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变压器穿越性故障是什么

发布时间：

2022-08-23

来源：

电气圈

变压器穿越性故障：当变压器付方网络发生故障时，在变压器的原方网络也会有所反应，但这与变压器本身故障对原方网络的影响要小。例如变压器付方电路发生短路，变压器原方电流也会异常增大，这种现象就叫“穿越性故障”。

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相关信息

在电力系统中，为了使电能传输范围及数量提高，变压器得到广泛应用。然而，发电、输电、配电及用电各环节构成的电力系统一般需要3～5次的变压过程，造成电力系统中总的变压器容量远远超出发电机的总容量，从而产生了严重的损耗。如何对变压器运行方式进行选择和控制是实现电力系统经济运行的关键，它不仅通过节约电能带来可观的经济效益，而且对国民经济发展具有十分重要的现实意义。　　配电变压器是配电网中传输、分配电能的重要电气设备，由于数量大、分布面广，在运行过程中变压器自身产生的有功功率损耗和无功功率消耗总量占电能损耗比例约30%。因此，本文结合配电变压器经济运行的原理，以及配电变压器经济运行的几种不同情况，设计并实现了一种配电变压器经济运行控制系统，该系统将配电变压器经济运行原理与实际相结合，以降低配电变压器的电能损耗。　　一、变压器的基本结构　　电力变压器的基本构成部分有：铁心、绕组、绝缘套管、油箱及其它附件等。其中铁心和绕组是变压器的主要部件，称为器身红。　　电力变压器的铁心，由磁导率很高的硅钢片制成，硅钢片有热轧和冷轧两种，热轧硅钢片由于其磁性能差，因此电力变压器的铁心已不采用这种材料。冷轧硅钢片又分为无取向和取向两种，其中取向冷车轧硅钢片有明显的方向性，即沿着轧制方向的磁性能好，因此目前电力变压器均采用冷轧取向硅钢片。　　绕组，是由截面为圆形，扁形的钢，铝导线绕制而成，绕组的主要形式有层式和饼式两种形式，层式绕组的线匝沿其轴向依次排列，饼式绕组的线匝在幅向形成线饼后，再沿轴向排列。　　按变压器铁心和绕组的配置来分类，可分为心式和壳式两种。心式结构的特点是绕组露出外侧，而铁心在内侧，从绕组绝缘上考虑，这种结构适用于高电压，壳式结构的特点是在铁心内侧安放绕组，从外侧看得见铁心，这种结构适用于低电压大电流的场合。　　二、配变经济运行建模　　配电变压器的技术参数表征了配电变压器在运行供电过程中自身损耗的特性：有功功率损耗和无功功率消耗。双绕组配电变压器技术参数包括：空载电流I0，空载损耗P0，短路电压UK及短路损耗PK。　　空载电流值I0和铁芯材质、磁路的几何尺寸及铁芯制作工艺等密切相关。　　I0% =I0/IN 　　式中：I0―空载电流，A;In―配电变压器次侧绕组的额定电流，A。　　空载损耗P0是在配电变压器接入额定电压条件下，铁芯内由励磁电流引起磁通周期性变化时产生的损耗，也称铁芯损耗。铁耗包括基本铁耗和附加铁耗。　　短路电压UK是指在二次绕组短路时，在一次绕组施加额定频率的电压，当二次绕组通过额定电流时，一次绕组所施加的电压UK称为配电变压器的短路电压，又称阻抗电压，为：UK% =UK/UN100% 　　式中：UN―配电变压器一次侧绕组的额定电压，kV。　　配电变压器铭牌所给定的短路损耗Pk值，系指绕组温度为75 ℃时额定负载所产生的功率损耗。　　在进行配电变压器经济运行的分析和计算时，为了简化计算，有功功率损耗常近似为：　　Q0≈S0=I0%×SN×10-2 　　无功功率消耗近似记为：　　QK≈SK=UK% ×SN×10-2 　　综合功率损耗包括了有功功率损耗，它更具有系统性的特征。综合功率经济运行最佳是指：既考虑有功电量节约，又考虑无功电量节约的综合最佳;既考虑用户节电又考虑电网损耗降低的系统最佳。　　三、变压器并列运行的经济运行分析　　我国有相当数量的变电所，其变压器采用并列运行方式，其中尤以22OKV，110KV变电所更是如此。对于并列运行的变压器，其经济运行方式的确定，主要是指所有两台及两台以上的变压器并列运行，在供相同负载的条件下，优选功率损耗最小的运行方式。　　如变配电所变压器总台数为N，则存在着(2n-l)种组合运行方式。以三台变压器为例，共存在七种运行方式，即A，B，C变压器单台运行，AB，CB，以两台变压器并列运行以及ACB三台变压器并列运行"在这七种运行方式之间，还要经过十五次的比较判定才能确定既满足负载的用电同时变压器的损耗也最小的运行方式。即单台变压器之间经过三次，两台并列方式之间经过三次，一台与两台并列之间经过六次，两台并列与三台之间经过三次。十五次的比较判定之后才能确定既满足负载的用电同时变压器的损耗也最小的运行方式。其它台数并列运行以此类推。

09-22

2023

大型变压器的安装及调试技术探讨

在大型火力发电厂中，发电机发出的电通过变压器升压后，将电能进行远距离传输，输送给社会用电网络中的每个用户。本文以某热电厂大型变压器的安装及调试运行的施工方法及工艺进行阐述，对电力变压器的安装及调试技术进行初步的探讨。　　1、变压器安装前的准备工作　　(1)电厂建设中，在电力变压器安装就位时，由于变压器的器身较大，校核尺寸时，一定要将中心位置和进出线方向确认精确，当符合设计要求后，方可固定于变压器的基础上。电气安装规程上规定装有气体继电器的变压器，应使其顶盖沿气体继电器的气流方向有1%-1.5%的坡度升高，其目的是使油箱内产生气体时易于流入继电器，形成保护动作。在变压器就位时，应确认变压器冲击记录仪的冲击值应小于5g的重力加速度，如果大于时，应联系厂家给出处理意见。(2)注入氮气防潮保护：变压器就位后，如果不能及时进行安装，为防止变压器内部器身受潮，应向箱体内注入99.99%高纯氮气，氮气压力为0.01～0.03MPa，注入后，按时进行氮气跟踪监视，并做好相应书面记录。当压力值低于0.01MPa时，应及时补充氮气。　　2、变压器器身检查　　2.1变压器器身检查步骤及方法。(1)排氮。充氮变压器，在进行器身检查时，应选择晴朗、无风、空气干燥的天气进行，打开人孔门，将油箱内的氮气压力进行泄压，敞开通风放置30min后，人员穿着无扣连体工作服和耐油靴由人孔进入油箱内进行检查。(2)器身检查内容。变压器安装时，器身在空气中暴露的时间不超过16h。使用的工器具必须有专人进行看管，登记造册，做好借还记录。器身检查的主要内容：运输支撑和器身各部位应无移动及变形现象。内部螺栓的紧固应完好。铁芯、夹件、铁轭等元件对地绝缘应良好;内部绝缘绑扎牢固，无破损现象;引出线绝缘距离合格。无励磁调压切换装置，各分接头与指示器所指位置一致，接触导电良好。转动盘应动作灵活，密封良好。检查油箱底部有无油垢、杂物和水。2.2变压器器身试验。检查完后进行试验：铁芯绝缘测量;测量绕组高、低压侧及对地绝缘电阻;测量绕组直流电阻;测量变压器的变化，其误差应小于0.5%。　　3、本体附件安装　　(1)露空安装附件应符合下列规定：环境相对湿度应小于75%，在安装过程中向箱体内持续补充露点低于-40℃的干燥空气。打开部位用塑料薄膜覆盖，连续露空时间不得超过8小时。每天工作完毕后应抽真空补充干燥空气0.01-0.03MPa。　　(2)密封处理：所有法兰连接处应用完好、密封良好。　　(3)冷却装置的安装：冷却装置在安装前应注入0.03MPa的99.99%高纯氮气，持续30min应无渗漏。并用合格绝缘油对内部进行冲洗，并将残油排尽。风扇电机及叶片安装应牢固，转动应灵活。管路中的阀门应操作灵活、正确，连接处应密封良好。外接油管路应清洗干净。油泵密封、油流继电器良好，转向正确，无异常噪声及过热现象。　　(4)储油柜的安装：储油柜应对其内部检查、清理后进行安装。安装方向正确。油位表动作应灵活，指示应与真实油位相符，油位表的信号接点位置正确，绝缘良好。　　(5)变压器管路安装：所有管路擦拭干净，其连接处应密封严密。　　(6)升高座的安装：升高座安装前，应先完成电流互感器的交接试验(内容：绝缘绕组的绝缘电阻;检查接线组别和极性;测量绕组的直流电阻;误差测量;测量电流互感器的励磁特性曲线)，二次线圈排列顺序检查正确;电流互感器出线端子板绝缘应良好，密封严密。升高座安装方式应正确。放气塞位置应在升高座最高处。　　(7)套管安装：电容式套管应经试验合格(内容：测量绝缘电阻;测量介质损耗角正切值tanδ和电容值)，充油式套管应无渗油现象，油位指示正常。外观不得有裂纹、损伤;套管的金属法兰结合面应平整;套管顶部结构的密封应良好，连接应紧固。充油套管的油位指示应面向外侧，末屏应按照要求进行接地。均压环表面应光滑，安装牢固且正确。　　(8)气体继电器的安装：气体继电器安装前应经检验合格，动作整定值符合定值要求，并解除运输用的固定措施。气体继电器应水平安装，顶盖上箭头应指向储油柜，连接密封严密。集气盒内应充满绝缘油、且密封严密。　　(9)压力释放装置安装方向应正确，阀盖和升高座内部应清洁，密封严密，电接点动作准确，动作法力值满足出厂要求。　　(10)吸湿器与储油柜间连接管的密封应严密，稀释剂应干燥，油封油位应在油面线上。　　(11)测温装置安装：温度计安装前应进行校验，信号接点动作应正确;温度计应根据规定值进行整定。应将绝缘油注入到顶盖的温度计内。膨胀式信号(温度计细金属软管)不可以压扁和急剧扭曲，其弯曲半径一般大于或等于50mm。　　(12)变压器、电抗器本体电缆，应有保护措施;排列应整齐，接线盒应密封。控制盒信号回路的应正确，符合图纸设计要求。

09-22

2023

浅谈变压器故障对电力运行的影响及保护措施

变压器是电力系统最主要的供电设备，如发生故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响，因此，装设性能良好、安全可靠的保护装置非常必要。近年来全国发生多起的220kV降压变低压侧故障，均由于后备保护等存在问题而引起。一些典型事故再次提醒我们，变压器保护确实存在一些问题影响系统的安全稳定运行。下面对相关问题进行分析。　　一、相间故障的后备保护存在的问题及解决方法　　近年来，变压器由于中、低压侧，特别是低压侧母线故障时断路器未能断弧或拒动，而高压侧保护对此又没有足够的灵敏度，遂导致变压器损坏的事故在国内屡见不鲜。因此，除加强变压器的主保护外，还应对相间后备保护存在的问题进行分析，并采取措施加以改善。　　1.电压闭锁元件灵敏度不足　　当过电流保护不符合灵敏度要求时，常采用复合电压闭锁过电流保护方式，而在低压侧母线或出口三相故障时，高、中压侧电压很高，不足以启动低电压元件。解决高、中压侧电压元件灵敏度不足的方法一般采用三侧电压闭锁并联的方式，低压侧可只采用本侧电压。这种方式要注意电流灵敏度提高后，在低压侧故障切除时可能会因自启动电流过大而造成误动。　　2.电流元件的灵敏度不足　　(1)一些110kV双绕组主变的低压侧未装设过流保护，要靠高压侧过流保护作为低压侧母线、线路故障的后备保护，而电源侧线路保护对主变低压侧故障又无足够的灵敏度。这样，当高压侧后备保护拒动或断路器拒动时，低压侧的故障就没有第二重保护。所以，110kV双绕组主变的低压侧也应装设过流保护作为本侧母线和相邻线路保护的后备。为防止低压侧断路器拒动，过流保护应做成两个时间段，第一时限跳低压侧(或母联)，第二时限跳各侧，以弥补高压侧后备保护电流灵敏度不足的问题。　　(2)对于220kV大容量主变而言，由于低压侧加装了限流电抗器，使低压母线的短路电流大幅度下降，遂造成高压侧过流保护的电流元件对低压母线的短路故障灵敏度不足。如果两台变压器中压侧并联运行，则灵敏度就更差。所以，运行方式的合理安排、保护的合理配置对系统安全稳定运行，防止大面积停电均有非常重要的意义。　　二、主变保护的直流配置　　当10kV母线故障发生在10kV断路器柜内时，弧光窜入直流系统造成整个直流操作电源消失，引起变压器损坏的事故在全国已发生多起，前述的某变电站即是一例。为保证2套双重化保护的完全独立，以防弧光窜入直流系统引起全站直流停电，变电站要有两段直流母线，两套保护分别由一段母线供电。　　220kV降压三绕组变压器的保护电源作如下配置：第一段母线：主变差动保护，中压侧后备保护，低压侧第一套后备保护;第二段母线：非电量(含失灵、不一致)保护，高压侧后备保护，低压侧第二套后备保护。在两组母线上，差动、各后备保护应使用不同的分支直流熔断器(自动空气开关)，并注意熔断器(自动空气开关)上、下级之间的配合。　　三、主变差动保护用电流互感器的位置　　设备正常运行时，差动保护用高、中压侧电流互感器通常采用断路器侧电流互感器，不用变压器套管电流互感器。这样，从套管至断路器间的故障也能通过差动保护快速切除，从而减小了保护死区。　　当旁路断路器带主变断路器运行时，有的做法是将差动保护用电流互感器切换至套管电流互感器，这使得差动的保护范围缩小，当套管至旁路断路器间发生短路故障时差动保护不会动作。由于旁路断路器电流互感器与主变套管电流互感器间在电气一次布置上还有一段较长的距离，不排除在这段距离内发生故障的可能性，所以旁代时应将差动保护用电流互感器切换至旁路电流互感器。　　差动保护低压侧电流互感器应尽量靠近低压侧断路器，并将低压侧开关也纳入差动保护的范围内。　　四、旁路断路器带主变运行时断路器失灵保护启动回路接线　　按近后备的保护配置原则，在220kV及以上电压等级中，均配置了失灵保护。由于断路器失灵保护所涉及的一次设备多、范围广，一旦跳闸将切除同一母线上的所有元件，若拒动，则可能造成更大危害。因此，要特别强调失灵保护的安全性，在断路器失灵保护的启动回路和出口回路上应尽可能减少因运行方式的改变而引起操作切换。　　由于220kV双母线带旁母的接线方式在旁路断路器带主变运行时必然会引起保护切换，其中包含失灵保护启动回路的切换，改变主变保护跳旁路断路器跳闸出口回路的接线，就可以使失灵启动回路不要进行压板切换等二次回路操作，从而简化操作，减少运行工作量，并减少了可能的误操作。　　技术规程规定，不允许主变非电量保护启动断路器失灵保护。目前，有些站的主变保护跳旁路断路器的跳闸出口是将电气量保护、非电气量保护(包含瓦斯、压力释放等)接点并联在一起去启动操作箱的永跳继电器TJR，，电气量保护另外的接点去启动失灵保护。在旁路断路器失灵保护启动回路中，TJR接点启动断路器失灵保护回路，在旁代线路断路器时使用，与主变电气量保护接点通过压板进行切换，以保证非电量保护不启动断路器失灵保护。实际上，不通过压板切换同样也可以达到目的，而且接线更简单。电气量与非电气量保护接点分开后，前者去启动旁路断路器失灵保护，后者保护不参与启动，直接去跳闸，也就是电气量保护接点并接去启动操作箱中的永跳继电器TJR，继而TJR接点一副出口跳闸，一副启动断路器失灵保护;非电气量保护接点并接启动手动跳闸继电器STJ出口跳闸。这种接线不但节省了非电气量的接点，接线简单，而且旁路断路器带线路和主变运行时也不要进行压板切换，从而消除了可能引起的误操作。　　以上仅对运行中变压器保护存在的若干问题进行分析并提出了补救措施。对于新建、扩建、改造的变压器，应选用新型的微机保护，以满足所有运行设备都必须由两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护这一基本要求，以保证电网的安全稳定运行。

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