變壓器差動(dòng)保護(hù)原理及其調(diào)試方法

羅軍輝

摘 要：變壓器作為發(fā)電廠和變電所的主要運(yùn)行設(shè)備，能夠?qū)l(fā)電廠發(fā)出的高壓電轉(zhuǎn)變成用戶所需的各級低壓電，實(shí)現(xiàn)了不同行業(yè)和人群的用電需要。因此，保證電力變壓器各項(xiàng)工作的正常運(yùn)行，不僅有助于提升供電和用電質(zhì)量，而且對于輸電線路的整體安全也有重要影響。但是在實(shí)際過程中，由于人為工作疏忽或設(shè)備本身的原因，時(shí)常發(fā)生差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，導(dǎo)致變壓器的自動(dòng)保護(hù)功能失效，因此必須根據(jù)差動(dòng)保護(hù)原因，探尋科學(xué)正確的調(diào)試方法。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；差動(dòng)保護(hù)；誤動(dòng)原因；調(diào)試方法

1 變壓器差動(dòng)保護(hù)的概述

常見的變壓器保護(hù)方式有差動(dòng)保護(hù)、氣體保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)以及單相接地保護(hù)等，其中差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，保護(hù)范圍是變壓器各側(cè)電流互感器之間的一次電氣設(shè)備，它能迅速而有選擇地切除保護(hù)范圍內(nèi)的故障，從而保證了輸配電線路的安全。但是在實(shí)際工作過程中，變壓器常常會出現(xiàn)各種問題，其中較為常見的故障有以下幾種：第一種是變壓器在長期使用后，內(nèi)部線圈會因?yàn)槭軣岢霈F(xiàn)絕緣漆損壞、脫落等問題，導(dǎo)致線圈之間的絕緣性能降低，出現(xiàn)短路現(xiàn)象。第二種是在用電高峰期或當(dāng)有大容量用電設(shè)備啟動(dòng)時(shí)，瞬時(shí)電壓往往超出變壓器額定電壓的幾十倍甚至上百倍，導(dǎo)致變壓器線路燒毀。第三種是變壓器系統(tǒng)線路接地，導(dǎo)致電流增大，嚴(yán)重情況下還會出現(xiàn)變壓器爆裂問題。而變壓器差動(dòng)保護(hù)的作用原理就是當(dāng)出現(xiàn)上述線路故障時(shí)，能夠根據(jù)實(shí)際故障情況有選擇性地切斷線路，從而保證變壓器本身不受到損壞。

2 差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)實(shí)例分析及處理

2.1 差動(dòng)保護(hù)實(shí)例分析

某廠變壓器為三卷變壓器，極限組別 Y 0/Y/d-11，為大電流接地系統(tǒng)。其中中壓側(cè)由于長期負(fù)荷低，在投運(yùn)時(shí)未做帶負(fù)荷六角圖，變壓器運(yùn)行正常。隨著電力市場的發(fā)展和農(nóng)網(wǎng)改造，110kV側(cè)的負(fù)荷增加較多。一段時(shí)間以來，主變差動(dòng)保護(hù)時(shí)有誤動(dòng)，在其動(dòng)作后對保護(hù)裝置進(jìn)行了檢驗(yàn)，均滿足比例制動(dòng)特性要求，裝置正常之后，在變壓器中壓側(cè)差動(dòng)TA間有一段母線距離山體較近，懷疑變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)是由于山體樹枝接地所致，未引起高度重視，后來利用110kV設(shè)備增容改造的機(jī)會，對中壓側(cè)TA進(jìn)行了詳細(xì)檢查，發(fā)現(xiàn)其中B相TA的極性接反，改接后恢復(fù)了正常運(yùn)行，經(jīng)作六角圖，接線正確，此后，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)得以根本消除。

2.2 變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行管理要求

第一，為了保證變壓器在運(yùn)行過程中不受到其他因素的干擾，要求在啟動(dòng)差動(dòng)保護(hù)的同時(shí)要停止其他形式的保護(hù)措施，例如氣體保護(hù)、三相電接地保護(hù)等，如果根據(jù)電路運(yùn)行需要，必須停止差動(dòng)保護(hù)，還應(yīng)提前征得電力部門負(fù)責(zé)人的同意。第二，為了避免在差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行過程中出現(xiàn)電壓擊穿問題，應(yīng)在運(yùn)行之前進(jìn)行空載沖擊試驗(yàn)，測試變壓器差動(dòng)保護(hù)的實(shí)際性能，防止投入運(yùn)行后出現(xiàn)短路，造成嚴(yán)重的危害。第三，在差動(dòng)回路上進(jìn)行相關(guān)的試驗(yàn)操作，要先把差動(dòng)保護(hù)相關(guān)的設(shè)備退出。第四，新裝、定檢或二次差動(dòng)回路經(jīng)過工作后的差動(dòng)保護(hù)，在變壓器充電或試運(yùn)行時(shí)應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)暫時(shí)投入使用，但在正式帶負(fù)荷前應(yīng)停運(yùn)。差動(dòng)保護(hù)應(yīng)通過作帶負(fù)荷六角圖證明二次電流回路極性正確及差電流滿足規(guī)定要求后，方可將其正式投入運(yùn)行，以防止二次回路接線錯(cuò)誤，進(jìn)而造成變壓器帶負(fù)荷后差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)。第五，在變壓器差動(dòng)保護(hù)運(yùn)行管理時(shí)，如果因?yàn)槠渌驅(qū)е码娏骰芈烦霈F(xiàn)短路或斷路故障，要立即切斷電源和變壓器導(dǎo)線，防止變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置的自啟動(dòng)。在切斷電源之后分析故障發(fā)生原因，并對斷路或短路線路進(jìn)行更換維修，在保證線路正常運(yùn)行之后閉合開關(guān)。

3 變壓器的運(yùn)行調(diào)試方法

3.1 變壓器的送電調(diào)試方法

在變壓器進(jìn)行送電之前，為了保證整個(gè)線路及其工作流程的安全，必須要先進(jìn)行線路和變壓器設(shè)備的安全檢測，只有當(dāng)各項(xiàng)檢測指標(biāo)都符合安全要求時(shí)，才運(yùn)行進(jìn)行送電調(diào)試。首先進(jìn)行變壓器的空載投入沖擊試驗(yàn)。將變壓器接入所要測試的線路中，然后閉合開關(guān)，利用專業(yè)的大容量電壓計(jì)測試輸電線路兩端的電壓變化情況。其次進(jìn)行變壓器的空載運(yùn)行監(jiān)測調(diào)試，在檢測過程中，可以通過聲音分辨的方式，分析變壓器可能存在的一些工作問題，例如當(dāng)變壓器發(fā)出輕微振動(dòng)聲音時(shí)，可能是由于變壓器兩端的外加電壓過高；當(dāng)變壓器發(fā)出不規(guī)則振動(dòng)時(shí)，可能是由于變壓器內(nèi)部線圈松動(dòng)，或是出現(xiàn)了線圈放電現(xiàn)象。

3.2 變壓器半負(fù)荷調(diào)試方法

在變壓器進(jìn)行送電調(diào)試，并且調(diào)試結(jié)果符合安全標(biāo)準(zhǔn)后，可以進(jìn)行半負(fù)荷空載調(diào)試。在進(jìn)行調(diào)試時(shí)，應(yīng)首先讓變壓器處于空載狀態(tài)，且空載運(yùn)行時(shí)間不能低于20小時(shí)，如果在該段空載運(yùn)行時(shí)間內(nèi)變壓器的運(yùn)行狀況無異常，則說明變壓器的各項(xiàng)功能可以正常實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上向變壓器兩端逐漸添加負(fù)荷，當(dāng)變壓器運(yùn)行狀況由空載轉(zhuǎn)化為半負(fù)荷時(shí)，保持外部負(fù)荷不變，通過相關(guān)的測量儀器觀察變壓器的運(yùn)行狀況，并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄變壓器的溫度差異變化、油位升降變化、保護(hù)裝置等，記錄間隔時(shí)間為1小時(shí)/次。

3.3 變壓器滿負(fù)荷調(diào)試方法

當(dāng)變壓器的半負(fù)荷調(diào)試結(jié)果都正常，并且其運(yùn)作流程都符合相關(guān)的試驗(yàn)規(guī)定后，可以進(jìn)行滿負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行。與半負(fù)荷調(diào)試同理，變壓器的滿負(fù)荷調(diào)試也需要先進(jìn)行空載運(yùn)行調(diào)試，考慮到滿負(fù)荷調(diào)試工作的精確度要求較高，因此空載調(diào)試時(shí)間也相對較長，通常情況下保持在40-50小時(shí)，在空載調(diào)試過程中如果不發(fā)生運(yùn)行問題，然后從外部加設(shè)滿負(fù)荷電壓，并在此過程中檢查變壓器的油位升降變化、溫度差異、是否存在滲油問題等。測量間隔一般保持在2小時(shí)/次。當(dāng)變壓器以此通過空載調(diào)試、半負(fù)荷調(diào)試和滿負(fù)荷調(diào)試之后，說明變壓器的各項(xiàng)工作都符合相關(guān)的產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，即產(chǎn)品檢驗(yàn)合格，在此基礎(chǔ)上可以辦理相關(guān)的審批文件，最后投入到輸配電線路的使用當(dāng)中。

3.4 變壓器調(diào)試運(yùn)行過程中的注意事項(xiàng)

變壓器的調(diào)試運(yùn)行雖然方法相對簡單，但是由于調(diào)試分為多個(gè)環(huán)節(jié)，因此必須保證各個(gè)環(huán)節(jié)之間的上下銜接關(guān)系，務(wù)必保證調(diào)試工作按部就班的進(jìn)行，其中需要注意的有以下幾點(diǎn)：第一，在變壓器的調(diào)試運(yùn)行過程中，為了保護(hù)變壓器設(shè)備的安全，必須在調(diào)試線路中加設(shè)外部保護(hù)裝置，通常情況下裝置要安裝在電源一側(cè)，保證在出現(xiàn)調(diào)試故障時(shí)可用立刻切斷電源，防止因?yàn)榫€路故障損壞變壓器。第二，在半負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行或滿負(fù)荷調(diào)試運(yùn)行過程中，由于外接電壓的變動(dòng)范圍較大，對變壓器的沖擊能力較強(qiáng)，如果調(diào)試過程中使用的導(dǎo)線、接口存在質(zhì)量問題，很有可能出現(xiàn)短路現(xiàn)象，因此必須要在調(diào)試過程中安裝斷路器，一旦檢測到導(dǎo)線或其他部分短路，立刻切斷電流傳播途徑。第三，如果調(diào)試過程中沒有斷路器或其他外接保護(hù)裝置，為了安全起見，要盡量控制變壓器內(nèi)部的電流，通過連接互動(dòng)變阻器的方式，保證變壓器內(nèi)部電流不高于5A，這樣即便是出現(xiàn)短路問題，也不至于因電流過大燒毀變壓器。

4 結(jié)束語

電力能源及其相關(guān)附屬產(chǎn)品已經(jīng)成為我們生活中不可或缺的一部分，如果電力輸送出現(xiàn)了問題，不僅給我們的生活工作帶來嚴(yán)重困擾，還會造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，不利于國民經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。而變壓器差動(dòng)保護(hù)能夠?yàn)檩斉潆娋€路的正常運(yùn)行提供可靠的保證，在變壓器保護(hù)方面發(fā)揮了重要作用。在分析和掌握了變壓器差動(dòng)保護(hù)原理的基礎(chǔ)上，探尋一種合適的調(diào)試方法，能夠在極大程度上避免線路故障問題。

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