漫谈变压器继电保护

1、漫谈变压器继电保护 变压器的继电保护是利用当变压器内外发生故障时，由于电流、电压、油温等随之发生变化，通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围，继而作出相应的反应和处理。 动作后的检查与处理 继电保护动作后，如确认是速断保护动作，可暂时解除信号音响。如有瓦斯保护，先检查瓦斯保护是否动作，如未动作，说明故障点在变压器外部，重点检查变压器及高压断路器向变压器供电的线路，看电缆、母线是否有相间短路故障。此外，还应重点检查变压器高压引线有无明显故障点和其他明显异常现象，如变压器喷油、起火、温升过高等。 如果发现是瓦斯动作，可基本判断故障在变压器内部。一是，当变压器绕组匝间与层间局部短路、铁芯绝

2、缘不良，以及变压器严重漏油，油面下降，轻瓦斯均会动作；当变压器内部发生严重故障，如一次绕组故障造成相间短路，故障电流使变压器产生强烈气流和油流，冲击重瓦斯挡板，使重瓦斯动作，断路器掉闸并发出信号。二是，如当时变压器无明显异常，可收集变压器瓦斯气体，进一步分析、确定故障性质。收集到的气体若无色、无味，且不可燃，说明瓦斯继电器动作的原因是油内排出的空气引起；如果收集到的气体是黄色的，不易燃烧，说明是变压器木质部分故障；如气体是淡黄色带有强烈臭味并可燃的，则为绝缘纸或纸板故障；当气体为灰色或黑色易燃，则为绝缘油故障。对于室外变压器，可以打开瓦斯继电器的气阀，点燃从放气阀排出的气体，如果气体可燃，则将

3、燃烧并发出明亮的火焰。需要注意的是当油开始从放气阀外溢出时，应迅速将放气阀关闭；对于室内变压器，应禁止在室内进行点燃试验；判断气体颜色要迅速，否则气体颜色会很快消失；取变压器瓦斯气体时应停电后进行。三是，如瓦斯保护动作仍未查明原因，为了进一步证实变压器是否为良好状态，可取出变压器油样作简化试验，看有无耐压降低和油闪点下降的现象。如仍然没有问题，应进一步检查瓦斯保护二次回路，看是否因瓦斯保护误动作，以证实继电保护的可靠性。变压器重瓦斯动作时，断路器掉闸，如未进行故障处理并未确实证明变压器无故障时，不可重新合闸送电。 若发现是差动保护动作，需对动作原因进行判断。要准确判断出是变压器套管等原因造成的

4、，还是变压器内部故障的原因。 注意事项 继电保护装置应选用质量优良的继电器及保护元件，元件的接点尽量要少；安装质量要合格，保护盘、控制盘应牢固可靠，避免装在有震动的场所，接线端子质量要合格，接线要良好。继电器投入运行前，值班人员、运行人员应清楚地解读保护装置的工作原理等。 继电保护装置运行中，发现异常现象应加强监视并立即报告主管负责人；运行中的继电保护装置，除经调度部门或主管同意，不得任意甩掉保护运行，也不得随意变更整定值及二次线路；运行人员对运行中的继电保护装置的投入或退出，必须经调度员或主管负责人批准，并记入值班记录簿。如需要变更继电保护整定值或二次回路接线时，须经过继电保护专业人员的同意

5、。 在二次回路上的一切工作，应遵守电气安全工作规程的有关规定。 运行值班人员倒闸操作时，涉及继电保护回路时，应根据继电保护装置性能和运行规程的规定，对继电保护进行必要处理，但切记值班人员对继电保护装置的操作只许接通或断开保护压板；切换转换开关；装卸熔断器的熔丝。 继电保护动作断路器跳闸后，不要随即将掉牌信号复归，而应检查保护动作情况，并查明原因，在消除故障恢复送电前，方可将所有的掉牌信号全部复归。 辅件不可敷衍 一点制约全面 浅谈变压器辅件易发故障及改进措施 电力变压器是工、矿企业的主要设备，运行、检修、维护质量的优劣，将直接影响企业的安全生产和经济效益。如何在设备停役后尽快确诊和消除变压器及

6、其辅助组件的故障是每一位电力检修工作者十分关心的。笔者就近几年工作中所经历的变压器常见故障及防范措施做一小结，供参考。防爆筒、储油柜(油枕)部分故障及处理措施 某厂1号、2号主变为老式铝芯变压器，1973年投入运行，原储油柜油面上部空气通过存放氯化钙等乾燥吸湿器与外界自由流通，虽然减少了油面与空气的接触面，降低了油的氧化速度和侵入变压器油的水份，但仍然不同程度地造成油的氧化和微水超标。3号7号主变原橡胶隔膜式和橡胶囊式储油柜渗油、漏油、设备假油位不时发生。油枕玻璃管油位计位置高，易污染、逆光不易观察。10千伏以上的16台变压器，原钢管式防爆筒上部装有一块一定厚 度(5毫米)的 玻璃,当 变压器

7、内部故障而产生大量气体、油箱压力达到0.5个大气压时，油流和气体将冲破玻璃向外喷出，以保护变压器，但其动作后由于油流的惯性在一次2号主变异常时产生过虹吸现象，大量变压器油流出。 1998年初大修时，在1、2号主变新油枕座端面上部油与空气之间增加了一个耐油橡皮胶囊，既可保证变压器油的呼吸，又可避免油与空气的接触，有效地避免了油的氧化及水份的侵入，但几年来运行结果表明，产品时常发生气囊漏气、假油位现象。为此进一步采取了处理措施，具体如下：一是将37号主变、高压厂变油枕全部更换为B G 系列的波纹管式油枕。波纹管式油枕不仅有老式设备的优点，而且解决了橡胶囊元件易破损、渗漏、堵塞、假油位等问题，更重要

8、的是它可以不用吸湿器，消除了吸湿器更换矽(硅)胶 期间,重 瓦斯保护退出、主变主保护只剩一套差动主保护运行的风险。二是油位计更换为指针式油位表，指示油位，油位表设置油位上、下控制限，分别在油箱满油位和油位低时，带动电接点动作，向中央控制室发出信号。三是1号、2号、6号、7号主变的安全气道现更换为Y SF1-130 (4) 型压力释放阀，油箱压力达到整定值即可动作、释放压力，压力回落后阀门关闭，变压器得以保护。3号主变钟罩顶部两端各安装一个Y SF-55/130型压力释放阀。四是3号7号主变水冷改风冷后，改进后高温报警及高温跳闸值做了相应调整。 经上述改造后，这几台变压器运行正常，且每次检修时，

9、试验结果令人满意。分接开关、油流继电器、引线过渡板等故障及消除方法 某厂3号高压厂用变压器型号为SFL1-16000/10型，试验时发现高压侧直流电阻相差1.4%，超出了试验规程规定的该容量变压器直流电阻不应大于1% 的规定，经吊罩检查发现分接开关有轻微氧化且接触不良，打磨处理后再测相差0.6%，小于1%，满足试验规程的规定，可投入运行。7号主变为S PF7-/220型，1997年大修时发现其直流电阻不合格，吊罩后发现低压侧B相引出线有过热现象，经仔细检查发现过热点是B相电源侧的铜铝复合过渡板铝面过热烧损三分之一，于是，自行配置一块2毫米厚的紫铜板与原过渡板一同装在B相，可减少过渡电阻，并对低

10、压侧C相接线板的一道裂痕进行了补焊。检修后，再次进行热稳定及直流电阻测量、试验，合格后投入运行。1996年1号主变35千伏侧A 相分接开关的第2档接触面烧损，于1998年2月检修时把1号主变分接开关短接后，测量直流电阻合格，于是投入运行。大修1号主变时，将A相分接开关的第2档原柱面与柱面接触(接 触面相对较小)的35千伏分接开关更换为平面与柱面接触、动触头水平截面为梯形的分接开关，直流电阻试验合格后投入运行。1号、2号原配置的潜油泵油流继电器档板过大与新更换的潜油泵不配套，经常出现卡死、油流继电器不能复位的现象，一年就发生了3次油流继电器档板断掉。在大修时我们对其进行了更换，并对潜油泵加装了放

11、气阀。投入运行后，一直运行较稳定。运行了17年的5号主变在2001年下半年大修时，吊罩后取出2块油流继电器档板更换成新型的油流继电器档板投入运行后，一直运行较好。同时，主变钟罩上部的加强筋由普通钢更换成不锈钢材质，并进行了金相探伤等检查，根除了设备涡流发热。6号主变大修时消除了A相围屏松脱及低压铜排略弯等异常现象。 几年来的运行实践证明，波纹管式储油柜不失为提高设备寿命和可靠性的一个有效措施，可解决多年困扰设备安全运行、设备渗漏等问题。近几年大修时普遍发现绕组直阻偏大和引线过渡板有不同程度的过热现象，经分析认为与材质及尺寸过小有直接关系，建议变压器生产单位选材和设备成套时加以注意。 变压器绝缘

12、与NOMEXR NOMEXR 纸由美国杜邦公司于1965年发明，它是目前为全球所公认的高品质的绝缘材料。从化学角度来看，N OMEXR 是一种芳香族聚胺，该材料的分子结构特别稳定，当将之加工成各种片材后，其电学、化学和机械完整性极高，正确使用能够延长电力设备的寿命，减少过早地损坏及检修的次数，并可在难以预知电应力的情况下起到安全保护作用。 NOMEXR 产品所具有的特性，最适用于电绝缘领域。其具有特有的介电强度，机械韧性，热稳定性，化学相容性，低温性能，对潮湿不敏感，以及无毒耐燃。因此，在变压器上使用该产品能大大提高其电气性能和使用年限。混合绝缘技术 混合绝缘技术指一种在线圈高温部位采用N O

13、MEXR 芳香聚胺纸和层压板，在变压器其他不太热的区域采用纤维素的技术。这种技术的开发使变压器性能大幅度提高，同时提高了可靠性和减少了维护工作量。这项新技术在20世纪80年代中期，在美国首先用于需较轻重量的移动式变压器。20世纪80年代后期，大量用于增容更新的电力变压器。从那时起，这项技术的应用已扩展到世界各地。 北美和欧洲发达国家的许多老式变压器的故障率逐渐增加，因为它们的电网是在20世纪60年代至70年代初的经济膨胀时期最后扩充而成的。起初，这些电网建设得过量，变压器负载很轻，负载量普遍为40% 50%。但最近10年间，这些电网系统不仅变得陈旧不堪，而且变压器的负载量也持续增长至80%或更

14、高。这种现象导致了故障率增加和需要增容，仅仅修理这些发生故障的变压器已不是办法。这个难题的圆满解决方案是利用这项混合绝缘技术重新设计改造变压器，通过在线圈热点区域放置N OMEXR 并减小冷却油道，在固定的铁芯窗口放入更多的铜，这样可在原始额定容量的基础上平均减少20%的损耗和显著提高原有设备的容量，平均容量可增加50%，有些设备甚至可增加1 00%。公用电力公司可以更灵活地运行这些设备，负载下降时损耗较低，负载高峰期又可提供较大的容量。而可靠性增强和维护工作量的减少等附带好处也使得这些技术选择在经济上更具吸引力。 常规变压器的温度限制是基于线圈区域采用纤维素绝缘材料。一般而言，冷却油的温度相

15、当低，由于纤维素材料的温度限制而无法实现潜在的增容能力。通过更换变压器最热部位的纤维素部分，可消除线圈的温度限制。 近年来，大多数自美国购买的采用混合绝缘技术的移动变压器，在单位体积和重量上，容量增加了50% 80%或更多。许多拥有老式移动变压器的电力公司，都已对它们进行更新改造，以利用这项技术的优势。 混合绝缘技术在移动变压器和改造变压器上的成功，已经推广到其他能够利用这种概念优势的新设备，整流变压器就是一个范例。这些设备在负载周期中经常会遇到极大的波动，要求标定容量能够承担这个周期中的最大负载。而这些“峰值”的持续时间又比较短，这使得该设备在许多时间里处于利用不足的状态，这意味著增加空载损

16、耗的成本并且原始投资会超过实际需要。而采用混合绝缘技术可以使一台体积接近平均负载而非峰值负载的变压器，在必要时能够承受较高过载而不影响其预期使用寿命，从而大大降低原始投资并充分利用资源。高温绝缘系统 对于有大量固体绝缘材料和液体油以及损耗成本较高的电力变压器，混合绝缘技术是从经济性方面考虑解决方案。而对牵引、杆上和路旁安装配电变压器等小型变压器而言，著重点则放在增加安全性、减少对环境的影响、降低体积和重量。最适合这些设备的技术是利用耐高温的固体和液体，并充分发挥它们的作用。N OMEXR绝缘材料可与M IDELR等酯基油、 DC561等硅基油及R-TEMPR 等改良碳氢化合物一起使用。一旦从绝

17、缘系统中去除了低温材料，线圈温度上限一般可达到115125摄氏度。采用该技术，能明显减少变压器重量和体积，幅度为30% 50%。用油量减少可降低由于渗漏造成的环境污染的风险。由于与矿物油相比，这些油大都不易燃，因此可为电网带来更高的安全性。 20世纪80年代中期，欧洲的高速铁路网牵引变压器接受了这项技术。现在，所有此类变压器的主要制造商都采用了基于N OMEXR 和耐高温冷却油的绝缘系统。用户获得的主要好处是：降低了变压器的每千伏安重量，增加了过载容量，降低噪音，更清洁的冷却油提高了可靠性和减少了维护工作量，更安全的系统确保隧道使用和车上乘客的安全，有利于环保。 在20世纪80年代，法国的一个

18、项目使采用硅油和N OMEXR 材料的杆上固定变压器得以开发。出于安全方面的考虑，这些设备被E DF采用，安装在滑雪场和大城市的环形通道等人员拥挤的重要区域。采用N OMEXR和R-TEMPR 油制造的“子母式”变压器可以将一个单相和一个三相配电变合为一体，以节省人口稠密、商业繁华的城市中心区的空间。这项设计的变压器其顶层油温和线圈温度超出普通设备的标准限制，线圈平均温升上限从65K升到 85K。这些设备可节省空间，并带来总成本下降、安全和可靠性提高的附加好处。 世界各地都在推广应用这些新技术。事实上，一个已经停滞几十年的行业现在又因注入新观念和机会而充满活力。移动变压器、变电站和改造的电力变

19、压器正在为许多用户带来急需的灵活性，提高了用户系统的性能，并通过减少维护工作量和增强安全性创造了附加价值。 信息来源：中国电力报 日期：2004.02.18 变压器的故障分析及处理声音异常变压器在正常运行时，会发出连续均匀的“嗡嗡”声。如果产生的声音不均匀或有其他特殊的响声，就应视为变压器运行不正常，并可根据声音的不同查找出故障，进行及时处理。主要有以下几方面故障： 电网发生过电压。电网发生单相接地或电磁共振时，变压器声音比平常尖锐。出现这种情况时，可结合电压表计的指示进行综合判断。变压器过载运行。负荷变化大，又因谐波作用，变压器内瞬间发生“哇哇”声或“咯咯”的间歇声，监视测量仪表指针发生摆动

20、，且音调高、音量大。 变压器夹件或螺丝钉松动、声音比平常大且有明显的杂音，但电流、电压又无明显异常时，则可能是内部夹件或压紧铁芯的螺丝钉松动，导致硅钢片振动增大。 变压器局部放电。若变压器的跌落式熔断器或分接开关接触不良时，有“吱吱”的放电声；若变压器的变压套管脏污，表面釉质脱落或有裂纹存在，可听到“嘶嘶”声；若变压一器内部局部放电或电接不良，则会发出“吱吱”或“僻啪”声，而这种声音会随离故障的远近而变化，这时，应对变压器马上进行停用检测。 变压器绕组发生短路。声音中夹杂着有水沸腾声，且温度急剧变化，油位升高，则应判断为变压器绕组发生短路故障，严重时会有巨大轰鸣声，随后可能起火。这时，应立即停用变压器进行检查。 变压器外壳闪络放电。当变压器绕组高压引起出线相互间或它们对外壳闪络放电时，会出现此声。这时，应对变压器进行停用检查。气味、颜色异常防爆管防爆膜破裂：防爆管防爆膜破裂会引起水和潮气进入变压器内，导致绝缘油乳化及变压器的绝缘强度降低。套管闪络放电：营管闪络放电会造成发热导