110kV接地变压器的故障排除与保护设计探讨

万飞

（国网山东济南市长清区供电公司，山东济南 250300）

110kV接地变压器的故障排除与保护设计探讨

万飞

（国网山东济南市长清区供电公司，山东济南 250300）

变压器是电力系统中较为重要的一种设备组成。110kV接地变压器在保护设计方面有一定问题，而且接地变压器的故障有不同类型。文章对接地变压器的故障类型进行分析，并对接地变压器保护装置提出一定改进方法。本文分析了接地变压器的故障，铁芯多点接地故障，研究了接地变压器的保护配置与改进。

接地变压器 故障 保护设计

变压器是电力系统中较为重要的一种设备组成。在实际工作中，它的安全性对整个电力系统有重大影响。只有仔细检查、确保它处在安全状态中，并且排除操作中的故障，才能为电力系统和人们的日常生活提供安全环境［1］。

1 接地变压器的故障分析

变压器有内、外故障之分。变压器油箱中主要有初始故障和电气故障。而油箱外绝缘套管和引出线上的故障则是较为常见的外部故障。

1.1 电气故障

变压器内部电气故障，可以通过对不平衡电流和电压的数据进行分析得出测量结果。故障原因主要有高压或者低压绕组相间发生短路，中性点直接接地侧单相接地发生短路，高压或者低压绕组匝间发生短路，以及第三绕组发生匝间短路或者接地故障这四种情况。发生电气故障时，内部短路出现电弧，不仅会对绕组绝缘有一定破坏，还会烧毁铁芯。变压器油和绝缘材料在受热情况下，会产生极多气体，很可能导致变压器油箱爆炸。而且变压器内部发生故障可能造成整个系统电压降低。遇到变压器内部故障时，首先应该将变压器切除［2］。

1.2 “初始”故障

这类故障可能在刚开始不会表现出故障，但是在随后会引起不同的故障。常见的故障原因主要有导体间的铁芯出现故障或者电气连接处接触不良，导致油箱附近出现间歇性电弧；变压器中油的温度因冷却媒介不足而升高，造成绕组局部产生热点；分接开关产生故障，使得并联工作的变压器出现负荷分配不当或变压器之间的环流，导致绕组温度过高。

2 铁芯多点接地故障分析

2.1 试验数据分析

（1）色谱数据。对试验数据进行分析时，经常采用“三比值法”、“四比值法”。它们各有各的优点，当然也存在一定局限。三比值法主要是对已经发生的故障做数据分析。比如变压器油中气体组分含量超标或者产气速率超过一定标准时，才能用三比值法对数据进行分析。而故障刚产生时，却不能判断。四比值法指的是，运用五种不同气体的四组对比值对数据进行分析的方法。许多变压器铁芯多点接地故障都是运用四比值法判断的，通过对铁箱或者油箱产生的不平衡电流进行数据分析，能准确判断出故障所在［3］。（2）电力测量数据。变压器正常运行时，铁芯外引接地套上接地引下线的电流值通常显示的是低值。但是这一部分一旦发生故障，环流电流的数值会快速增加，以致达到百安培。这种情况下，可结合钳形电流表对环形电流进行测量和观察，能够迅速对故障判断。当变压器停止运行时，可以使用2500伏特兆欧表对铁芯接地套管进行绝缘电阻测试。如果电阻数值大幅度减少甚至减少到零，很有可能变压器内部已经出现多点接地问题。出现这种情况之后，可以通过测量得出各级绕组的直流电阻数据。分析数据后，各数值没有出现超标和偏差，并且数值的变化符合规律，这就表明铁芯多点接地故障已经发生。要及时对设备进行检查。

2.2 设备运行状态

技术人员在变电站作业过程中，不仅要对有关操作时间、载荷等进行彻底检查，还要结合变压器的历史运用记录和变压器的安装试验记录，对整个变电设备的运行状况进行分析。可以参照试验数据和色谱分析结果，确定多点接地故障的类型。如果色谱分析结果在正常范围内，铁芯电阻数值减少、变压器尚未运行，很可能是不稳定接地故障。发生这种情况，主要是油腻引起的铁芯多点接地，及时处理便可调整故障。

3 接地变压器的保护配置与改进

3.1 接地变压器的保护配置和存在的问题

保护装置存在灵敏性不够好以及保护拒动问题。110kV接地变压器通常连接二次线圈，二者一起工作，但是这样会出现电阻较大的情况。接地变压器内部发生故障时，如绕组匝间发生短路或者二次侧绕组出现相间短路，由于一次侧绕组和二次侧绕组之间的绕组容量数值相差较大，导致一次侧绕组的电流数值大幅降低出现电流保护灵敏性不足的情况［4］。

3.2 接地变压器保护配置的改进

（1）将三相电流互感器二次侧绕组接成△接线。实际情况中，通常用三相电流互感器二次侧绕组Y接线作为接地变压器过电流保护接线方式。外部单相接地故障发生时，零序电流和低压侧负荷电流是高压侧相电流的反应。而保护装置取的是高压侧相的电流，所以定值不能过大。定值过大会导致过电流保护灵敏性降低，出现保护不到的情况。将Y接线换成△接线，保护装置取高压侧的线电流，也就是二次绕组负荷电流，过电流保护整体定值降低，使得灵敏性不断提高。（2）分相配置温度传感器。用温度传感器测量绕组或者绝缘的实际温度，并有控制器发出跳闸信号或者输出报警，这是接地变压器的温度保护方式。接地变压器常常是分相布置的形式，所以应在每一相中都配上温度传感器测量绕组或绝缘的温度，保证安全性。（3）设置Y型接线的过电流保护二段。△型接线过电流反应的不是零序电流，所以发生中性点引出线直接接地故障时不能及时切除，造成故障不断扩大或者其他情况发生。应当设置过电流保护二段，以防故障发生时能及时反应，工作人员能及时切除。

4 结语

接地变压器有内部故障和外部故障两种故障类型，不同的故障有不同的解决方法。解决时，要对相关检测数据进行认真分析，根据数据分析结果可以判断出故障类型。接地变压器的保护装置存在灵敏度问题和保护拒动问题，对保护装置改进之后能提高这方面性能。

［1］刘超，何林海，崔晓云，李春生，马晓炜.110kV变压器中性点零序保护配置方式研究［J］.电力系统保护与控制，2010（02）∶114-117.

［2］陶金.接地变压器的仿真分析与保护设计［D］.长沙理工大学，2010.

［3］王径迤，赵景峰，支淼川，倪佳.110kV变压器铁芯接地故障分析及实例研究［J］.华北电力技术，2016（01）∶18-23.

［4］胡晨旺.接地变压器的故障分析与保护设计［D］.长沙理工大学，2012.