110kV接地變壓器的故障排除與保護(hù)設(shè)計(jì)探討

萬(wàn)飛

（國(guó)網(wǎng)山東濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)供電公司，山東濟(jì)南 250300）

110kV接地變壓器的故障排除與保護(hù)設(shè)計(jì)探討

萬(wàn)飛

（國(guó)網(wǎng)山東濟(jì)南市長(zhǎng)清區(qū)供電公司，山東濟(jì)南 250300）

變壓器是電力系統(tǒng)中較為重要的一種設(shè)備組成。110kV接地變壓器在保護(hù)設(shè)計(jì)方面有一定問(wèn)題，而且接地變壓器的故障有不同類型。文章對(duì)接地變壓器的故障類型進(jìn)行分析，并對(duì)接地變壓器保護(hù)裝置提出一定改進(jìn)方法。本文分析了接地變壓器的故障，鐵芯多點(diǎn)接地故障，研究了接地變壓器的保護(hù)配置與改進(jìn)。

接地變壓器 故障 保護(hù)設(shè)計(jì)

變壓器是電力系統(tǒng)中較為重要的一種設(shè)備組成。在實(shí)際工作中，它的安全性對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)有重大影響。只有仔細(xì)檢查、確保它處在安全狀態(tài)中，并且排除操作中的故障，才能為電力系統(tǒng)和人們的日常生活提供安全環(huán)境［1］。

1 接地變壓器的故障分析

變壓器有內(nèi)、外故障之分。變壓器油箱中主要有初始故障和電氣故障。而油箱外絕緣套管和引出線上的故障則是較為常見(jiàn)的外部故障。

1.1 電氣故障

變壓器內(nèi)部電氣故障，可以通過(guò)對(duì)不平衡電流和電壓的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得出測(cè)量結(jié)果。故障原因主要有高壓或者低壓繞組相間發(fā)生短路，中性點(diǎn)直接接地側(cè)單相接地發(fā)生短路，高壓或者低壓繞組匝間發(fā)生短路，以及第三繞組發(fā)生匝間短路或者接地故障這四種情況。發(fā)生電氣故障時(shí)，內(nèi)部短路出現(xiàn)電弧，不僅會(huì)對(duì)繞組絕緣有一定破壞，還會(huì)燒毀鐵芯。變壓器油和絕緣材料在受熱情況下，會(huì)產(chǎn)生極多氣體，很可能導(dǎo)致變壓器油箱爆炸。而且變壓器內(nèi)部發(fā)生故障可能造成整個(gè)系統(tǒng)電壓降低。遇到變壓器內(nèi)部故障時(shí)，首先應(yīng)該將變壓器切除［2］。

1.2 “初始”故障

這類故障可能在剛開(kāi)始不會(huì)表現(xiàn)出故障，但是在隨后會(huì)引起不同的故障。常見(jiàn)的故障原因主要有導(dǎo)體間的鐵芯出現(xiàn)故障或者電氣連接處接觸不良，導(dǎo)致油箱附近出現(xiàn)間歇性電弧；變壓器中油的溫度因冷卻媒介不足而升高，造成繞組局部產(chǎn)生熱點(diǎn)；分接開(kāi)關(guān)產(chǎn)生故障，使得并聯(lián)工作的變壓器出現(xiàn)負(fù)荷分配不當(dāng)或變壓器之間的環(huán)流，導(dǎo)致繞組溫度過(guò)高。

2 鐵芯多點(diǎn)接地故障分析

2.1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析

（1）色譜數(shù)據(jù)。對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析時(shí)，經(jīng)常采用“三比值法”、“四比值法”。它們各有各的優(yōu)點(diǎn)，當(dāng)然也存在一定局限。三比值法主要是對(duì)已經(jīng)發(fā)生的故障做數(shù)據(jù)分析。比如變壓器油中氣體組分含量超標(biāo)或者產(chǎn)氣速率超過(guò)一定標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，才能用三比值法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。而故障剛產(chǎn)生時(shí)，卻不能判斷。四比值法指的是，運(yùn)用五種不同氣體的四組對(duì)比值對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的方法。許多變壓器鐵芯多點(diǎn)接地故障都是運(yùn)用四比值法判斷的，通過(guò)對(duì)鐵箱或者油箱產(chǎn)生的不平衡電流進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，能準(zhǔn)確判斷出故障所在［3］。（2）電力測(cè)量數(shù)據(jù)。變壓器正常運(yùn)行時(shí)，鐵芯外引接地套上接地引下線的電流值通常顯示的是低值。但是這一部分一旦發(fā)生故障，環(huán)流電流的數(shù)值會(huì)快速增加，以致達(dá)到百安培。這種情況下，可結(jié)合鉗形電流表對(duì)環(huán)形電流進(jìn)行測(cè)量和觀察，能夠迅速對(duì)故障判斷。當(dāng)變壓器停止運(yùn)行時(shí)，可以使用2500伏特兆歐表對(duì)鐵芯接地套管進(jìn)行絕緣電阻測(cè)試。如果電阻數(shù)值大幅度減少甚至減少到零，很有可能變壓器內(nèi)部已經(jīng)出現(xiàn)多點(diǎn)接地問(wèn)題。出現(xiàn)這種情況之后，可以通過(guò)測(cè)量得出各級(jí)繞組的直流電阻數(shù)據(jù)。分析數(shù)據(jù)后，各數(shù)值沒(méi)有出現(xiàn)超標(biāo)和偏差，并且數(shù)值的變化符合規(guī)律，這就表明鐵芯多點(diǎn)接地故障已經(jīng)發(fā)生。要及時(shí)對(duì)設(shè)備進(jìn)行檢查。

2.2 設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)

技術(shù)人員在變電站作業(yè)過(guò)程中，不僅要對(duì)有關(guān)操作時(shí)間、載荷等進(jìn)行徹底檢查，還要結(jié)合變壓器的歷史運(yùn)用記錄和變壓器的安裝試驗(yàn)記錄，對(duì)整個(gè)變電設(shè)備的運(yùn)行狀況進(jìn)行分析。可以參照試驗(yàn)數(shù)據(jù)和色譜分析結(jié)果，確定多點(diǎn)接地故障的類型。如果色譜分析結(jié)果在正常范圍內(nèi)，鐵芯電阻數(shù)值減少、變壓器尚未運(yùn)行，很可能是不穩(wěn)定接地故障。發(fā)生這種情況，主要是油膩引起的鐵芯多點(diǎn)接地，及時(shí)處理便可調(diào)整故障。

3 接地變壓器的保護(hù)配置與改進(jìn)

3.1 接地變壓器的保護(hù)配置和存在的問(wèn)題

保護(hù)裝置存在靈敏性不夠好以及保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題。110kV接地變壓器通常連接二次線圈，二者一起工作，但是這樣會(huì)出現(xiàn)電阻較大的情況。接地變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，如繞組匝間發(fā)生短路或者二次側(cè)繞組出現(xiàn)相間短路，由于一次側(cè)繞組和二次側(cè)繞組之間的繞組容量數(shù)值相差較大，導(dǎo)致一次側(cè)繞組的電流數(shù)值大幅降低出現(xiàn)電流保護(hù)靈敏性不足的情況［4］。

3.2 接地變壓器保護(hù)配置的改進(jìn)

（1）將三相電流互感器二次側(cè)繞組接成△接線。實(shí)際情況中，通常用三相電流互感器二次側(cè)繞組Y接線作為接地變壓器過(guò)電流保護(hù)接線方式。外部單相接地故障發(fā)生時(shí)，零序電流和低壓側(cè)負(fù)荷電流是高壓側(cè)相電流的反應(yīng)。而保護(hù)裝置取的是高壓側(cè)相的電流，所以定值不能過(guò)大。定值過(guò)大會(huì)導(dǎo)致過(guò)電流保護(hù)靈敏性降低，出現(xiàn)保護(hù)不到的情況。將Y接線換成△接線，保護(hù)裝置取高壓側(cè)的線電流，也就是二次繞組負(fù)荷電流，過(guò)電流保護(hù)整體定值降低，使得靈敏性不斷提高。（2）分相配置溫度傳感器。用溫度傳感器測(cè)量繞組或者絕緣的實(shí)際溫度，并有控制器發(fā)出跳閘信號(hào)或者輸出報(bào)警，這是接地變壓器的溫度保護(hù)方式。接地變壓器常常是分相布置的形式，所以應(yīng)在每一相中都配上溫度傳感器測(cè)量繞組或絕緣的溫度，保證安全性。（3）設(shè)置Y型接線的過(guò)電流保護(hù)二段?！餍徒泳€過(guò)電流反應(yīng)的不是零序電流，所以發(fā)生中性點(diǎn)引出線直接接地故障時(shí)不能及時(shí)切除，造成故障不斷擴(kuò)大或者其他情況發(fā)生。應(yīng)當(dāng)設(shè)置過(guò)電流保護(hù)二段，以防故障發(fā)生時(shí)能及時(shí)反應(yīng)，工作人員能及時(shí)切除。

4 結(jié)語(yǔ)

接地變壓器有內(nèi)部故障和外部故障兩種故障類型，不同的故障有不同的解決方法。解決時(shí)，要對(duì)相關(guān)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行認(rèn)真分析，根據(jù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果可以判斷出故障類型。接地變壓器的保護(hù)裝置存在靈敏度問(wèn)題和保護(hù)拒動(dòng)問(wèn)題，對(duì)保護(hù)裝置改進(jìn)之后能提高這方面性能。

［1］劉超，何林海，崔曉云，李春生，馬曉煒.110kV變壓器中性點(diǎn)零序保護(hù)配置方式研究［J］.電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2010（02）∶114-117.

［2］陶金.接地變壓器的仿真分析與保護(hù)設(shè)計(jì)［D］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2010.

［3］王徑迤，趙景峰，支淼川，倪佳.110kV變壓器鐵芯接地故障分析及實(shí)例研究［J］.華北電力技術(shù)，2016（01）∶18-23.

［4］胡晨旺.接地變壓器的故障分析與保護(hù)設(shè)計(jì)［D］.長(zhǎng)沙理工大學(xué)，2012.