談地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器保護(hù)及故障解決

摘要：隨著不斷加快的社會發(fā)展節(jié)奏，城市軌道交通不斷的發(fā)展，人們之間的距離也在不斷被拉近。地鐵供電系統(tǒng)對我國軌道交通的發(fā)展起到至關(guān)重要的作用，其中變壓器在地鐵供電系統(tǒng)中占有重要的地位，因此地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的保護(hù)和故障處理就顯得尤為重要。文章就地鐵供電系統(tǒng)中變壓器常見的故障進(jìn)行深入分析，并提出變壓器的保護(hù)試驗(yàn)與解決措施，為地鐵供電系統(tǒng)的工作人員提供技術(shù)參考，為人們的出行提供更加安全的保障。

關(guān)鍵詞：地鐵供電系統(tǒng)；變壓器保護(hù)；油箱；電流速斷保護(hù)；縱聯(lián)差動保護(hù)；瓦斯保護(hù)；過電流保護(hù)

中圖分類號：TM862 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）01-0070-03

隨著城市化進(jìn)程的加快，人們出行的交通方式也逐漸發(fā)生了改變。如今，便捷的交通工具拉近了人與人之間的距離，讓我們的生活節(jié)奏更加歡快。交通工具的發(fā)展至今經(jīng)歷了漫長的變化過程，從傳統(tǒng)的畜力交通工具到近代的人力交通工具，再到現(xiàn)代高速發(fā)達(dá)的機(jī)械交通工具，這經(jīng)過了一個個轉(zhuǎn)變的發(fā)展過程，尤其是現(xiàn)代交通工具凝聚了眾多科學(xué)家的心血。

1地鐵供電系統(tǒng)概述

地鐵作為一種現(xiàn)代交通工具，其運(yùn)行的動力來源是電能。供電系統(tǒng)具備經(jīng)濟(jì)合理、運(yùn)行靈活安全、操作方便、供電可靠等原則，此外，在接線方式上還應(yīng)該具有發(fā)展的可能性。地鐵供電系統(tǒng)作為供電系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，也必須符合這樣的原則。另外，地鐵中的輔助設(shè)備，如排水、通風(fēng)、防災(zāi)警報、照明、信號、通信、自動扶梯、空調(diào)等，都必須依靠電力系統(tǒng)供電才能得以運(yùn)行。變壓器作為供電系統(tǒng)中各級電壓變換的裝置，對于整個電力系統(tǒng)來說是一個不可或缺的組成部分，因此對變壓器的維護(hù)也就顯得尤為重要。

2地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的常見故障

油箱外部故障和油箱內(nèi)部故障是變壓器故障的兩種類型。變壓器油箱外部最常見的故障有油箱外部接地故障、套管與引線處產(chǎn)生各種相間短路等。而變壓器油箱內(nèi)部常見故障主要包括三種情況：單相接地短路、繞組的匝間短路和相間短路。對變壓器來講，油箱內(nèi)部故障具有極大的危害性，鐵芯和繞組會被油箱內(nèi)部故障引起的高溫電弧燒毀。不僅如此，變壓器油絕緣也會由于油箱內(nèi)部故障導(dǎo)致受熱分解，進(jìn)而產(chǎn)生大量氣體，從而導(dǎo)致變壓器油箱爆炸，其后果不堪設(shè)想。

3地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的保護(hù)

3.1電流速斷保護(hù)與縱聯(lián)差動保護(hù)

我們通過對變壓器安裝電流速斷保護(hù)或者縱聯(lián)差動保護(hù)，來解決變壓器中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引線接地短路、引出線和繞組造成的相間短路以及繞組匝間短路等故障。一般來說，電流速斷保護(hù)應(yīng)安裝在過流時限大于0.5s的10MVA以下變壓器；縱聯(lián)差動保護(hù)應(yīng)安裝在10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器和6.3MVA以上并列運(yùn)行的變壓器。縱聯(lián)差動保護(hù)包括在暫態(tài)情況下、穩(wěn)態(tài)情況下、帶制動特性的差動保護(hù)?？v聯(lián)差動保護(hù)反應(yīng)被保護(hù)變壓器流出電流和隔斷流入的相量差。

3.2瓦斯保護(hù)

變壓器保護(hù)中的瓦斯保護(hù)是指改變變壓器油箱內(nèi)部氣體的流動速度和數(shù)量對變壓器進(jìn)行保護(hù)，防止變壓器出現(xiàn)各種故障。我們需要對戶內(nèi)的0.4MVA以上變壓器和戶外0.8MVA及以上的油浸式變壓器安裝瓦斯保護(hù)裝置，從而解決變壓器油箱內(nèi)部各種油面降低和短路故障等問題。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)主要有靈敏度高、動作迅速、接線安裝簡單，可以直接反映變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障。不能直接反映油箱以外的引出線及套管等部位上發(fā)生的故障是瓦斯保護(hù)最主要的缺點(diǎn)。因此，作為變壓器的主要保護(hù)措施之一的瓦斯保護(hù)，與縱聯(lián)差動保護(hù)相互補(bǔ)充、相互配合，及時有效地解決變壓器的各種故障問題。

3.3過電流保護(hù)

變壓器保護(hù)中的過電流保護(hù)主要作為縱聯(lián)差動、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)措施，一般安裝在反應(yīng)外部相間短路引起的過電流問題。為滿足靈敏度要求，可安裝低壓啟動的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)、過電流保護(hù)、負(fù)序過電流保護(hù)以及阻抗保護(hù)，選用較大的反應(yīng)相間短路電流而造成的過電流保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)措施。

3.4過勵磁保護(hù)

在變壓器保護(hù)中安裝過勵磁保護(hù)是為了解決變壓器中的過勵磁問題。由于勵磁涌流造成的沖擊電流存在的時間很短，因此其對變壓器傷害不大，此外，勵磁涌流有可能引起變壓器的縱聯(lián)差動保護(hù)動作。顯而易見，我們不宜多次連續(xù)合閘來對變壓器進(jìn)行充電，因?yàn)槔@組間的機(jī)械力作用會因?yàn)榇箅娏鞯亩啻螞_擊而逐漸造成其固定物松動，引起故障。

3.5零序電流保護(hù)

變壓器保護(hù)中的零序電流保護(hù)可以作為變壓器相鄰元件短路的后備保護(hù)和主保護(hù)的后備保護(hù)措施，主要是為了解決反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)外部接地短路的問題。一般來說，零序電流保護(hù)主要安裝在110kV以上的中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器。如果大接地電流系統(tǒng)發(fā)生接地短路的故障，此時系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的位置和臺數(shù)直接影響到零序電流的大小和分布。

4解決地鐵供電系統(tǒng)中變壓器故障的措施

通過大量的實(shí)例分析以及對運(yùn)營中的故障進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，在平時的監(jiān)測中嚴(yán)格按照規(guī)章制度辦事，加大巡查力度，加強(qiáng)維護(hù)變壓器設(shè)備，可以完全避免地鐵供電系統(tǒng)中變壓器的部分故障。只要做到平時工作細(xì)致，我們的工作人員富有責(zé)任心，完全可以消滅變壓器中萌芽狀態(tài)的故障。對供電系統(tǒng)中變壓器故障的解決措施如下：

4.1定期清理配電變壓器上的污垢

在監(jiān)測過程中，如果發(fā)現(xiàn)配電變壓器上存在污垢，要立即采取一定的防污措施。對變壓器外面的檢查要注意檢查套管接地是否良好，有無脫焊、斷線、斷裂現(xiàn)象，有無閃絡(luò)放電，并且要定期遙測接地電阻和及時安裝套管防污帽。

4.2保持完好的避雷器裝置

要對避雷器裝置進(jìn)行定期預(yù)防性試驗(yàn)，可以減少由于雷擊諧振而引起的過電壓損壞變壓器的可能性，從而及時更換不符合標(biāo)準(zhǔn)的避雷器裝置。由于變壓器的上層有較多電感設(shè)備，所以我們要控制油溫和控制100kVA以上容量，一般變壓器的上層油溫在85℃以下，最高不得超過95℃。上層油溫在不超過允許值，日負(fù)荷系數(shù)小于1的情況下，可以按正常過負(fù)荷的規(guī)定運(yùn)行，但是變壓器必須不能長時間過負(fù)荷運(yùn)行，避免發(fā)生故障。

4.3嚴(yán)格檢查螺桿的轉(zhuǎn)動情況

在拆裝配電變壓器過程中，務(wù)必要嚴(yán)格檢查和處理發(fā)現(xiàn)的螺桿轉(zhuǎn)動情況，要在確認(rèn)螺桿無轉(zhuǎn)動情況后，變壓器才能投入正常的運(yùn)行中。此外，工作人員還要合理選擇二次側(cè)導(dǎo)線的接線方式。為了減少變壓器的氧化發(fā)熱，增大導(dǎo)電能力與接觸面積，工作人員要在接觸面上涂導(dǎo)電膏。

4.4平衡三相電壓

如果變壓器的三相電壓發(fā)生嚴(yán)重失衡，將導(dǎo)致變壓器無法運(yùn)行，甚至將導(dǎo)致更加嚴(yán)重的后果。所以要定期檢查三相電壓是否平衡，如果發(fā)現(xiàn)已經(jīng)失衡，應(yīng)立即采取調(diào)整措施。此外，必須同時經(jīng)常檢查呼吸器內(nèi)的干燥劑顏色有無發(fā)生變化，如呼吸器內(nèi)的干燥劑已經(jīng)失效，要及時更換干燥劑；檢查變壓器的溫度、油色、油位；檢查變壓器油箱有無滲漏現(xiàn)象。

4.5保持變壓器三相負(fù)載平衡運(yùn)行

如果不能保持變壓器三相負(fù)載平衡運(yùn)行，將會造成變壓器三相電流的不平衡，與此同時，變壓器的三相電壓也將達(dá)不到平衡狀態(tài)。對于三相負(fù)載不平衡運(yùn)行的變壓器，應(yīng)視為最大電流的負(fù)荷，應(yīng)將變壓器的負(fù)荷在三相間重新分配。

5結(jié)語

地鐵工程中最重要的系統(tǒng)之一就是地鐵供電系統(tǒng)，它的任務(wù)主要是提供地鐵列車和各種輔助設(shè)備的電能。地鐵供電系統(tǒng)是否安全，直接關(guān)系著運(yùn)營人員、乘客、設(shè)備、行車等多個方面的安全。因此，對地鐵供電系統(tǒng)中的變壓器的保護(hù)就顯得尤為重要。除了上面所說的對變壓器故障的監(jiān)測、保護(hù)和故障解決措施之外，加強(qiáng)科技的創(chuàng)新以及提高工作人員的技術(shù)水平，都是保障地鐵供電系統(tǒng)得以發(fā)展的重要力量。

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作者簡介：王志宏（1984-），男，廣東深圳人，深圳市地鐵集團(tuán)有限公司助理工程師，研究方向：電器工程及其自動化。

（責(zé)任編輯：周瓊）