浅谈10kV站用变压器常见故障及保护定值的整定
【摘 要】本文主要分析了10kV站用变压器的常见故障及非正常运行状态、并对变压器的保护种类及定值整定进行了探讨。
【关键词】浅谈；变压器；故障；保护定值；整定
0.引言
10kV站用变压器是变电站中十分重要的供电设备，是保证变电站安全可靠地输送电能的一个必不可少的环节，它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。本文对10kV站用变压器的常见故障及非正常运行状态、10kV站用变压器的保护配置和动作处理进行了分析，并探讨了10kV站用变压器保护定值的整定计算。
1.10kV站用变压器的常见故障及非正常运行状态
1.1电力变压器的常见故障
可分为变压器油箱内部故障和油箱外部故障两大类。内部故障，指油箱内部各种故障，包括相间短路，绕组匝间短路和单相接地故障等，外部故障指引出线绝缘套管间的相间短路和单相接地故障等，具体分为以下四种：
（1）芯体故障。各部分绝缘老化、绕组层间、匝间发生短路，铜线质量不好形成局部过热，线圈绝缘受潮，系统短路使绕组造成的机械损伤及冲击电流造成的机械损伤等。
（2）变压器油故障。绝缘油因高温运行而氧化，吸收空气中的水份造成电气绝缘性能下降；油泥沉积阻塞油道使散热性能变坏；油绝缘降低造成闪络放电等。
（3）磁路故障。芯体绝缘老化，穿芯螺丝或轭夹件碰接铁芯，压铁松动引起电磁铁振动和噪声，铁芯接地不良形成间歇性静电放电，铁芯安装不良造成空洞声及芯片叠装不良造成铁损增加等。
（4）分接头故障。分接头接触不良而局部过热、分接头之间因油泥造成相间短路或表面闪络。
（5）油箱漏油。
（6）油温指示失灵。
（7）防爆管故障使油受潮。
1.2 变压器的不正常运行状态
（1）由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压。
（2）由于负荷超过额定容量引起的过负荷。
（3）由于漏油等原因引起的油面降低。
（4）由于变压器额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此在过电压的作用下，还会发生变压器的过励磁故障。
2.10kV站用变压器的保护配置及动作处理
对于10kV站用变压器来说，通常装设有过电流保护、电流速断保护，如过电流保护的动作时间不大于0.5s，可不装设电流速断保护。
2.1定时限过电流保护
变压器的定时限过电流保护是指起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。它在正常运行时不动作，而在有故障时，则反应电流的增大而动作。当变压器由于定时限过电流保护动作跳闸时，首先应解除音响，然后详细检查有无越级跳闸的可能，检查各出线断路器的保护装置的动作情况，如查明是因出线故障引起的越级跳闸，则应拉开该出线断路器，将变压器投入，并恢复负荷送电；若查不出明显故障征象时，则变压器可在空载的情况下试投一次，正常后再恢复负荷送电，若检查发现变压器本体有明显的故障迹象时，在解除故障前严禁合闸送电。
2.2速断保护
在满足供电系统稳定性，用户供电可靠性条件下，总希望在故障发生瞬间，保护能迅速动作，电流速断保护就是反应于增大而瞬间动作的一种保护。它的主要优点是简单可靠，动作迅速。
当变压器的速断保动作于跳闸时，如有备用变压器，应首先将备用变压器投入，然后对速断保护范围内各部分进行检查： 检查变压器套管是否完整，连接变压器的母线上是否有闪络的痕迹。另一方面检查电缆头是否有损伤，电缆是否有移动的现象。若检查结果没有上述现象，则应查明变压器内部是否有故障。当变压器内部有损伤时，则不允许将变压器合闸送电。
3.10kV站用变压器继电保护定值的整定
在供电中变压器保护定值整定计算准确与否，不仅对电网的安全、可靠运行，
而且对企业的正常生产都有不可忽视的影响。因此，在确定其整定值时，除要考虑与电网保护的选择性要求和变压器的正常过负荷外，还要考虑在最大负荷情况下，起动较大容量电动机时，其起动电流不致于引起保护误动作。下面主要介绍变压器的速断保护。
速断保护定值整定的计算：
电流速断保护定值的整定计算原则是：一方面要满足系统保护的选择性要求，在保护区域内发生短路故障时，能快速、准确切出故障电源；另一方面要能躲过较大容量电动机起动时的起动电流和其他原因引起的瞬间过负荷。一般情况下，能满足前者的要求已能满足后者的要求。为减轻计算工作量，确保定值的准确性和实用性，根据多年经验，使用了一种更为简单的计算方法。
（1）变压器负荷中无大容量电动机时：
因为变压器负荷中无大容量电动机，负荷较平稳，此时继电器一次动作电流的保护整定值：Idz = Ke KHI1
式中： Ke —可靠系数，取1.2～1.5。
KH—继电器可靠系数，DL型继电器取1.4～1.6；GL型继电器取1.8～2.0。
I1—变压器一次测计算电流，一般取1.5～2.0倍变压器额定电流。
（2）变压器负荷中具有较大容量电动机时：
由于变压器负荷具有较大容量电动机，因此必须考虑电动机起动时产生较大的起动电力对继电器运行的影响。根据前面的计算式，则有：Idz =KeKH（Imax+Ist）。
式中： Imax—电动机起动前变压器拥有的最大负荷电流。
Ist—电动机起动电流。
为此，整定值的计算则决定于Imax、Ist 两个电流取值。一般情况下，Ist可以认为是变压器的最大负荷电流值减去电动机的额定电流值，而变压器的最大负荷电流可根据负荷计算或观察负荷运行结果取得。对于Ist则可以这样近似选取：
笼型异步电动机： （6～7）IN。
绕线型异步电动机： （4～5）IN。
同步电动机： （315～415）IN。
减压起动的笼型异步电动机： （3～4）IN。
IN为电动机的额定电流。
根据以上方法计算的保护整定电流值实际上是最低的整定电流值。它在正常运行情况下保护不会动作。而在发生任何一种短路故障情况下，均能可靠保护动作。
电动机起动电流倍数是整定计算中的一个重要因素。一般重载起动电动机取大值；轻载起动电动机取小值。
4.结束语
站用电交流系统为主变压器提供冷却电源，为断路器提供储能电源，为隔离开关提供操作电源，为直流系统提供交流电源，而且还为站内的照明、生活用电以及检修等提供交流电源。保证安全可靠而不间断地供电，是站用变压器安全运行的首要任务。如果站用变压器出现故障将使站用电源消失，将严重影响变电站设备的正常运行，甚至引起系统停电和设备损坏事故，因此我们必须十分重视站用变压器的安全运行，正确分析10kV站用变压器的常见故障及非正常运行状态，熟练掌握站用变压器的保护配置及动作处理，保证电力系统的安全稳定运行。 [科]
【参考文献】
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