì)間隙進(jìn)行微調(diào)。
五、中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下幾個(gè)條件
中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置就是以實(shí)現(xiàn)變壓器中性點(diǎn)接地或不接地運(yùn)行2種不同的運(yùn)行方式設(shè)計(jì)的,從而避免變壓器中性點(diǎn)因受雷電沖擊和故障引起電壓升高,對(duì)變壓器絕緣造成損害。無(wú)論大小電流系統(tǒng),中性點(diǎn)接地保護(hù)裝置設(shè)計(jì)時(shí)遵循以下條件:
(1)嚴(yán)格按照DT/T620―1997《交流電氣裝置的過(guò)電壓保護(hù)和絕緣配合》、GB311.1―1997《高壓輸變電設(shè)備的絕緣配合》及《國(guó)家電網(wǎng)公司十八項(xiàng)電網(wǎng)重大反事故措施》等國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)、制造,有效保護(hù)電網(wǎng)安全,改善電網(wǎng)環(huán)境。
(2)模塊結(jié)構(gòu),系統(tǒng)采用模塊化結(jié)構(gòu),現(xiàn)場(chǎng)免焊接設(shè)計(jì),集隔離開(kāi)關(guān)、氧化鋅避雷器、避雷器在線檢測(cè)儀、放電間隙、間隙保護(hù)和零序保護(hù)互感器等電器設(shè)備于一體,具有體積小、便于安裝調(diào)試、可靠性高等特點(diǎn)。
(3)特性穩(wěn)定,系統(tǒng)間隙可調(diào)的棒形間隙配球型電極的放電方式,與慣用的棒形間隙放電方式相比,放電電壓準(zhǔn)確率更高、分散性更小、特性更穩(wěn)定,與避雷器的保護(hù)特性和變壓器的絕緣配合更精確,且熱容量大,不易燒毀。提高了保護(hù)的安全性、可靠性。
(4)方案可定制,系統(tǒng)采用棒形間隙配球型電極的純間隙變壓品中性點(diǎn)接地保護(hù)方案,也可采用間隙與避雷器并聯(lián)工作,協(xié)同保護(hù)的方案。避雷器與隔離開(kāi)關(guān)可根據(jù)工程需要,定制方案,靈活組配。
關(guān)鍵詞:背景及意義;繼電保護(hù);變壓器保護(hù);配置;發(fā)展趨勢(shì)
一、 課題的背景及意義
繼電保護(hù)的主要任務(wù)是自動(dòng)、迅速地將故障元件從系統(tǒng)中切除,使故障元件免于繼續(xù)遭到破壞,保證其它部分迅速恢復(fù)運(yùn)行。繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行具有重要意義。
電力變壓器是電力系統(tǒng)的重要電氣設(shè)備,隨著電力工業(yè)的迅速發(fā)展,電網(wǎng)的規(guī)模和密集程度越來(lái)越大,其負(fù)荷也越來(lái)越大。電力變壓器的故障時(shí)有發(fā)生,尤其是大型電力變壓器,其能否正常巡行將影響整個(gè)電網(wǎng)架構(gòu)的可靠性和安全性?;诖藢?duì)電力變壓器的常見(jiàn)故障和不正常狀態(tài)進(jìn)行分析,根據(jù)變壓器的容量大小、電壓的高低及重要程度,設(shè)計(jì)合理的繼電保護(hù)裝置。
電力變壓器的內(nèi)部故障一班分為二類,油箱內(nèi)故障和油箱外故障。不正常狀態(tài)一般包括過(guò)電流、過(guò)負(fù)荷、過(guò)勵(lì)磁、油面降低或油位升高等。采取的保護(hù)配置有主保護(hù)和后備保護(hù),主保護(hù)包括比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷的差動(dòng)保護(hù)和本體輕重瓦斯、有載重瓦斯、壓力釋放、冷控失電、油溫高、油位高低等的非電量保護(hù),后備保護(hù)包括高、中、低后備保護(hù)。
隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和人民生活水平的提高,對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行控制的有效性提出非常高的要求,同時(shí)對(duì)電力變壓器保護(hù)提出了更高的要求。
2.我國(guó)電力變壓器繼電保護(hù)發(fā)展現(xiàn)狀
回顧我國(guó)電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)技術(shù)發(fā)展的過(guò)程,完成了機(jī)電式、晶體管、集成電路和計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)四個(gè)歷史剪短。60年代是我國(guó)機(jī)電式繼電保護(hù)大量使用的年代,為我國(guó)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。自50年代末,晶體管繼電保護(hù)已開(kāi)始研究,60-80年代是晶體管繼電保護(hù)發(fā)展和廣泛使用的年代。70年代中期,基于集成運(yùn)算放大器的集成電路保護(hù)已開(kāi)始研究,80年代末產(chǎn)品形成系列,逐漸取代晶體管保護(hù),這是集成電路保護(hù)時(shí)代。國(guó)內(nèi)微機(jī)保護(hù)的研究開(kāi)始于70年代末,起步較晚,發(fā)展迅速,可以說(shuō)90年代開(kāi)始已進(jìn)入微機(jī)保護(hù)時(shí)代。目前,在高壓線路、低壓網(wǎng)絡(luò)、各種主電氣設(shè)備如電力變壓器都有相應(yīng)的微機(jī)保護(hù)裝置在系統(tǒng)中巡行。由于我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展不均衡,地區(qū)差異等因素,也存在多種保護(hù)方式并存的情況。
三、 電力變壓器保護(hù)中存在的問(wèn)題
目前電力變壓器繼電保護(hù)裝置被廣泛應(yīng)用,自動(dòng)化水平也正在不斷提高,但其仍然有不完善之處。
1、勵(lì)磁電流及涌流問(wèn)題
勵(lì)磁涌流是變壓器所特有的,在變壓器空載投入電源或外部故障后電壓恢復(fù)過(guò)程中,會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流。合閘時(shí),變壓器鐵芯中的磁通急劇增大,使鐵芯瞬間飽和,這時(shí)出現(xiàn)數(shù)值很大的沖擊勵(lì)磁電流,可以達(dá)到變壓器額定電流的5至10倍。勵(lì)磁涌流幅值大且衰減,含有非周期分量;中小型變壓器勵(lì)磁涌流大(可達(dá)10倍以上),衰減快;大型變壓器一般不超過(guò)4-5倍,衰減慢。由于內(nèi)部磁路的關(guān)系,變壓器勵(lì)磁電流成了差動(dòng)保護(hù)不平衡電流的一個(gè)來(lái)源。變壓器正常運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁電流通常低于額定電流1,所以設(shè)定差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作值可準(zhǔn)確判斷變壓器內(nèi)部故障與外部故障。但是,電力變壓器運(yùn)行條件復(fù)雜,當(dāng)變壓器過(guò)勵(lì)磁運(yùn)行時(shí),勵(lì)磁電流可達(dá)到變壓器額定電流的水平,將會(huì)引起差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)作。另外,勵(lì)磁涌流可與短路電流相比擬,勵(lì)磁涌流經(jīng)電源側(cè),造成變壓器二測(cè)電流不平衡,導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。為保證變壓器差動(dòng)保護(hù)正常工作,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況采取措施予以消除。
2、110KV變電站電力變壓器零序保護(hù)存在的問(wèn)題
在有效接地系統(tǒng)中,變壓器中性點(diǎn)對(duì)地偏移電壓被限制在一定的水平,中性點(diǎn)間隙保護(hù)不會(huì)產(chǎn)生作用。配置間隙保護(hù)的目的,是為了防止非有效接地系統(tǒng)中零序電壓升高對(duì)變壓器絕緣造成的危害。只有當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障,有關(guān)的中性點(diǎn)直接接地變壓器全部跳閘,而帶電源的中性點(diǎn)不接地變壓器仍保留在故障電網(wǎng)中時(shí),放電間隙才放電,以降低對(duì)地電壓,避免對(duì)變壓器絕緣造成危害。間隙擊穿會(huì)產(chǎn)生截波,對(duì)變壓器匝間絕緣不利,因此,在單相接地故障引起零序電壓升高時(shí),我們更希望由零序過(guò)電壓保護(hù)完成切除變壓器的任務(wù)。相反,間隙電流保護(hù)則存在一定程度的偶然性,可能因種種原因使間隙電流保護(hù)失去作用,從這個(gè)意義講,對(duì)于保護(hù)變壓器中性點(diǎn)絕緣而言,零序過(guò)電壓保護(hù)比間隙電流保護(hù)更重要,零序過(guò)電壓保護(hù)通常和間隙電流保護(hù)一起共同構(gòu)成變壓器中性點(diǎn)絕緣保護(hù)。所以僅設(shè)置間隙電流保護(hù)而沒(méi)有零序過(guò)電壓保護(hù)是不夠完善的,特別是當(dāng)間歇性擊穿時(shí),放電電流無(wú)法持續(xù),間隙電流保護(hù)將不起作用。
3、微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)中主變后背保護(hù)的探討
主變10kV側(cè)僅裝10kV復(fù)合電壓過(guò)流保護(hù)并不能滿足速動(dòng)性要求。在保護(hù)整定中,三卷主變10kV側(cè)過(guò)流的時(shí)間一般整定為2.5s或3.0s,雙卷主變10kV不設(shè)過(guò)流保護(hù),而110kV側(cè)過(guò)流時(shí)間達(dá)2.0s或2.5s。現(xiàn)系統(tǒng)的容量越來(lái)越大,10kV側(cè)短路電流也越來(lái)越大。隨著10kV短線路不斷增加,10kV線路離變電所近區(qū)故障幾率也越來(lái)越大,由于開(kāi)關(guān)拒動(dòng)或保護(hù)拒動(dòng)短路電流較長(zhǎng)時(shí)間沖擊變壓器,對(duì)變壓器構(gòu)成極大威脅。
四、總結(jié)
繼電保護(hù)對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行,起著不可替代的作用,是電力系統(tǒng)正常運(yùn)行的重要保障。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,繼電保護(hù)技術(shù)呈現(xiàn)出微機(jī)化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化,保護(hù)、控制、測(cè)量和數(shù)據(jù)通信一體化的發(fā)展趨勢(shì)。本文有一些論點(diǎn)存在局限性,未能從深度和廣度來(lái)探討,要做好繼電保護(hù),就要對(duì)繼電保護(hù)原理和應(yīng)用有深刻的了解,及時(shí)掌握繼電保護(hù)新產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用,關(guān)注繼電保護(hù)的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn):
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在電力系統(tǒng)運(yùn)行中,變壓器是極為重要的設(shè)備。要確保變壓器穩(wěn)定運(yùn)行,就要做好變壓器運(yùn)行的評(píng)估工作,分析變壓器的運(yùn)行故障,并提出有效的解決措施,特別是瓦斯動(dòng)作出現(xiàn)異常動(dòng)作更需要格外關(guān)注。文章針對(duì)35kV油浸式電力變壓器的故障診斷及檢修技術(shù)展開(kāi)了探討。
關(guān)鍵詞:
35kV油浸式電力變壓器;故障診斷;瓦斯保護(hù)動(dòng)作;檢修技術(shù);電力系統(tǒng)
電力系統(tǒng)運(yùn)行中,變壓器所發(fā)揮的作用是不容忽視的。電力運(yùn)行設(shè)備中,35kV油浸式電力變壓器是被廣泛應(yīng)用的。電力系統(tǒng)作為關(guān)乎國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的基礎(chǔ)設(shè)施,要確保安全、穩(wěn)定、持續(xù)地供電,就要做好35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行的科學(xué)評(píng)估工作,即進(jìn)行電力變壓器的故障診斷,并具有針對(duì)性地采用檢修技術(shù)。確保電力系統(tǒng)正常運(yùn)行,還要做好瓦斯保護(hù)工作。由于變壓器的內(nèi)部會(huì)存在有油狀和氣狀的物質(zhì),需對(duì)這些物質(zhì)的變化情況實(shí)施必要的處理措施,以對(duì)變壓器的運(yùn)行情況進(jìn)行監(jiān)控和判斷,一旦發(fā)現(xiàn)瓦斯動(dòng)作出現(xiàn)異常,就立即采取應(yīng)對(duì)措施,以確保變壓器安全運(yùn)行??梢?jiàn)電力系統(tǒng)的35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行中要做好故障診斷工作,并針對(duì)故障問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)檢修是非常必要的。
1.評(píng)估35kV油浸式電力變壓器的運(yùn)行狀態(tài)
目前的電力系統(tǒng)設(shè)備中,35kV油浸式電力變壓器被普遍使用。為了確保電力變壓器處于持續(xù)而穩(wěn)定的運(yùn)行狀態(tài),就要做好檢修工作。檢修工作人員在對(duì)35kV油浸式電力變壓器執(zhí)行檢修之前,要對(duì)變壓器的運(yùn)行狀態(tài)做出正確的評(píng)估,對(duì)變壓器所存在的故障問(wèn)題做出技術(shù)性判斷,之后才能夠制定檢修方案,保證變壓器的檢修工作到位。
1.1、35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估的工作程序首先,需要對(duì)電力變壓器工作中是否存在異常做出判斷;其次,針對(duì)判斷結(jié)果,根據(jù)電力變壓器所處不同的工作狀態(tài)制定檢測(cè)方案,并選取相應(yīng)的檢測(cè)方法;再次,根據(jù)檢測(cè)方案的內(nèi)容確定檢測(cè)工具、所需要使用的檢測(cè)材料、根據(jù)檢測(cè)工作需要安排工作人員;最后,根據(jù)評(píng)估結(jié)果設(shè)置變壓器運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài),根據(jù)評(píng)估所獲得的數(shù)據(jù)預(yù)測(cè)變壓器繼續(xù)運(yùn)行中可能出現(xiàn)的狀態(tài),由此做出預(yù)判斷。
1.2、35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估方法35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)的評(píng)估,做好變壓器運(yùn)行中的狀態(tài)量記錄是非常重要的。通過(guò)評(píng)估中所獲得的記錄觀察變壓器的外部形態(tài)的同時(shí),對(duì)其運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析,如果變壓器外部形態(tài)存在異常,變壓器的工作就會(huì)出現(xiàn)變化。評(píng)估工作中,需要重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的就是油的檢測(cè)。對(duì)于油浸式電力變壓器而言,通過(guò)觀察油位的變化是對(duì)變壓器的運(yùn)行轉(zhuǎn)臺(tái)以準(zhǔn)確評(píng)估的最好方式。圖1為35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估:
1.3、35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估結(jié)果的處理35kV油浸式電力變壓器所使用的配件壽命以及變壓器運(yùn)行中的運(yùn)行狀態(tài)都是被定性的。檢測(cè)人員獲得變壓器運(yùn)行狀態(tài)評(píng)估結(jié)果后,可以據(jù)此而對(duì)設(shè)備配件的工作狀態(tài)做出判斷,判斷結(jié)果分為正常、異常、注意和嚴(yán)重狀態(tài)。檢修工作中,檢修工作人員就可以根據(jù)評(píng)估結(jié)果對(duì)設(shè)備配件的工作狀態(tài)歸類,以采取相應(yīng)的技術(shù)處理措施。
2.35kV油浸式電力變壓器故障問(wèn)題
2.1、35kV油浸式電力變壓器出現(xiàn)溫度異常故障35kV油浸式電力變壓器對(duì)環(huán)境溫度要求很高。當(dāng)處于常規(guī)溫度環(huán)境下,負(fù)載和散熱功能沒(méi)有改變的情況下,溫度出現(xiàn)異常升高,變壓器的溫度出現(xiàn)了不均衡的狀態(tài),且已經(jīng)超過(guò)了規(guī)定的正常發(fā)熱范圍,此時(shí)就會(huì)引發(fā)電力變壓器故障。需要注意的問(wèn)題是,如果變壓器三相出現(xiàn)局部溫度變化,很容易遭到忽視,如果沒(méi)有及時(shí)發(fā)現(xiàn),并采取處理措施,就會(huì)引發(fā)變壓器隱患。變壓器需要持續(xù)工作,運(yùn)行狀態(tài)下的變壓器如果處于高溫狀態(tài),就會(huì)引發(fā)接頭接觸電阻逐漸增大。
2.2、35kV油浸式電力變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作35kV油浸式電力變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作是由于設(shè)備內(nèi)容出現(xiàn)過(guò)熱或者放電所導(dǎo)致的輕微故障,由此而產(chǎn)生油質(zhì)分解后氣化并聚集在繼電保護(hù)裝置周?chē)?。隨著繼電保護(hù)裝置的油面降低,瓦斯保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)并發(fā)出警報(bào)提示。如果變壓器繞組的接頭沒(méi)有嚴(yán)密接觸而釋放出一些氣體;在強(qiáng)制油循環(huán)被啟動(dòng),或者加油、油過(guò)濾的過(guò)程中而釋放出氣體;繼電保護(hù)裝置的二次回路由于絕緣損傷而短路等,瓦斯保護(hù)動(dòng)作就會(huì)出現(xiàn)并發(fā)出提示警報(bào)。
2.3、35kV油浸式電力變壓器的重瓦斯保護(hù)動(dòng)作當(dāng)35kV油浸式電力變壓器產(chǎn)生重瓦斯保護(hù)動(dòng)作的時(shí)候,會(huì)造成嚴(yán)重的損失,因此需要重點(diǎn)關(guān)注。變壓器的內(nèi)部繞組有引線短路現(xiàn)象,就會(huì)加速油質(zhì)分解而使得大量的可燃?xì)怏w釋放出來(lái);如果變壓器的油箱漏油非常嚴(yán)重,就會(huì)導(dǎo)致油箱內(nèi)的油面快速下降;變壓器的絕緣物沒(méi)有及時(shí)更換而老化,使得大量物質(zhì)在過(guò)熱的環(huán)境下分解而釋放出氣體;當(dāng)鐵芯出現(xiàn)故障的時(shí)候,會(huì)使油箱內(nèi)油的溫度快速升高而氣化,這些故障的產(chǎn)生都會(huì)造成跳閘。此外,當(dāng)二次回路出現(xiàn)接地或者觸點(diǎn)故障的時(shí)候,也會(huì)造成瓦斯保護(hù)動(dòng)作。但是,如果二次回路本身就存在接地現(xiàn)象;變壓器音響正常且電流和電壓都處于穩(wěn)定狀態(tài),差動(dòng)保護(hù)沒(méi)有產(chǎn)生動(dòng)作,則可以判斷為瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作。
2.4、35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行中出現(xiàn)導(dǎo)體擊穿故障35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行中,出現(xiàn)導(dǎo)體擊穿故障就會(huì)出現(xiàn)外殼放電的問(wèn)題。出現(xiàn)這種故障的原因是分接開(kāi)關(guān)的功能性問(wèn)題而導(dǎo)致的。當(dāng)變壓器出現(xiàn)油變質(zhì)之后,由于絕緣性能受到影響而使得導(dǎo)體被擊穿故障存在。
3.35kV油浸式電力變壓器故障問(wèn)題的解決
3.1、35kV油浸式電力變壓器要及時(shí)監(jiān)控溫度平衡建立變壓器溫度異常隱患的監(jiān)督體系,實(shí)施有效的溫度管理是控制電力變壓器溫度的有效措施。對(duì)于變壓器的發(fā)熱點(diǎn)要做好巡視工作,測(cè)量溫度,并做好檢修工作,以通過(guò)采取跟蹤化管理的方式保證變壓器質(zhì)量。完善變壓器的測(cè)控體系,所指定的測(cè)溫流程要求為動(dòng)態(tài)檢測(cè)控制,以使溫度的測(cè)量結(jié)果具有變化的穩(wěn)定性。重視變壓器溫度異常隱患的監(jiān)督工作,對(duì)于變壓器運(yùn)行中所存在的缺陷要及時(shí)地整改,一旦發(fā)現(xiàn)有溫度異?,F(xiàn)象,就要啟動(dòng)預(yù)防管理措施,以將溫度異常消除。
3.2、35kV油浸式電力變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作問(wèn)題的解決針對(duì)35kV油浸式電力變壓器的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作問(wèn)題的解決,處于工作現(xiàn)場(chǎng)的工作人員可以對(duì)釋放物做出判斷,如果釋放物是黑色或者灰色的可燃物質(zhì),即為油質(zhì)問(wèn)題而引發(fā)的故障;如果釋放物是黃色的不可燃物質(zhì),即為木質(zhì)問(wèn)題而引發(fā)的故障;如果釋放物是淡灰色可燃物質(zhì)并伴隨有臭味,即為紙質(zhì)問(wèn)題而引發(fā)的故障。
3.3、35kV油浸式電力變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障問(wèn)題的處理方法對(duì)于35kV油浸式電力變壓器所產(chǎn)生的輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障,當(dāng)接到動(dòng)作信號(hào)之后,需要對(duì)故障原因做出判斷,以采取有效處理對(duì)策。如果故障原因是由于油箱中的油位下降所導(dǎo)致的或者二次回路故障的結(jié)果。在繼電保護(hù)裝置中如果有氣體釋放出來(lái),就要對(duì)氣體進(jìn)行點(diǎn)燃,對(duì)顏色進(jìn)行色譜分析,并采取處理措施。在繼電保護(hù)裝置中沒(méi)有所釋放出的氣體,就需要對(duì)容易滲油的部位進(jìn)行檢查。如果沒(méi)有出現(xiàn)滲油現(xiàn)象,則是環(huán)境溫度低所導(dǎo)致的。這時(shí)就可以根據(jù)油枕油位指示進(jìn)行技術(shù)處理,之后對(duì)二次回路進(jìn)行檢查,采取必要的消缺措施。對(duì)于35kV油浸式電力變壓器所產(chǎn)生的重瓦斯保護(hù)動(dòng)作故障,就要判斷是否為變壓器內(nèi)部故障所導(dǎo)致的,通過(guò)對(duì)電腦故障報(bào)文進(jìn)行查看以對(duì)故障情況有所了解,將保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間、電壓情況、電流情況、事故報(bào)警情況等詳細(xì)記錄。之后進(jìn)入到故障現(xiàn)場(chǎng)對(duì)電力主變壓器進(jìn)行檢查,包括油的溫度、油面是否降低、油的顏色是否變化等。檢查瓦斯繼電保護(hù)裝置內(nèi)部是否有氣體,主變壓器的外殼時(shí)候出現(xiàn)變形等,根據(jù)故障原因采取相應(yīng)的技術(shù)措施。
3.4、35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行中的導(dǎo)體擊穿故障的解決方案當(dāng)電力變壓器出現(xiàn)導(dǎo)體擊穿故障的時(shí)候,所需要采取的解決措施就是打磨繞組結(jié)構(gòu),且將繞組接頭焊接起來(lái),也可以打磨分接開(kāi)關(guān)的接觸面,以使分解開(kāi)關(guān)能夠有效解除。雖然分接開(kāi)關(guān)的處理對(duì)導(dǎo)體擊穿故障并不會(huì)發(fā)揮作用,但是導(dǎo)體接觸良好,可以確保電力變壓器在運(yùn)行中不會(huì)因?qū)w擊穿故障而受到影響。
4.結(jié)語(yǔ)
綜上所述,35kV油浸式電力變壓器運(yùn)行中,做好故障診斷并針對(duì)診斷結(jié)果對(duì)故障發(fā)生情況進(jìn)行分析,基于此而具有針對(duì)性地采取檢修技術(shù)是非常重要的。與此同時(shí),瓦斯保護(hù)是不容忽視的,不僅能夠?qū)?nèi)部故障及時(shí)而有效地做出反應(yīng),而且還能夠?qū)ψ儔浩鞯倪\(yùn)行起到一定的維護(hù)作用。確保電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定地運(yùn)行,就要做好變壓器的故障診斷工作,并采取必要的檢修技術(shù)。
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關(guān)鍵詞:變電站;繼電保護(hù):電力系統(tǒng);技術(shù)措施
中圖分類號(hào):TM774文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A 文章編號(hào):
在變電站電力系統(tǒng)中,各種類型的、大量的電氣設(shè)備通過(guò)電氣線路緊密地聯(lián)結(jié)在一起。由于其覆蓋的地域極其遼闊、運(yùn)行環(huán)境極其復(fù)雜以及各種人為因素的影響,電氣故障的發(fā)生是不可避免的。由于電力系統(tǒng)的特殊性,上述五個(gè)環(huán)節(jié)應(yīng)是環(huán)環(huán)相扣、時(shí)時(shí)平衡、缺一不可,又幾乎是在同一時(shí)間內(nèi)完成的。在電力系統(tǒng)中的任何一處發(fā)生事故,都有可能對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響。
1概述
1.1 種類
電力系統(tǒng)各種電壓等級(jí)均通過(guò)電力變壓器來(lái)轉(zhuǎn)換,電壓升高為升壓變壓器(變電站為升壓站), 電壓降低為降壓變壓器(變電站為降壓站)。一種電壓變?yōu)榱硪环N電壓的選用兩個(gè)線圈(繞組)的雙圈變壓器,一種電壓變?yōu)閮煞N電壓的選用三個(gè)線圈(繞組)的三圈變壓器。
變電站除升壓與降壓之分外,還以規(guī)模大小分為樞紐站,區(qū)域站與終端站。樞紐站電壓等級(jí)一般為三個(gè)(三圈變壓器),550kV/220kV/110kV。區(qū)域站一般也有三個(gè)電壓等級(jí)(三圈變壓器),220kV/110kV/35kV或110kV/35kV/10kV。終端站一般直接接到用戶,大多數(shù)為兩個(gè)電壓等級(jí)(兩圈變壓器)110kV/10kV或35kV/10kV。用戶本身的變電站一般只有兩個(gè)電壓等級(jí)(雙圈變壓器)110kV/10kV、35kV/0.4kV、lOkV/O.4kV,其中以10kV/0.4kV為最多。
1.2繼電保護(hù)裝置要求
對(duì)繼電保護(hù)裝置的基本要求有四點(diǎn):即選擇性、靈敏性、速動(dòng)性和可靠性
1.2.1選擇性
系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí),要求保護(hù)裝置只將故障的設(shè)備切除,保證無(wú)故障的設(shè)備繼續(xù)運(yùn)行,從而盡量縮小停電范圍,達(dá)到有選擇地動(dòng)作的目的。
1.2.2 靈敏性
保護(hù)裝置對(duì)在它保護(hù)范圍內(nèi)發(fā)生的故障和不正常工作狀態(tài)應(yīng)能準(zhǔn)確地反應(yīng)。也就是說(shuō)保護(hù)裝置不但在最大運(yùn)行方式下三相金屬性短路時(shí)能夠靈敏地動(dòng)作,而且在最小運(yùn)行方式和經(jīng)過(guò)較大過(guò)渡電阻的兩相短路時(shí),也能有足夠的靈敏度和可靠的動(dòng)作。
1.2.3速動(dòng)性
速動(dòng)性是指保護(hù)裝置應(yīng)能盡快地切除短路故障??s短切除故障的時(shí)間,就可以減輕短路電流對(duì)電氣設(shè)備的損壞程度,加快系統(tǒng)電壓的恢復(fù),從而為電氣設(shè)備的自啟動(dòng)創(chuàng)造了有利條件,同時(shí)還提高了發(fā)電機(jī)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性。
1.2.4 可靠性
保護(hù)裝置應(yīng)能正確的動(dòng)作,并隨時(shí)處于準(zhǔn)備狀態(tài)。如不能滿足可靠性的要求,保護(hù)裝置反而成為了擴(kuò)大事故或直接造成故障的根源。為確保保護(hù)裝置動(dòng)作的可靠性,則要求保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)原理、整定計(jì)算、安裝調(diào)試要正確無(wú)誤:同時(shí)要求組成保護(hù)裝置的各元件的質(zhì)量要可靠、運(yùn)行維護(hù)要得當(dāng)、系統(tǒng)應(yīng)盡可能的簡(jiǎn)化有效,以提高保護(hù)的可靠性。
2繼電保護(hù)原理與內(nèi)容
2.1變電站繼電保護(hù)的基本工作原理
變電站繼電保護(hù)是根據(jù)變電站運(yùn)行過(guò)程中發(fā)生故障時(shí)出現(xiàn)的電流增加、電壓升高或降低、頻率降低、出現(xiàn)瓦斯、溫度升高等現(xiàn)象超過(guò)繼電保護(hù)的整定值(給定值)或超限值后,在整定時(shí)間內(nèi),有選擇的發(fā)出跳閘命令或報(bào)警信號(hào)。
根據(jù)電流值來(lái)進(jìn)行選擇性跳閘的為反時(shí)限,電流值越大,跳閘越快。根據(jù)時(shí)間來(lái)進(jìn)行選擇性跳閘的稱為定時(shí)限保護(hù),定時(shí)限在故障電流超過(guò)整定值后,經(jīng)過(guò)時(shí)間定值給定的時(shí)間后才出現(xiàn)跳閘命令。瓦斯與溫度等為非電量保護(hù)。
可靠系數(shù)為一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù),計(jì)算繼電器保護(hù)動(dòng)作值時(shí),要將計(jì)算結(jié)果再乘以可靠系數(shù),以保證繼電保護(hù)動(dòng)作的準(zhǔn)確與可靠,其范圍為1.3~1.5。
發(fā)生故障時(shí)的最小值與保護(hù)的動(dòng)作值之比為繼電保護(hù)的靈敏系數(shù),一般為1.2-2,應(yīng)根據(jù)設(shè)計(jì)規(guī)范要進(jìn)行選擇。
2.2 變電站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)內(nèi)容
2.2.1發(fā)電機(jī)保護(hù)
發(fā)電機(jī)保護(hù)有定子繞組相間短路,定子繞組接地,定子繞組匝間短路,發(fā)電機(jī)外部短路,對(duì)稱過(guò)負(fù)荷,定子繞組過(guò)電壓,勵(lì)磁回路一點(diǎn)及兩點(diǎn)接地,失磁故障等。出口方式為停機(jī),解列,縮小故障影響范圍和發(fā)出信號(hào)。
2.2.2 電力變壓器保護(hù)
電力變壓器保護(hù)有繞組及其引出線相間短路,中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相短路,繞組匝間短路,外部短路引起的過(guò)電流,中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)中外部接地短路引起的過(guò)電流及中性點(diǎn)過(guò)電壓、過(guò)負(fù)荷,油面降低,變壓器溫度升高,油箱壓力升高或冷卻系統(tǒng)故障。
因此,變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù):
①變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)。② 短路保護(hù)。③后備保護(hù)。④中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器外部接地短路時(shí)的零序電流保護(hù)。⑤ 過(guò)負(fù)荷保護(hù)。
2.2.3 線路保護(hù)
線路保護(hù)根據(jù)電壓等級(jí)不同,電網(wǎng)中性點(diǎn)接地方式不同,輸電線路以及電纜或架空線長(zhǎng)度不同,分別有:相間短路、單相接地短路、單相接地、過(guò)負(fù)荷等。
2.2.4 母線保護(hù)
發(fā)電廠和重要變電所的母線應(yīng)裝設(shè)專用母線保護(hù)。
2.2.5 電力電容器保護(hù)
電力電容器有電容器內(nèi)部故障及其引出線短路,電容器組和斷路器之間連接線短路,電容器組中某一故障電容切除后引起的過(guò)電壓、電容器組過(guò)電壓,所連接的母線失壓。
2.2.6 高壓電動(dòng)機(jī)保護(hù)
高壓電動(dòng)機(jī)有定子繞組相間短路、定子繞組單相接地、定子繞組過(guò)負(fù)荷、定子繞組低電壓、同步電動(dòng)機(jī)失步、同步電動(dòng)機(jī)失磁、同步電動(dòng)機(jī)出現(xiàn)非同步?jīng)_擊電流。
3繼電保護(hù)技術(shù)
3.1變電站電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)
3.1.1反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)技術(shù)
繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小有關(guān),短路電流越大,動(dòng)作時(shí)間越短;短路電流越小,動(dòng)作時(shí)間越長(zhǎng),這種保護(hù)就叫做反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。
當(dāng)供電線路發(fā)生相間短路時(shí),感應(yīng)型繼電器KA1或(和)KA2達(dá)到整定的一定時(shí)限后動(dòng)作,首先使其常開(kāi)觸點(diǎn)閉合,這時(shí)斷路器的脫扣器YRI或r和)YR2因有KA1或(和)KA2的常閉觸點(diǎn)分流(短路),而無(wú)電流通過(guò),故暫時(shí)不會(huì)動(dòng)作。但接著KA1或(KA2)的常閉觸點(diǎn)斷開(kāi),因YR1或(和)YR2因“去分流”而通電動(dòng)作,使斷路器跳閘,同時(shí)繼電器本身的信號(hào)掉牌掉下,給出信號(hào)。
在這里應(yīng)予說(shuō)明,在采用“去分流”跳閘的反時(shí)限過(guò)電流保護(hù)裝置中,如繼電器的常閉觸點(diǎn)先斷開(kāi)而常開(kāi)觸點(diǎn)后閉合時(shí),則會(huì)出現(xiàn)下列問(wèn)題:
(1)繼電器在其常閉觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí)即先失電返回,因此其常開(kāi)觸點(diǎn)不可能閉合,因此跳閘線圈也就不能通電跳閘;
(2)繼電器的常閉觸點(diǎn)如先斷開(kāi),CT的二次側(cè)帶負(fù)荷開(kāi)路,將產(chǎn)生數(shù)千伏的高電壓、比差角差增大、計(jì)量不準(zhǔn)以及鐵心發(fā)熱有可能燒毀絕緣等,這是不允許的。
3.1.2 定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)技術(shù)
繼電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間與短路電流的大小無(wú)關(guān),時(shí)間是恒定的,時(shí)間是靠時(shí)間繼電器的整定來(lái)獲得的。時(shí)間繼電器在一定范圍內(nèi)是連續(xù)可調(diào)的,這種保護(hù)方式就稱為定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)。這種保護(hù)方式一般應(yīng)用在10~35kV系統(tǒng)中比較重要的變電力所。