降壓變壓器

摘要:在電力系統中，降壓變壓器的是其中一個極其重要的電器件，繼電保護裝置更是電力系統正常運行的一項重要保證 ^[2]  。而隨着社會的不斷髮展，經濟的突飛猛進，生活水平的不斷提高，人們對電力的要求也逐漸提高，這就對降壓變壓器的繼電保護提出了更高的要求。對繼電保護的設計我們應該從它的保護原理、具體的針對變壓器故障等做出的繼電保護措施，以及繼電保護的重要性從這幾個方面簡要的做出繼電保護設計。

是電磁感應原理，現以單相雙繞組變壓器為例説明其基本工作原理 ^[2]  ：當一次側繞組上加上電壓時，流過電流在鐵芯中就產生交變磁通這些磁通稱為主磁通，主磁通會穿過，一次，二次繞組，繞組內會產生感應電動勢，這時如果二次側接入負載，便會有電流流出，產生電能。

式中：E--感應電勢有效值f--頻率N--匝數主磁通最大值由於二次繞組與一次繞組匝數不同，感應電勢E1和E2大小也不同，當略去內阻抗壓降後，電壓大小也就不同。

當變壓器二次側空載時，一次側僅流過主磁通的電流,這個電流稱為激磁電流。當二次側加負載流過負載電流時，也在鐵芯中產生磁通，力圖改變主磁通，但一次電壓不變時，主磁通是不變的，一次側就要流過兩部分電流，一部分為激磁電流為用來平衡,所以這部分電流隨着變化而變化。當電流乘以匝數時，這就是磁勢。

頻率特性:低頻 電源相數:單相 鐵心形狀:E型 冷卻形式:乾式 鐵心結構:心式 繞組數目:雙繞組 防潮方式:開放式 冷卻方式:自然冷式 外形結構:立式 電壓比:220/110（V） 效率(η):95 額定功率:50-10000（KVA）如圖《變壓器示意圖》所示。

主要降壓變壓器輸入端電壓：460V、380V、220V、400V ^[3]  、

輸出端電壓：380V、220V、110V、36V、24V

變壓器可將一種電壓的交流電能變換為同頻率的另一種電壓的交流電能電壓器的主要部件是一個鐵心和套在鐵心上的兩個繞組。與電源相連的線圈，接收交流電能，稱為一次繞組與負載相連的線圈，送出交流電能，稱為二次繞組一次繞組的二次繞組的電壓相量 U1電壓相量 U2電流相量 I1電流相量 I2電動勢相量 E1電動勢相量 E2匝數 N1匝數 N2同時交鏈一次，二次繞組的磁通量的相量為φm ,該磁通量稱為主磁通。

在研究電力系統的運行及故障，以及探討應對異常反應的對策時，在這些過程中主要用有觸點的繼電器來保護電力系統以及降壓變壓器、發電機、輸電線路等元件，來使其避免損害，這也就稱為繼電保護，它主要就是在電力系統發生故障時可以向運行的工作人員及時的發出預警信號，或者是向控制的斷路器發出跳ICJ的命令，來控制離發生故障的元件最近的跳ICJ裝置，讓故障元件及時的從電力系統中斷開，從而更大程度的降低電力元件的損傷，降低電力系統安全供電的風險，因此明白繼電保護裝置的原理十分重要，右圖《繼電保護原理機構圖》是一種類型的繼電保護原理機構圖 ^[4]  。

電力系統中的降壓變壓器等的中有異常存在時，除了要加強監管外，同時也要聯繫繼電保護人員處理那些可能引起誤動的保護退其出口壓板，退出時常見的有以下的異常情況

（1）在發出“母差交流短線”、“母差直流電壓消失”這些信號時，還有母差不平衡電流不為零時以及無專用旁路母線的母聯開關串代線路操作這些情況下要更加註意 ^[5]  ;

（2）當直流電流消失時還有定期通道試驗參數不符合要求的時候，裝置故障或通道異常信號發出無法復歸時，繼保人員都需要做出及時退出的應對措施;還有在變壓器運行中加油、濾油或換硅膠時;需要打開呼吸系統來放油塞子、放氣門之類的，都需要進行嚴格的監視，一方繼電保護出現問題，當然針對這些問題會有一些相應的保護措施。

220kV降壓變壓器擔當了從220kV高壓輸入轉化為低壓的責任，其在規定的冷卻條件下，可按銘牌規定運行、無論變壓器分接頭在任何位置，只要所加一次電壓不超過相應額定值的5%，温度滿足温升要求，則變壓器二次側可帶額定電流。

對於特殊的使用情況，允許在不超過110%的額定電壓下運行，對電流與電壓的相互關係如無特殊要求，當負載電流為額定電流的K(K≤1)倍時，按以下公式對電壓U加以限制U(%)=110-5K2。

220kV降壓變壓器冷卻器運行要求

變壓器不允許在無冷卻器條件下運行，冷卻器應配雙電源，正常使用時兩段電源均投入，並互為備用。主變壓器冷卻器在正常運行時，除主用外，還須配一組輔助，一組備用，並按規定定期輪換使用 ^[6]  。

變壓器温度極限的運行要求

油浸式變壓器在運行中上層油温和各部件温升不得超過一定的規定值。

變壓器絕緣電阻的要求

根據國標要求，額定電壓1000V以上的線圈用2500V搖表測量絕緣電阻，額定電壓在1000V以下的線圈用500或1000V搖表測量絕緣電阻。變壓器的絕緣吸收比R60/R 15不低於1.3)變壓器絕緣電阻不得低於前次在相同温度下所測值的700Ic、且電阻值最低不得小於1 MΩ/kV。

一般操作及要求

對變壓器的操作必須要響完善的操作制度或規程，並嚴格按照制度或規程執行 ^[6]  。

1.在變壓器送電操作前，必須作好各項準備工作。如變壓器絕緣電阻合格，冷卻裝置試運行正常，殘留

氣體是否排除以及油位、油色、套管等是否正常等等工作，待所有準備和檢查工作完成，方能進入下一步

工作。

2.合閘送電前，須先投入保護裝置，並檢查是否正常工作，冷卻器、變壓器滅火系統等是否正常。

3.合上刀閘(先合電源側刀閘)，合上斷路器停電操作相反。

除特殊情況外，嚴禁從變壓器低壓側充電，當變壓器從高壓側充電時應投入中性點接地刀閘，充電完畢後再根據要求拉開或不拉。

正常運行和備用中的變壓器，應將重瓦斯保護裝置投入跳閘位置。

變壓器的衝擊實驗操作

將變壓器的速斷保護裝置整定為折算到低壓側約為最大三相短路電流的1.25倍，重瓦斯投入，擬全電壓衝擊合閘5次;每次衝擊時，按倒閘操作及國標有關規定記錄相關數據。 衝擊實驗完成後，空載運行24小時，每小時記錄一次空載電流及油麪温升。

有載調壓開關操作

啓動變壓器前先啓動有載裝置，有載裝置應先送電後投運，有載調壓分接頭的調整，應逐級調壓，同時監視分接位置及電壓、電流的變化。

運行維護

運行維護是設備運行的最基木保障，必須制定出相應科學的運行維護制度與之相匹配，如對運行和備用中的主變壓器，應進行定期和機動性的檢查，每口晚班在負荷高峯時，進行一次熄燈檢查，檢查接頭各處有無放電火花、電暈及過熱燒紅等現象;對特殊情況要有特殊巡查制度等等。

變壓器出現異常情況是再所難免的，如能及時發現並採取合理的應對措施，可以大大減少事故的發生、變壓器常見異常現象主要有 ^[6]  :

鳴聲增大或音調異常;

温度顯著升高或快速上升;

變壓器或套管油位低於或高於允許值，油色變化，經試驗不合格;

套管出現裂紋、放電痕跡或放電聲;

套管螺絲或接線板過熱發紅;

輕瓦斯保護動作；

下面對幾個常見的異常情況原因及處理方法做一個介紹:

變壓器温度有不正常升高時

檢查變壓器的負荷情況及三相負荷是否平衡，當發生過負荷時，應降低出力，限制負荷。

檢查散熱器與木體温度有無關聯:冷卻器是否正常運轉;單元冷卻器通風裝置是否正常;如風扇電機停運，應檢查停運風扇對應的各種電源保險是否熔斷，熱繼電器是否動作，開關接觸是否良好，二次迴路是否斷線等。

核對檢查變壓器各温度計;

檢查是否存在漏油或其他原因使油麪過低而引起温度上升; 經檢查冷卻裝置和測温裝置均良好，並在降低負

荷後而油温仍上升時，應立即停運變壓器。

變壓器油位下降

如果油位緩慢下降，應全面檢查是否漏油或氣温低使油麪下降;如果油位急速下降，將瓦斯保護停用，應立即設法制漏油，並通知檢修人員處理或注油，如無法制應聯繫停電處理。

輕瓦斯保護動作處理

有備用變壓器者應投入;無備用變壓器者，應密切注意變壓器的運行情況，此時嚴禁退出重瓦斯保護。

取瓦斯內氣體和油樣進行分析;檢查變壓器瓦斯繼電器內是否有氣體，確定保護是否動作。檢查前應將保護壓板投入信號，取樣後投入跳閘。 若是變壓器內部故障時必須停運，若是空氣時，應打開瓦斯繼電器放氣閥放出空氣。如瓦斯保護木身故障、異常或二次迴路絕緣不良時，應將跳閘出II繼電器斷開。

變壓器過負荷運行

在過負荷運行前，應檢查變壓器有否較嚴重的缺陷(如冷卻系統不正常、嚴重漏油、有局部過熱現象、油中溶解氣體分析結果異常等)或絕緣有弱點，若有，不宜過負荷運行。 變壓器過負荷運行時，應立即投入備用冷卻器，觀察變壓器上層温度，環境温度及時間。並記錄過負荷時間及過負荷倍數、正常過負荷運行時過負荷倍數。