10KV供电系统中电力变压器的常见故障分析与继电保护探讨

文/蔡红生 南京港口集团港务工程公司 江苏南京 210000

10KV供电系统中电力变压器的常见故障分析与继电保护探讨

文/蔡红生 南京港口集团港务工程公司 江苏南京 210000

对10KV供电系统中电力变压器的常见故障进行简要分析，并简单阐述了常见的几种继电器保护类型以及相应的动作模式。

10KV供电系统；电力变压器；常见故障；继电保护

1 引言

发电—电力变压—电力运输—电力分配—用户用电共同构成了整个10KV电力系统，而其中的变压器又是整个供电系统的关键部件，变压器性能的好坏直接影响着整个10KV供电线路的稳定与可靠。目前市场上容量大、性能高的电力变压器价格一直居高不下，因此出于保证供电线路稳定与节约成本的考虑，分析电力变压器的常见故障以及研究性能优良的继电保护显得尤为重要，本文着眼于此展开讨论。

2 10KV电力系统电力变压器的常见故障

变压器是我们电力系统中非常重要的组成部分，它的使用环境也相当复杂。所以一旦变压器发生故障，不仅只是影响电力系统的正常使用，有时还会导致严重的后果和不可挽回的损失。在10KV电力系统中，变压器也是整个系统的关键所在，因此对于变压器的常见故障，我们要做到详细的总结和系统的探讨。

变压器的常见故障一般分外部故障跟内部故障两种类型。顾名思义，外部故障即发生在变压器机体以外的故障。主要包括引出线绝缘破坏，导致线路短路的故障；或者机体单相接地出现问题致短路的故障等；内部故障即发生在变压器机体内部的故障，主要包括机体内部绕组故障或短路，相间接地出现问题或短路等。长期实践证明，10KV电力系统电力变压器的常见故障可以划分为以下几种：

（1）油故障：变压器正常运行中的绝缘问题是由绝缘油承担，绝缘油性能的好坏决定了变压器绝缘程度的高低。通常变压器处在高温高热的工作环境，如果绝缘油的抗热、抗氧化性能较低，将直接导致变压器因工作时间的延长致绝缘降低而产生闪络放电的故障。同时变压器的长期运行也会导致绝缘油泥的沉积而阻塞泄油通道，最终影响变压器的散热性能。

（2）芯体故障：变压器内部芯体的绕线为铜线，铜线性能的好坏直接关系到芯体的散热与抗氧化、抗老化性能。同时低性能的铜线也会导致绕组间、匝间容易发生短路故障而影响机体的使用寿命。

（3）结构故障：变压器的结构故障是由于生产与设计的缺陷而导致，往往发生在油底壳强度不够，长期的交变应力致使其裂纹漏油；分接头的设计不到位致经常性的接触不良等。

（4）磁路故障：磁路故障往往是由于铁芯的接地不良或长时间的运行致压铁的松动而导致，压铁的松动会引起电磁铁的振动而产生噪音，铁芯的接地不良会引起芯体的绝缘、抗氧化性能降低，最终都影响磁路的电磁效应。

3 10KV电力系统电力变压器保护继电器的选择

线路发生故障时往往会因为金属性单相短路或多相短路产生过电流而长时间冲击故障点，导致故障点的扩增，最终影响整个供电线路或波及关联设备，因此有效实施变压器电流速的继电保护，具有显著重要性。通常变压器电流速断保护跳闸是线路保护的主要手段，且分为0s速断跳闸和0.5s延时速断跳闸。而事实证明，0.5s延时速断跳闸更具有实际可操作性，是电力变压器继电保护的主要选择。

GL型感应式电流继电器及DL型电磁式电流继电器是目前市场上常用的两种继电器。对于线路中具有大容量、高负荷设备的宜采用GL 型感应式电流继电器。此类继电器可以瞬间动作，迅速切断线路电流；还可以对电动机的起动电流进行规避，保证高负荷设备的正常运行，这便是此类继电器延时动作元件反时限部分的优点所在。DL型电磁式电流继电器大多是为了改善线路动作特性而使用，对于线路负荷较小，无大容量电动机时可选择此类继电器。但若想保证变压器保护的时限，可辅助时间继电器。两种类型继电器各有优缺点，相较于DL型继电器，GL型继电器能使线路接线简化，但动作特性较低，且调校难度较大。

4 电力变压器的继电保护

4.1 速断保护

为了使供电系统稳定供电和保证用户用电，在设计电力系统时，要考虑在发生故障情况下保护装置能迅速反应避免造成较大的损失。电流速断保护在对电力系统进行保护时，在极短的时间内切断电流，不仅反应动作快，操作起来更是简单，功能可靠。它的工作原理如下：当电力系统变压器速断时，首先检查电力系统中是否有备用变压器，如果发现有备用变压器就应马上使用变压器。工作人员检查速断保护电路的各个部分，首先检查变压器的套管，检查套管是否完整，在母线上有无痕迹。再检查变压器的电缆头是否被损坏或者电缆是否被移动，如若不然，应对变压器内部情况进行详查。若检查结果表明变压器的内部出现故障，此时应保持电闸原有状态。

4.2 瓦斯保护

进行瓦斯保护在一定程度上保证了变压器的安全运转。变压器的绝缘层被破坏或变压器产生了气体都会导致变压器发生故障。通过分析气体的成分和特征，检测气体的速度可以推测出变压器出现故障的原因，找出短路部位，了解故障严重程度，变压器在出现故障时会自动切断电。瓦斯保护具体分为轻度和重度瓦斯保护两种层面，在进行这两种动作时，一般会发出信号或是直接电闸自行断开。瓦斯保护由以下引起：

（1）在循环装置工作过程中不慎将空气导入变压器。

（2）因蒸发或漏油导致内部油量减少。

（3）变压器中产生气体

（4）没有进行正确的直流回路操作

由变压器内部故障导致的油面下降或是保护装置出现故障都可以引起重瓦斯动作，瓦斯保护动作引起的跳闸可能是由于油中空气分离较快。发现瓦斯信号后，要立刻检查瓦斯继电器动作的起因，入如果没有检查出上面的原因，就要收集继电器中的气体，观察气体的颜色或多少等找出故障。发现重瓦斯动作时，先全面检查，如果发现是内部出现故障，则要进行油样化验，运用色谱分析检查油的闪点。内部故障多由油的闪点降低程度大引起的，这种情况下，不可送电。

4.3 反时限过电流保护

反时限过电流保护的过程中，短路电流的大小受继电保护动作的时间影响，短路电流越小则继电动作时间越长，这便是反时限过电流保护的原理。反应型继电器是反时限过电流保护的主要组成部分，将这种继电器应用于矿业企业，可以集合四种重要继电器的功能，从而使反应型继电器的功能达到最优化，最终实现反时限过电流保护的效果。

4.4 定时限过电流保护

值得注意的是，在进行定时限过流电流保护时，继电保护的动作时间不会受到短路电流的影响。定时限过电流保护由四个元件组成，分别是出口元件、发动元件、缩时元件和信号发射元件，这些元件对应的分别是电磁式中间继电器、电流继电器、时间继电器和信号继电器。在保证动作时间相同的情况下，通过继电器的调节来是继电保护的动作时间缩短。若要实现直流操作的效果，必须将屏显设置为直流，而且一般要将系统配电控制在10-30kv之间。

4.5 零序电流保护

10kv电力系统普遍采用中性点不接地的运行方式。三相在相电压的作用下都会有90度的电容电流流入大地，每个电流相位相隔120度，虽然三相电流数值相等但电流和为零，中性点电位为零。如果电力系统中A出现了金属性接地事故，A相的对地电压为零，此时其他两相的对地电压会升高，升高到线电压，而三分线电压是不变的。这种情况下，不会对负荷供电产生较大影响，没有必要切断电流，系统还可连续工作2个小时。采用中性点不接地优势显著。当面临出线较多，电线网络繁复的情况时，只有零序电流保护装置才能保证系统安全运行，因为非接地故障线路零序电流比接地故障线路零序电流小，使得这种装置具有可行性。

5 结语

在实际操作过程中，为了可靠性要严谨的整定计算继电保护，总结10kv低压系统的特点，在实践中积累经验，总结规律。当继电保护范围内发生故障时，可以准确高效的找出故障，并有效解决故障，使其能提高电力系统的安全性和可靠性，发挥越来越重要的作用。