变压器故障分析与处理论文格式

变电运行中的隐患问题与解决方法探讨论文

论文摘要：对变电运行隐患及其预控的概念进行了阐述，针对变电运行作业危险点及隐患问题提出了强化危险点预防、加强人员安全教育培训和将红外热像仪等新技术融入变电运行等有效的解决方法和预防措施。

论文关键词：变电运行；隐患；解决方法

随着我国经济建设步伐的不断加快，作为电网安全前沿的变电运行安全管理工作越来越得到企业、社会和研究人员的关注。变电运行的一大特点是设备多、危险点或隐患出现的几率大，而且隐蔽性强，变电运行作业中任何不规范的工作程序都会影响电力的正常运行甚至整个电网的安全和重大人身事故的发生。所以，如何寻找设备运行状况的危险点、对潜在的安全隐患问题进行分析和探讨、制订严谨的、科学的安全防护措施已成为电力系统变电运行亟待研究和解决的热点问题。

一、变电运行隐患及其预控的概念

变电运行中潜在的可能发生安全事故的场所、元器件、作业工具和操作等均称为安全隐患。

安全隐患分为三个方面。

一是作业场所未按照环境与职业健康安全要求进行设置，高温、噪音、气味等危害的作业环境会直接或间接地对作业人员的身体健康造成危害而诱发职业病。

二是作业现场的机器设备防护不到位，如缺乏危险标识、机械链轮不设安全罩等，会对人体直接造成伤害。

三是安全管理不到位，操作人员安全意识淡漠，违反安全作业条例所形成的安全隐患。

危险点隐患的预控就是在作业前采用技术手段，找出作业危险点，对其进行科学的分析和评估，制订严谨的、切实可行的控制方案、采取积极有效的预防方法。它既是将事故隐患消除在萌芽状态或将安全隐患带来的风险和损失降至最低，也是确保电网正常运行的有效途径。

二、变电运行管理中的危险点与隐患分析

1.变压器

（1）操作危险点及隐患。变压器的操作是变电运行操作中最常见的、典型的操作之一，它的内容包括向变压器充电、带负荷、切断空载变压器等。通常情况下，操作变压器时，在切合空载变压器的过程中，存在操作过电压情况的出现而影响或危及变压器的绝缘的现象以及变压器的空载电压升高而导致变压器绝缘遭受损坏的危险和隐患。

（2）防范措施。变压器的操作应谨慎小心，避免因疏忽而产生难以挽回的后果。变压器采用中性点接地方式是为了避免产生操作过电压。

变压器中性点接地倒闸应遵循的`原则：

1）当数台变压器运行时并列于不同的母线，为防止由于母联开关跳开发生母线不接地现象，要求每一条母线应有1台以上变压器中性点直接接地。

2）当变压器低压侧配有电源时，要求变压器的中性点必须直接接地，以防止当高压侧开关跳闸时变压器成为中性点绝缘系统而产生安全隐患。

3）应采用投入电抗器、降低送端电压和改变有载调压变压器分接头等方法，避免变压器空载电压的升高。

2.母线倒闸

（1）操作的危险点。母线是变电运行设备的汇合场所，其特点是连接元件多、操作工作量大。在母线的送电、停电以及母线上的设备在两条母线之间的倒换过程会产生危险点和隐患，应严格按照操作要求进行操作。

母线操作潜在的危险点有以下几点：

1）带负荷拉刀闸事故。

2）对继电保护或自动装置切换不正确而引起的误动。

3）在向空载母线充电时，电感式电压互感器与开关断口电容之间所形成的串联谐振。

（2）防范措施。

1）当备用母线存在故障时，为防止事故扩大可由母联开关将其切除。

2）在母线倒闸过程中，应将母联开关的操作电源拉开，避免操作过程中母联开关误跳闸，造成带负荷拉刀闸安全事故的发生。

3）在进行将一条母线上的所有元器件全部倒换至另一母线上时，应根据操作机构的位置和操作人员的习惯，正确使用以下两种倒换次序：一种是将某一元件的刀闸合于一母线，而拉开另一母线刀闸；另一种是将全部元器件均合于一母线之后，再拉开另一母线的所有刀闸。

4）当设备倒换使得母线上的电压互感器停电，因注意不可使继电保护及自动装置因失去电压而发生误动作而向不带电母线反充电，从而引起电压回路熔断器熔断、继电保护误动等情况的出现。

5）由于设备倒换至另一母线或母线上的电压互感器停电，继电保护及自动装置的电压回路需要转换由另一电压互感器给电时，应注意勿使继电保护及自动装置因失去电压而误动作。避免电压回路接触不良以及通过电压互感器二次向不带电母线反充电的现象。

6）母线操作时应根据母差保护运行规程对母差进行保护。母差保护应贯穿于倒母线操作过程中，母线装有自动重合闸，操作中应根据需要对重合闸方式作相应改变。

3.直流回路操作时的危险点及防范

直流回路操作是变电运行操作人员常见的操作项目。直流回路操作方法不正确，致使某些保护及自动装置误动作等危险和隐患。

（1）取下直流控制熔断器时，为防止产生寄生回路，避免保护装置的误动作，应严格按照先取正极、后取负极的操作顺序；装上直流控制熔断器时，应严格执行先装负极，后装正极的操作。在进行装、取熔断器时，判断正确后应果断和迅速，避免反复地接通、断开的操作方式，在取下和再装上之间应有不小于5s的时间间隔。   （2）运行中需要停用直流电源时，应采取先停用保护出口连接片，再停用直流回路的正确顺序；恢复时采用相反的操作顺序。

（3）断路器停电操作中，应在确认拉开开关做好了安全措施之后取下。

（4）在断路器送电操作中，断路器的控制熔断器应在拆除安全措施之前装上。这是因为在装上控制熔断器后，可以检查保护装置和控制回路工作状态是否完好。

4.环形网络的并解列操作危险点及其防范

环形网络的并解列即合环、解环操作，是电力系统变电运行中由一种方式向另一种方式转变的常见操作。环网的并解列操作中，除应满足线路和变压器自身操作的一般要求，还应正确预计每一步骤的潮流分布、对各元件允许范围进行安全控制，确保环网并解列操作后电力系统的安全运行。

环网的并解列操作应满足以下条件：

（1）初次合环，或在可能引起线路相位变化的检修之后进行合环操作时，为保证相位一致，必须随时进行相位测定。

（2）应对电压差进行调整和控制，保证最大允许电压差不超过20%；特殊情况下，应将环网并列最大电压差控制在30%以内。

（3）合环后应保证线路各元件不过载、对各结点电压进行控制和监测，使之不超出规定值。

（4）继电保护系统应满足和适应环网的方式。

（5）解环操作时，应综合考虑解环对潮流电压、负荷转移以及自动装置继电保护的变化等。

以上这些潜在的危险点构成变电运行的隐患，若不能得到及时有效的预控，将会导致安全事故的发生。

三、变电运行作业危险点及隐患预防措施

变电运行日常工作中，应在建立规章制度执行危险点控制的同时，强化危险点预防工作。

1.提高危险点预防意识

变电运行作业中，应结合现场实际，强化安全理念，不断提高操作人员的安全意识，实现创新管理。将操作人员心理状态、变化因素等纳入危险点预防工作范围内。

2.实行人性化管理

“人性化”的安全管理是众望所归，它是企业实现长治久安的关键，是刚性约束与柔性管理的润滑剂。合理运用人性化管理，可增强操作人员工作的责任心和荣誉感，激发工作人员爱岗敬业精神。

3.强化员工执行标准化操作的力度

通过严格执行操作票、流程卡工作制度等标准化作业模式规避操作危险点和杜绝隐患的有力保证。

4.加强人员危险性教育和培训工作

要使员工切实感受现实存在的危险。开展实用性技术培训是提高人员整体素质、防止人员误操作、对危险点有效预防和控制的重要手段。此外，还应建立有效的激励机制，提高员工的学习力。

5.将红外热像仪等新技术融入变电运行

红外热像仪可对变电运行的高、低压电气设备实时进行远距离的、非接触式的诊断。与传统的停电预防性检测相比较，红外热像仪更能对设备的缺陷进行有效地、真实的检查。由于红外测温仅仅是对物体发出的红外线进行接收而不对设备外加任何红外源，所以对运行中的设备不会损害和影响正常的电力生产、运行的连续性。

四、结论

综上所述，安全生产是电力企业常抓不懈、永恒不变的主题，是电力系统工作的中心。明确隐患的概念和构成是实现危险点的预控、确保变电运行的首要环节。只有对安全隐患进行全员、全过程、全方位的控制和预防，才能保证变电运行工作的正常运行，在给社会带来稳定的同时为企业创造效益。

关于变压器的保护措施分析论文

摘要：文章分析了换流变压器的特点以及超高压直流输电的各种运行工况对换流变压器保护带来的影响。提出了换流变压器保护的总体设计思想。

关键词：换流变压器 保护 分析

0 引言

超高压直流输电由于其特有的优点，越来越广范的得到应用。这些优点包括：不须考虑稳定问题；线路故障恢复能力较强；调节作用利于交流系统的稳定；减少互联交流系统的短路容量；超过一定距离建设投资更经济等。换流变压器是直流输电系统中必不可少的重要设备。它可以提供相位差为30°的12脉波交流电压，降低交流侧谐波电流；作为交流系统和直流系统的电气隔离，提供阀的换相电抗；通过换流变压器可以在较大范围内调节交流电压，以使直流系统运行在最优的状态等。

1 换流变压器的特点

1.1 短路阻抗 直流输电中阀的换相过程实际上就是两相短路，为了将换向过程中的电流限制在一定范围内，换流变压器的短路阻抗要大于一般变压器。短路阻抗过大，会使换流变压器二次侧故障时短路电流较一般变压器小，因此保护配置与整定要在这方面予以考虑。

1.2 直流偏磁 当直流系统在使用大地回线的情况下，在一些运行工况下会有直流电流流入大地，如双极不平衡运行，单极大地回线方式等，使地电位发生变化，造成直流电流流入变压器原边绕组，使换流变压器发生直流偏磁，工作点偏移。如果此直流电流过大，会导致换流变压器铁心饱和，同时损耗和温升也将增加。因此，要配置相应的保护防止这种情况下对换流变压器造成的损坏。

1.3 谐波 由于换流器的非线性，在交流和直流系统中将出现谐波电压和电流。对于换流变压器，主要会流过特征谐波电流，即p*n+1次谐波电流（p为脉波数，n为任意正整数）。在运行中，谐波电流会使换流变压器损耗和温升增加，产生局部过热，发出高频噪声，还会使交流电网中的发电机和电容器过热，对通讯设备产生干扰。这些谐波电流应加以考虑，以免对保护装置造成影响。

1.4 调压分接头 为了使直流系统运行在最优的工况，减少交流系统电压扰动对直流系统的影响，换流变压器都具有较大范围的利用分接头调整电压的功能。例如：三峡到常州工程三峡侧换流变压器档位范围+25/-5，每档调节范围1.25%。因此保护设计时要考虑分接头调整带来的影响，如正常运行时变比的变化等。

1.5 直流系统的特殊运行工况 由于直流控制系统的特殊调节作用，使换流变压器遇到的运行工况以及故障情况不同于普通变压器。这些不同主要包括以下几点：

1.5.1 直流系统的故障相当于换流变压器的区外故障，一般短路电流都不会太大。对于整流侧，穿越换流变的'电流会增大，但由于直流控制保护系统的快速作用，很快会减小。对于逆变侧，直流系统的故障会造成直流电流无法传变至交流侧，反而会使穿越电流减小。

1.5.2 对于换流变压器保护来说，直流系统造成的最严酷的区外故障为整流侧的阀短路故障，相当于换流变出口的两相或三相短路故障。但由于直流保护的干预，实际只会出现半个周波的两相短路。对于逆变侧，由于触发角很大，阀短路时流过换流变压器的电流较整流侧小很多。

1.5.3 换流变压器发生区内故障时，直流系统一般不会提供短路电流。这是由直流控制系统的作用造成的。在整流侧，功率由交流侧转换至直流侧，换流变压器的故障只会造成这种转换的停止，而不会使功率反向，因此直流侧不会提供短路电流；在逆变侧，当故障轻微换相可以正常进行时，由于直流系统的定电流控制特性，直流侧不会提供额外的短路电流。如果故障严重，必然造成换相无法进行（交流电压降低），直流侧更不会提供短路电流。

1.5.4 由于直流控制系统快速的调节作用，在需要的时候，可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向，对于换流变压器来说，就会出现快速的潮流反向。

1.5.5 换流变压器保护区内发生接地故障时，实际造成了阀的短路。由于阀的单向导电性，故障电流半周电流大，半周电流小，导致差电流中含有较大的二次谐波。

1.5.6 对于逆变侧的换流变压器的区内故障，往往会导致换相失败的发生，从而在穿越电流电流中产生很大的谐波，但差电流（即提供给故障点的电流）仍主要为工频分量。

1.5.7 由于换流变压器的特殊运行方式以及较大的漏抗（作为换相电抗），二次侧故障一般不会造成各侧TA的饱和，即使饱和造成保护的“误动作”也是正确的（换流变的区外即阀的区内故障，都会造成直流的停运）。但对于一个半开关的接线方式，交流系统区外故障时高压侧TA存在饱和的可能。。这种情况下的误动作是不可接受的，必须防止。

1.5.8 在阀未解锁前，当阀侧交流连线存在接地故障时，并不产生接地电流，也不会对变压器造成损害。但如此时不发现故障，阀一解锁后，就会造成阀的短路。因此要设置保护检测这种情况下的接地故障。

2 换流变压器的保护措施

2.1 保护的配置原则 为了保证既可靠又安全，在既简单又经济的情况下，可以这样配置换流变压器保护：每台换流变压器保护装设两台保护装置，每台保护装置的电源、输入独立，每台装置的输出都可以到达断路器的两个跳闸线圈以及直流控制的两个系统。每台装置采取措施防止自身误动作，而靠两装置的或出口防止故障情况下的拒动作。 2.2 保护的配置及原理 为了避免换流站特有的谐波对保护的影响，保护装置应从硬件和软件上采取措施，使保护只针对工频分量。

主保护包括稳态比率差动、差动速断、工频变化量比率差动、零序比率差动、过激磁保护。后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。

2.2.1 稳态比率差动保护 由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。换流变压器的TA一般装在各侧绕组上，因此原、副边绕组电流相位相同，因此只需要对变比的影响进行补偿。以下的叙述的前提均为已消除了变压器各侧幅值和相位的差异。

稳态比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是不平衡输出（特别是外部故障时）引起。装置采用初始带制动的变斜率比率制动特性，稳态比率差动元件由低值比率差动（灵敏）和高值比率差动（不灵敏）两个元件构成。为了保证区内故障的快速切除，只有低值比率差动元件（灵敏）设有TA饱和判据，高值比率差动元件（不灵敏）不设TA饱和判据。

对于换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡，可用三种方法来解决：一是通过整定值躲开；二是利用浮动门槛自适应调整；三是利用分接头位置来调整。方法一、二简单实用，三实现起来复杂。

2.2.2 工频变化量比率差动保护 装置中依次按相判别，当满足 一定条件时，工频变化量比率差动动作。工频变化量比率差动保护经过涌流判别元件、过激磁闭锁元件闭锁后出口。

由于工频变化量比率差动的制动系数可取较高的数值，其本身的特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和能力较强。工频变化量比率差动元件提高了装置在变压器正常运行时内部发生轻微匝间故障的灵敏度。且工频变化量比率差动保护不会受换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡的影响。

2.2.3 后备保护 后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。

3 小结

分析换流变压器与交流系统的主变压器比较所具有特点，阐述了这些特点以及直流输电的各种特殊运行工况对换流变压器保护带来的影响，并提出了相应的保护方案。