变压器用速动油压继电器计量特性及校准方法研究

许 静，李正文，范优子

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006)

研究与应用

变压器用速动油压继电器计量特性及校准方法研究

许 静1，李正文2，范优子1

(1.国网辽宁省电力有限公司电力科学研究院，辽宁 沈阳 110006；2.国网辽宁省电力有限公司，辽宁 沈阳 110006)

简要介绍了速动油压继电器的计量特性、结构特征及工作原理，重点分析了速动油压继电器与其它变压器非电量保护的配合关系，提出了一种适用于电力企业的速动继电器校准方法。

速动油压继电器；计量特性；校准方法

大型电力变压器是电力系统的核心设备之一，一旦发生故障，必须及时从电力系统中切除。速动油压保护装置作为标准附件被设计安装在大型电力变压器上，由于长期以来没有合适的校准方法，导致其无法发挥应有的作用，所以，本文提出了一种适用于电力企业的速动继电器校准方法。

1 速动油压继电器计量特性

1.1 保护特性

速动油压继电器是为防止变压器油箱在故障中爆裂而研制的，为避免速动油压继电器与其他保护装置的保护参数重复而出现干扰、误动，采用了检测变压器油箱内故障压力上升速率(以下简称压速率)作为保护参数,压速率不同，与其对应的速动油压继电器响应时间也不同。压速率低，速动油压继电器动作时间长，反之则短，以此来实现动态监测、动态保护。正常运行时，速动油压继电器的安装位置低于变压器油面线，继电器油室与变压器油箱相连，油室内隔离波纹管受到较小的静油压，继电器气室内弹簧对静油压进行补偿以达到平衡，此时继电器不会动作。当变压器内部发生故障时，油箱内的变压器油在单位时间内的压力变化速度升高至整定限值时，速动油压继电器中的隔离波纹管受压变形，气室内的压力升高，操作波纹管发生位移，微动开关迅速动作，同时使控制回路及时发出报警信号并迅速切断电源，使变压器退出运行状态，从而实现对变压器安全运行的保护[1-2]。

1.2 结构特征

a.外壳。速动油压继电器产品结构见图 1，速动油压继电器独立安装于变压器油箱上部。由于工作环境与变压器油温的温差容易造成变压器腔体内凝露，腔体内凝露会使变压器内检测、控制用的金属件腐蚀、剥落甚至阻塞, 破坏变压器检测、控制作用。速动油压继电器外壳采用铸铝合金制成, 铸铝合金的热导率是普通黑色金属的5倍，这就避免了出现运行中速动油压继电器下腔由于油温升降时导热缓慢与上腔形成温差而出现凝露的问题，保证速动油压继电器的保护精度和工作寿命。

图1 产品结构示意图

b.检测机构。速动油压继电器的可变气室由弹性元件及配套件组成，以此对变压器油箱中的压速率进行检测[3]。平衡器检测到压速率后，将使固定气室的压速率增高，在弹性膜盒内外的压力差由可变气室与固定气室的压速率差产生，这个压速率差来推动发信装置动作。速动油压继电器的监控对象是故障压速率，油箱中的每一压速率, 速动油压继电器中固定气室都有固定对应的压速率值，实现了对故障压速率的全程监控。

决定速动油压继电器能否对变压器进行保护的关键是继电器的固定气室检测参数的正确与否和检测精度的高低[4]。速动油压继电器是防止变压器油箱爆裂的重要保护组件之一, 必须实时监控变压器内的压速率变化[5]。但由于变压器通常处于恶劣环境中, 长期恶劣的工作环境势必影响变压器保护装置的检测精度，因此应定期对速动油压继电器进行检测, 以使其保持最佳工作状态，保证变压器的安全稳定运行[6]。

2 速动油压继电器校准方法

通过对速动继电器计量特性的研究以及在校准平台上做了大量的试验，本文提出了一种适用于电力企业的速动继电器校准方法。对变压器速动油压继电器性能进行检测，主要是对其动作特性和密封性能及接点动作有效性的校验。动作特性校验时需要设置9种压力上升速率，并测量动作响应时间。密封性能的校验时需要设定初始压力及密封时长，即采用专门的校验设备，模拟变压器发生故障时的速动油压继电器动作机理，采用微机测控技术，通过计算并控制压力突变速率，自动充放气实时采集来自传感器的信号，在规定压力突变范围内对继电器进行校验。

2.1 计量特性

a.继电器动作特性应符合表1的规定。

b.密封要求。例行试验时，继电器整体应能承受100 kPa正压力的油压试验，历时60 min无渗漏现象。

c.报警接点。分为单组报警和两组报警接点动作试验，接点输出信号应准确有效。

d.绝缘电阻。在校准条件下，继电器接点端子和外壳之间的绝缘电阻不应小于20 MΩ。

e.电气强度要求。接线端子间及对地应能承受2 kV的工频耐压试验，持续1 min，不允许有击穿、闪络现象。

表1 动作特性指标

2.2 校准条件

a.环境条件。环境温度为(20±5)℃；环境湿度为不大于85%RH；校准所处的环境附近无影响读数的机械振动和外磁场。

b.测量标准及其他设备。校准用设备见表2中的规定。

2.3 校准项目与校准方法

2.3.1 校准项目

校准项目见表3中的规定。

表2 校准用设备

表3 校准项目

注：“+”为需校准项目，“-”为用户要求时的校准项目。

2.3.2 校准方法

a.校准前准备。被校继电器应在校准环境条件下放置不少于2 h；继电器校验仪通电预热30 min以上。

b.绝缘电阻试验。测试时使用额定电压500 V、量程不小于500 MΩ的绝缘电阻表，测量接点端子与外壳之间的绝缘电阻。

c.动作特性试验(包括动作接点试验)。继电器校验仪通电预热后，首先录入被检继电器的基本信息：规格型号、出厂编号、生产厂家(制造商)、校验次数、密封压力和密封时长；其次选择报警接点类型：单报警、报警+静压、双报警；然后根据继电器类型选择动作特性测试点；以上步骤确认后，即可开始校验。结果应符合表1的规定。

d.密封性试验。动作特性试验完成后，根据已选择好的密封压力和密封时长，确认后，继续在继电器校验仪上进行密封性能校验。继电器整体应能承受100 kPa正压力的油压试验，历时60 min无渗漏现象。

e.电气强度试验。用符合规定的耐电压测试仪，在无电状态下，将耐电压测试仪与被校继电器端子连接，确认连线正确后，通电并在端子间施加2 kV电压，持续1 min，不得有发热、击穿、闪络现象。

f.数据保存打印。校验全部完成后，将校验数据保存并打印。

3 结束语

为适应我国国民经济高速发展的需要, 近年来大量高电压大容量的变压器进入城市中心。由于城市供电的特殊性, 对这些变压器安全性的要求越来越高, 尤其是变压器的防爆裂能力。速动油压继电器作为防止变压器油箱爆裂的重要保护组件, 需时刻监测变压器内的压速率变化。但由于所处环境比较恶劣, 检测精度一旦下降将带来严重后果,因此应定期对速动油压继电器进行检测, 以使其保持最佳工作状态。

[1] 变压器用速动油压继电器: JB/T10430—2004[S].

[2] 油浸式电力变压器技术参数和要求: GB/T 6451—2008[S].

[3] 施广宇，王新建.速动油压继电器和压力释放阀的特性及投调方式[J].变压器，2008, 45(10):39-42.

[4] 唐玉玲.电力变压器油压监测与保护系统设计[J].仪表技术与传感器, 2009，46(11):52-54.

[5] 110(66)～500 kV油浸式变压器(电抗器)运行规范：国家电网公司技术标准[S].

[6] 陈 浩,张 璐,郭 铁.电力变压器非电量保护浅析[J].东北电力技术，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

许 静(1984)，女，硕士，工程师，主要从事电力行业热工计量标准传递工作。

2016-11-25)