浅析火电厂变压器常见故障及保护装置

发表时间:2018/4/19   来源:《大众科学》2017年10期   作者:包国君
[导读] 摘要:在火力发电厂的运行中,电气设备是重要的组成部分,变压器作为改变电压的装置,长期持续地运行,加之各种外在因素 的干扰,就必然会出现不同程度的损坏,也会因此产生故障。对于变压器的故障如果没有及时处理,不仅会引发严重的后果,而且还 会使该装置的使用寿命缩短,对火电厂的运行造成不良影响。本论文针对火电厂变压器常见故障及保护装置进行研究。

        摘要:在火力发电厂的运行中,电气设备是重要的组成部分,变压器作为改变电压的装置,长期持续地运行,加之各种外在因素 的干扰,就必然会出现不同程度的损坏,也会因此产生故障。对于变压器的故障如果没有及时处理,不仅会引发严重的后果,而且还 会使该装置的使用寿命缩短,对火电厂的运行造成不良影响。本论文针对火电厂变压器常见故障及保护装置进行研究。
        关键词:火电厂;变压器;常见故障;保护装置
        引言:
        随着人们生活质量的逐渐提高,对于电能的需求量有所增加。 火电厂在供电系统的运行中,变压器发挥着重要的作用。在传输 电能和配送电能的过程中,变压器属于是核心元件,对于电力运 行质量起到了决定性的作用。变压器长期持续地处于运行状态, 产生损坏是不可避免的。变压器带病状态下工作就必然会引发故 障,对电网的运行也会造成安全影响。330 千伏变压器的应用范 围非常广泛,故障发生率也是非常高的。火电厂引进 330 千伏变 压器产品的分布以及故障情况见下表,从统计数字来看,火电厂  使用 330 千伏变压器的常见故障是不可避免的,采取相应的保护 措施非常必要。(表:330 千伏变压器产品的分布情况以及所产 生的故障统计结果)       

一、变压器的基本结构
        变压器虽然有很多的种类,但基本的运行原理和基本的组成结构是大同小异的。火力发电厂所采用的变压器以油浸式变压器为主,关于这种变压器的基本结构主要包括铁芯铁芯、绕组、 油箱、变压器保护装置等等。具体如下。
铁芯铁芯的基本组成部件是热轧或者冷轧高硅钢片,相互 叠加构成,其中的磁路的主要材料是厚度为 35 毫米的硅钢片, 在硅钢片的表面涂有绝缘漆。绕组是变压器的电路部分,主要 材料是绝缘扁铜线或者是圆铜线,使用油纸包裹后绕成绕组。 油箱是用于储存变压器油的,具有绝缘作用,还可以使得变压 器铁芯的温度和绕组的温度降低。变压器保护装置比较多,包 括净油器、吸湿器、储油柜、气体继电保护装置、安全气道以 及温度计等等。变压器的基本结构详见下图。(图:变压器的 基本结构)
        变压器的基本结构
        其三,低压侧管位置产生漏油,是由于母线的拉伸不符合 标准,低压侧的引线相对较短,就会东芝低压侧管处出现漏油 的问题。
        二、火电厂变压器运行中的常见故障
        (一)火电厂变压器产生常见故障的类型 火电厂变压器的油箱所产生的内部故障,主要包括绕组产生接地短路的问题、匠间的短路以及相间的短路问题,也会产 生铁心烧损的问题。当这些故障产生的时候,会伴随有电弧, 绕组的绝缘以及绕组的铁心都很有可能被烧坏,导致绝缘材料 过热,变压器油由于过热产生气体,甚至会引发油箱爆炸的严 重后果。
火电厂变压器的油箱外部故障,主要包括套管上的接地短 路、引出线上的接地短路、相间的短路等等。
        (二)火电厂变压器产生渗油的问题 其一,油箱的接缝处很容易产生升漏油的现象,拐角处也会出现漏油的问题。前者可以采用焊接的方法将漏油点堵住; 后者的处理中,需要找到漏渗点,否则,即便是进行焊接处理了, 依然会有漏油的现象产生。
其二,高压套管附件产生渗油的问题,是由于所安装的胶 垫缺乏合理性,就会导致升高座以及进入孔处有漏油的问题存 在。
        三、保护火电厂变压器正常运行的装置
        (一)瓦斯保护装置 如果变压器在运行的过程中内部有故障产生,主要是故障点所产生的电流以及电弧的作用导致的,变压器油因此而局部 受热,绝缘材料也产生了发热现象,这样会有气体被分解出来。 气体质量轻,就会从油箱向油枕的上部流动。如果变压器的故 障非常严重,油的膨胀迅速就会非常快,也会因此有大量的气 体产生,从油箱向油枕的上部快速流动。
对于这种故障的处理中,就可以采用瓦斯保护装置。当变压器的油箱出现这种故障的时候,采用这种保护装置就会使得产生的气体量减少,流动的速度也会降低。通常容量超过 800 千伏安的油浸式变压器都可以采用瓦斯保护装置实施保护。
        (二)纵联差动保护装置 对于变压器绕组的引出线产生相间短路现象的保护可以采用纵联差动保护装置,能够获得良好的效果。包括中性点直接 接地、绕组匝间短路以及引出线产生的接地短路问题都可以起 到保护的作用。火电厂所使用的变压器容量超过 6300 千伏安且为并列运行、备用变压器容量超过 10000 千伏安且为独立运行,都可以使用纵联差动保护装置。变压器的容量超过 2000 千伏安 且电流速断保护的灵敏度不是很高,就需要安装这种纵联差动 保护装置,以确保变压器安全稳定地运行。
        (三)复合电压闭锁过电流保护装置 对于三绕组变压器实施过电流保护,就可以使用复合电压闭锁过电流保护装置。当三绕组变压器运行的过程中产生外部 短路问题的时候,就需要采用相应的过电流保护措施。将故障 点供给短路电流的断路器断开,另外的两侧绕组不会被影响, 依然可以持续运行。如果是三绕组变压器,电源从两侧供给,就需要在三侧都 安装电流保护装置,对于最小动作时限的一侧可以安装方向元 件,以使得保护装置的动作具有选择性。对于内部产生故障的 变压器,可以在内部安装方向元件,起到后备保护作用。
另外,为了提高保护的灵敏度,还需要安装复合电压起动的过流保护装置,保护接线得以简化。
        (四)过负荷保护装置 变压器的容量超过 400 千伏安,如果是多台变压器并列运 行的时候,或者变压器处于单独运行状态用于备用电源承担其 他负荷的时候,就要根据变压器运行中的负荷情况安装过负荷 保护装置。在一相电流上连接保护,就可以使得信号延时。
采用过负荷保护装置对于动作电流实施保护,对于电流的 整定可以按照可以躲过的额定电流来完成。具体的公式如下:
Idz=1e×Kk/Kf 其中,1e:是保护装置安装所在位置的额定电流;
Kk:是可靠系数,Kk=1.05。 Kf:是返回系数,Kf=0.85。
        1. 将过负荷保护装置安装在高压侧 Idz=1e×Kk/Kf=251×1.05/0.85=310.06(安培); Idz.j=Idz/n 110=310.06/(600/5)=2.584(安培)。
        2. 将过负荷保护装置安装在中压侧 Idz=1e×Kk/Kf=780×1.05/0.85=963.52(安培); Idz.j=Idz/n 35=963.52/(1500/5)=3.212(安培)。
        3. 将过负荷保护装置安装在低压侧 Idz=1e×Kk/Kf=2748×1.05/0.85=3394.58(安培); Idz.j=Idz/n 10.5=3394.58/(3000/5)=5.66(安培)。
        为了使保护装置投入和退出都非常便利,过负荷保护装置 设置有独立的信号继电保护装置以及出口连片,当保护动作的 时候就会有相应的指示,有感工作人员就可以对于所产生的故 障及时发现,做出分析并采取相应的处理措施。
        结束语:
        综上所述,火力发电的运行中,如果变压器产生故障,就 需要对故障详细分析,将出现故障的原因以及故障的性质准确 定位,具有针对性地采取处理措施将故障及时解决。
        参考文献:
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[2]TSGT 7001—2009 电梯监督检验和定期检验规则——曳 引与强制驱动电梯 [S]
[3] 王长军 . 发电厂变压器的运行维护与事故处理探讨 [J]. 中国高新技术企业 ,2015(02):135—136.

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        参考文献:
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[2] 胡磊 , 何柏林 , 巫黛春 , 周杰 .“互联网 +”时代下的税 收风险管理 [J]. 税务研究 ,2016(06):67-68.
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