變壓器用速動油壓繼電器計(jì)量特性及校準(zhǔn)方法研究

許 靜，李正文，范優(yōu)子

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

研究與應(yīng)用

變壓器用速動油壓繼電器計(jì)量特性及校準(zhǔn)方法研究

許 靜1，李正文2，范優(yōu)子1

(1.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司電力科學(xué)研究院，遼寧 沈陽 110006；2.國網(wǎng)遼寧省電力有限公司，遼寧 沈陽 110006)

簡要介紹了速動油壓繼電器的計(jì)量特性、結(jié)構(gòu)特征及工作原理，重點(diǎn)分析了速動油壓繼電器與其它變壓器非電量保護(hù)的配合關(guān)系，提出了一種適用于電力企業(yè)的速動繼電器校準(zhǔn)方法。

速動油壓繼電器；計(jì)量特性；校準(zhǔn)方法

大型電力變壓器是電力系統(tǒng)的核心設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障，必須及時從電力系統(tǒng)中切除。速動油壓保護(hù)裝置作為標(biāo)準(zhǔn)附件被設(shè)計(jì)安裝在大型電力變壓器上，由于長期以來沒有合適的校準(zhǔn)方法，導(dǎo)致其無法發(fā)揮應(yīng)有的作用，所以，本文提出了一種適用于電力企業(yè)的速動繼電器校準(zhǔn)方法。

1 速動油壓繼電器計(jì)量特性

1.1 保護(hù)特性

速動油壓繼電器是為防止變壓器油箱在故障中爆裂而研制的，為避免速動油壓繼電器與其他保護(hù)裝置的保護(hù)參數(shù)重復(fù)而出現(xiàn)干擾、誤動，采用了檢測變壓器油箱內(nèi)故障壓力上升速率(以下簡稱壓速率)作為保護(hù)參數(shù),壓速率不同，與其對應(yīng)的速動油壓繼電器響應(yīng)時間也不同。壓速率低，速動油壓繼電器動作時間長，反之則短，以此來實(shí)現(xiàn)動態(tài)監(jiān)測、動態(tài)保護(hù)。正常運(yùn)行時，速動油壓繼電器的安裝位置低于變壓器油面線，繼電器油室與變壓器油箱相連，油室內(nèi)隔離波紋管受到較小的靜油壓，繼電器氣室內(nèi)彈簧對靜油壓進(jìn)行補(bǔ)償以達(dá)到平衡，此時繼電器不會動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，油箱內(nèi)的變壓器油在單位時間內(nèi)的壓力變化速度升高至整定限值時，速動油壓繼電器中的隔離波紋管受壓變形，氣室內(nèi)的壓力升高，操作波紋管發(fā)生位移，微動開關(guān)迅速動作，同時使控制回路及時發(fā)出報(bào)警信號并迅速切斷電源，使變壓器退出運(yùn)行狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)對變壓器安全運(yùn)行的保護(hù)[1-2]。

1.2 結(jié)構(gòu)特征

a.外殼。速動油壓繼電器產(chǎn)品結(jié)構(gòu)見圖 1，速動油壓繼電器獨(dú)立安裝于變壓器油箱上部。由于工作環(huán)境與變壓器油溫的溫差容易造成變壓器腔體內(nèi)凝露，腔體內(nèi)凝露會使變壓器內(nèi)檢測、控制用的金屬件腐蝕、剝落甚至阻塞, 破壞變壓器檢測、控制作用。速動油壓繼電器外殼采用鑄鋁合金制成, 鑄鋁合金的熱導(dǎo)率是普通黑色金屬的5倍，這就避免了出現(xiàn)運(yùn)行中速動油壓繼電器下腔由于油溫升降時導(dǎo)熱緩慢與上腔形成溫差而出現(xiàn)凝露的問題，保證速動油壓繼電器的保護(hù)精度和工作壽命。

圖1 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)示意圖

b.檢測機(jī)構(gòu)。速動油壓繼電器的可變氣室由彈性元件及配套件組成，以此對變壓器油箱中的壓速率進(jìn)行檢測[3]。平衡器檢測到壓速率后，將使固定氣室的壓速率增高，在彈性膜盒內(nèi)外的壓力差由可變氣室與固定氣室的壓速率差產(chǎn)生，這個壓速率差來推動發(fā)信裝置動作。速動油壓繼電器的監(jiān)控對象是故障壓速率，油箱中的每一壓速率, 速動油壓繼電器中固定氣室都有固定對應(yīng)的壓速率值，實(shí)現(xiàn)了對故障壓速率的全程監(jiān)控。

決定速動油壓繼電器能否對變壓器進(jìn)行保護(hù)的關(guān)鍵是繼電器的固定氣室檢測參數(shù)的正確與否和檢測精度的高低[4]。速動油壓繼電器是防止變壓器油箱爆裂的重要保護(hù)組件之一, 必須實(shí)時監(jiān)控變壓器內(nèi)的壓速率變化[5]。但由于變壓器通常處于惡劣環(huán)境中, 長期惡劣的工作環(huán)境勢必影響變壓器保護(hù)裝置的檢測精度，因此應(yīng)定期對速動油壓繼電器進(jìn)行檢測, 以使其保持最佳工作狀態(tài)，保證變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行[6]。

2 速動油壓繼電器校準(zhǔn)方法

通過對速動繼電器計(jì)量特性的研究以及在校準(zhǔn)平臺上做了大量的試驗(yàn)，本文提出了一種適用于電力企業(yè)的速動繼電器校準(zhǔn)方法。對變壓器速動油壓繼電器性能進(jìn)行檢測，主要是對其動作特性和密封性能及接點(diǎn)動作有效性的校驗(yàn)。動作特性校驗(yàn)時需要設(shè)置9種壓力上升速率，并測量動作響應(yīng)時間。密封性能的校驗(yàn)時需要設(shè)定初始壓力及密封時長，即采用專門的校驗(yàn)設(shè)備，模擬變壓器發(fā)生故障時的速動油壓繼電器動作機(jī)理，采用微機(jī)測控技術(shù)，通過計(jì)算并控制壓力突變速率，自動充放氣實(shí)時采集來自傳感器的信號，在規(guī)定壓力突變范圍內(nèi)對繼電器進(jìn)行校驗(yàn)。

2.1 計(jì)量特性

a.繼電器動作特性應(yīng)符合表1的規(guī)定。

b.密封要求。例行試驗(yàn)時，繼電器整體應(yīng)能承受100 kPa正壓力的油壓試驗(yàn)，歷時60 min無滲漏現(xiàn)象。

c.報(bào)警接點(diǎn)。分為單組報(bào)警和兩組報(bào)警接點(diǎn)動作試驗(yàn)，接點(diǎn)輸出信號應(yīng)準(zhǔn)確有效。

d.絕緣電阻。在校準(zhǔn)條件下，繼電器接點(diǎn)端子和外殼之間的絕緣電阻不應(yīng)小于20 MΩ。

e.電氣強(qiáng)度要求。接線端子間及對地應(yīng)能承受2 kV的工頻耐壓試驗(yàn)，持續(xù)1 min，不允許有擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象。

表1 動作特性指標(biāo)

2.2 校準(zhǔn)條件

a.環(huán)境條件。環(huán)境溫度為(20±5)℃；環(huán)境濕度為不大于85%RH；校準(zhǔn)所處的環(huán)境附近無影響讀數(shù)的機(jī)械振動和外磁場。

b.測量標(biāo)準(zhǔn)及其他設(shè)備。校準(zhǔn)用設(shè)備見表2中的規(guī)定。

2.3 校準(zhǔn)項(xiàng)目與校準(zhǔn)方法

2.3.1 校準(zhǔn)項(xiàng)目

校準(zhǔn)項(xiàng)目見表3中的規(guī)定。

表2 校準(zhǔn)用設(shè)備

表3 校準(zhǔn)項(xiàng)目

注：“+”為需校準(zhǔn)項(xiàng)目，“-”為用戶要求時的校準(zhǔn)項(xiàng)目。

2.3.2 校準(zhǔn)方法

a.校準(zhǔn)前準(zhǔn)備。被校繼電器應(yīng)在校準(zhǔn)環(huán)境條件下放置不少于2 h；繼電器校驗(yàn)儀通電預(yù)熱30 min以上。

b.絕緣電阻試驗(yàn)。測試時使用額定電壓500 V、量程不小于500 MΩ的絕緣電阻表，測量接點(diǎn)端子與外殼之間的絕緣電阻。

c.動作特性試驗(yàn)(包括動作接點(diǎn)試驗(yàn))。繼電器校驗(yàn)儀通電預(yù)熱后，首先錄入被檢繼電器的基本信息：規(guī)格型號、出廠編號、生產(chǎn)廠家(制造商)、校驗(yàn)次數(shù)、密封壓力和密封時長；其次選擇報(bào)警接點(diǎn)類型：單報(bào)警、報(bào)警+靜壓、雙報(bào)警；然后根據(jù)繼電器類型選擇動作特性測試點(diǎn)；以上步驟確認(rèn)后，即可開始校驗(yàn)。結(jié)果應(yīng)符合表1的規(guī)定。

d.密封性試驗(yàn)。動作特性試驗(yàn)完成后，根據(jù)已選擇好的密封壓力和密封時長，確認(rèn)后，繼續(xù)在繼電器校驗(yàn)儀上進(jìn)行密封性能校驗(yàn)。繼電器整體應(yīng)能承受100 kPa正壓力的油壓試驗(yàn)，歷時60 min無滲漏現(xiàn)象。

e.電氣強(qiáng)度試驗(yàn)。用符合規(guī)定的耐電壓測試儀，在無電狀態(tài)下，將耐電壓測試儀與被校繼電器端子連接，確認(rèn)連線正確后，通電并在端子間施加2 kV電壓，持續(xù)1 min，不得有發(fā)熱、擊穿、閃絡(luò)現(xiàn)象。

f.數(shù)據(jù)保存打印。校驗(yàn)全部完成后，將校驗(yàn)數(shù)據(jù)保存并打印。

3 結(jié)束語

為適應(yīng)我國國民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的需要, 近年來大量高電壓大容量的變壓器進(jìn)入城市中心。由于城市供電的特殊性, 對這些變壓器安全性的要求越來越高, 尤其是變壓器的防爆裂能力。速動油壓繼電器作為防止變壓器油箱爆裂的重要保護(hù)組件, 需時刻監(jiān)測變壓器內(nèi)的壓速率變化。但由于所處環(huán)境比較惡劣, 檢測精度一旦下降將帶來嚴(yán)重后果,因此應(yīng)定期對速動油壓繼電器進(jìn)行檢測, 以使其保持最佳工作狀態(tài)。

[1] 變壓器用速動油壓繼電器: JB/T10430—2004[S].

[2] 油浸式電力變壓器技術(shù)參數(shù)和要求: GB/T 6451—2008[S].

[3] 施廣宇，王新建.速動油壓繼電器和壓力釋放閥的特性及投調(diào)方式[J].變壓器，2008, 45(10):39-42.

[4] 唐玉玲.電力變壓器油壓監(jiān)測與保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].儀表技術(shù)與傳感器, 2009，46(11):52-54.

[5] 110(66)～500 kV油浸式變壓器(電抗器)運(yùn)行規(guī)范：國家電網(wǎng)公司技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)[S].

[6] 陳 浩,張 璐,郭 鐵.電力變壓器非電量保護(hù)淺析[J].東北電力技術(shù)，2016,37(4)：53-55.

Research on Metrological Characteristics and Calibration Method of Transformer with Quick Oil Pressure Relay

XU Jing1,LI Zhengwen2,FAN Youzi1

(1.Electric Power Research Institute of State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China;2.State Grid Liaoning Electric Power Co.，Ltd.，Shenyang，Liaoning 110006，China)

Quick oil pressure relay is an important protection of transformer components.In this paper, through introducing the characteristics, structure and working principle,cooperative relation of non-electric quantity protection between oil pressure relay and other relay is analyzed.Calibration method of quick oil pressure relay which applies to electric power enterprises is proposed.

quick oil pressure relay；metrological characteristics；calibration method

TM41

A

1004-7913(2017)01-0007-03

許 靜(1984)，女，碩士，工程師，主要從事電力行業(yè)熱工計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)傳遞工作。

2016-11-25)