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乐云涛(中铁二十四局集团上海电务电化公司 中国 上海 200070 )
摘要:变压器能否正常的运行对于电力系统的安全性、可靠性、优质性、起着至关重要的作用,所以在变压器故障发生后应尽快查找出故障原因,处理好故障,及时恢复送电,保证用电安全。
关键词 :变压器 变压器故障 故障的处理
1、引言:
在西环铁路10KV配电所设备安装完成后,在试运行过程中,配电所一台10KV油浸变压器投运后1分钟就跳闸,于是我们就对这台跳闸的变压器进行了排错分析、故障处理。
2、造成变压器跳闸故障的原因主要有如下几种:
2.1、外部因素及其故障处理。首先,应先确定故障发生时,有人在故障现场,是人为原因导致故障发生,如果排除人为原因,此时只需根据信号切断故障侧的出线开关,对变压器进行试送,如果变压器不再跳闸则说明是外部故障。如果是外部故障,只需要将外部故障设备隔离,再送电即可。
2.2、内部因素及其故障处理:
2.2.1、观察变压器。(1)此时应先观察是否变压器在异常运行,变压器在正常运行时发出的声音应是均匀的“嗡嗡”声,这是由于交流电通过变压器绕组时,在铁芯内产生周期性的交表磁通。磁通的变化,造成铁芯的振动而出现异常声音是不正常现象。(2)再就地检查变压器本体及引出线等一次回路进行检查,有无冒烟、着火、绝缘烧焦气味、有无短路放电痕迹,这些痕迹的出现,极大的说明了是内部原因。此时就需要观察具体产生这些问题的区域,及时更换已坏零件。
2.2.2、观察变压器油色和油位是否异常。油枕的正常油色是透明带黄色,如出现红棕颜色表面出现油质劣化现象,此时需要将油进行化验,根据化验结果再进行判断是否是故障原因。
2.2.3、变压器瓦斯保护动作跳闸。瓦斯保护的原理是:当变压器内部故障时,故障点局部发生过热,引起附近的变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时,排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动,使干簧触点接通,发出信号。当变压器内部故障严重时,产生强烈的瓦斯气体,使变压器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移劝,使干簧触点接通,作用于跳闸。当变压器内部发生轻微故障时,气体产生的速度较缓慢,气体上升至储油柜途中首先积存于气体继电器的上部空间,使油面下降,浮筒随之下降而使水银接点闭合,接通延时信号,这就是所谓的“轻瓦斯”;当变压器内部发生严重故障时,则产生强烈的瓦斯气体,油箱内压力瞬时突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移动,使水银触点闭合,接通跳闸回路,使断路器跳闸,这就是所谓的“重瓦斯”。
所以瓦斯保护动作被分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护。轻瓦斯保护动作后发出信号。其原因是: 变压器内部有轻微故障、变压器内部存在空气或二次回路故障等。运行人员应立即检查,如未发现异常现象,应进行气体取样分析。瓦斯保护动作跳闸时,可能变压器内部产生严重故障,引起油分解出大量气体,也可能二次回路故障等。出现瓦斯保护动作跳闸,应先投备用变,然后进行外部检查:检查油枕防爆门,各焊接缝是否裂开,变压器外壳是否变形;最后才是检查气体的可燃性,也就是测试瓦斯中是否含有可燃性成分,若含可燃性,则说明故障原因与瓦斯保护有关。
再进一步观察气体的性质,即可准确的判断出故障所在:如气体颜色为黄色,则是本质问题;如气体是是灰色且有刺激性气味,则是绝缘纸或者纸板的故障;如气体是灰色或黑色,则此时的气体可能是由短路时油被烧后所分解所得。
2.2.4、变压器差动保护跳闸:
差动保护的原理是:差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的,当变压器正常工作或区外故障时,将其看作理想变压器,则流入变压器的电流和流出电流(折算后的电流)相等,差动继电器不动作。当变压器内部故障时,两侧(或三侧)向故障点提供短路电流,差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流,差动继电器动作。所以其跳闸的原因有:
一次设备原因:变压器内部故障;变压器套管至CT间引出线故障;电流互感器故障。
二次设备原因:差动电流互感器二次开路或短路;差动回路两点接地短路;直流两点接地;保护装置误操作;二次接线错误或定值整定错误。
根据原理可得,此时故障的判断可判断如下:(1)一次侧现象及原因分析:①差动保护动作跳闸的同时,如果伴随着瓦斯保护动作,即使只报轻瓦斯信号,变压器内部故障极大。②差动保护动作跳闸前如变压器套管、引线、CT有异常声响及其它故障现象,则说明一次故障可能性极大。③差动保护动作跳闸的同时,如果主变后备保护也启动,则说明差动保护范围内一次设备故障可能性极大。(2)二次侧动作现象及原因分析:①差动保护动作后,如其他保护未启动、而当时差动保护回路及二次回路上有人工作,则可能属于人为因素。②先发生直流一点接地后,如差动保护再动作而其它保护未启动,则说明直流两点接地短接了差动继电器接点跳闸的可能性较大。
③差动保护动作前巡视CT时有异常声响或差动二次回路上有打火现象,则说明差动CT二次开路可能性较大。④如差动保护动作后,经一、二次检查无异常,也无工作人员工作,则保护装置误动的可能性较大。⑤如差动保护动作后,如有线路保护动作掉牌,经差动回路一、二次检查无异常,则保护定值整定不当或二次接线错误的可能性较大。
3、其他保护动作:
除上述变压器两种保护外还有定时限过电流保护、零序保护等。主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,即检查各出线开关保护装置的动作情况,各信号继电器有无掉牌,各操作机构有无卡死等现象。如查明是因某一出线故障引起的越级跳闸,则应拉开出线开关,将变压器投入运行,并恢复向其余各线路送电;如果查不出是否越级跳闸,则应将所有出线开关全部拉开,并检查主变压器其他侧母线及本体有无异常情况,若查不出明显的故障,则变压器可以空载试投送一次,运行正常后再逐路恢复送电。当在送某一路出线开关时,又出现越级跳主变压器开关,则应将其停用,恢复主变压器和其余出线的供电。若检查中发现某侧母线有明显故障征象,而主变压器本体无明显故障,则可切除故障母线后再试合闸送电,若检查时发现主变压器本体有明显的故障征兆时,不允许合闸送电;应汇报上级听候处理。当零序保护动作时,一般是系统发生单相接地故障而引起的。
4、实际排查的情况
根据所分析的结果,我们首先根据信号切断故障侧的出线开关,对变压器进行试送,结果发现变压器依旧跳闸,而且是差动保护跳闸。根据变压器差动保护的基本原理,如果电流互感器具有理想的特性的话,则在正常和外部故障时,差动继电器中是没有电流的。考虑电流互感器励磁特性不完全相同实际情况,差流也应该很小并接近零,并且是一个基本稳定的不随负荷的改变而改变的数值。但是从综合自动化装置所采集到的数值看却是:在变压器跳闸以前变压有功负荷为3000kw ,10kV侧互感器二次电流为0.38A.。差流为1.15A并且随着负荷的增大而增大,在外部启动功率约400kW的电动机时差流数值超过了1.3A (设计院给定定值:比例差动门槛值:1.3A),从而引发了变压器主变因比例差动保护动作跳闸造成事故。因此,我们首先怀疑了电流互感器及其二次回路极性是否存在问题。通过检查测试发现,电流互感器接线方式确实出现了错误,互感器极性接反了,将极性进行修改后,变压器再次投入运行,至此,此次故障已被彻底的处理完了。
综上所述,导致变压器比例差动跳闸的原因基本找到:那就是电流互感器极性接反,导致流过差动继电器的电流增大,从而导致变压器的跳闸。
5、总结
5.1、由于目前铁路建设施工非常紧张,设备的安装调试也是在短时间内完成的,且很快就会投入试运行,有时候很可能会留下一些小问题未发现。为此建议电气主变压器安装投运前要对每个环节进行全面的检查,这样才能更好的保证铁路供电的安全可靠。
5.2、变压器能否正常运行不但取决于变压器结构设计和制造工艺, 而且与日常的运行、维护管理等方面有很大关系, 变压器故障对电网系统的运行危害极大, 为避免事故的发生, 应加强日常运行巡视管理和制订有效的维护措施, 以保证变压器的安全稳定运行。
参考文献
[1]王真威:变压器的异常分析与处理,山西焦煤科技,2009.4
[2]张伟群:变压器瓦斯保护动作的原因与判断,电工技术杂志,2001.1
[3]刘静,变压器的故障分析及处理[J].西北职教,2008年第12期.
[4]杨天军,变压器故障原因分析[J].黑龙江科技信息,2009年第14期.
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