浅谈干式变压器非电量逻辑保护措施的改进

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【摘要】本文提出了两种干式变压器非电量逻辑保护的改进措施，解决了干式变压器因非电量保护不完善导致的误动作跳闸问题，在实际应用中取得了较好的效果。

【关键词】干式变压器；温度保护；非电量保护；改进措施

干式变压器以其安装简单、噪声低、损耗小及免维护等特点越来越普及。通常干式变压器依靠本身配带的温度控制器完成温度巡检和温度等非电量保护，再由继电保护装置完成电流、电压等电气量保护。

一、干式变压器保护逻辑

SCB10系列干式变压器广泛运用于冶金、化工、市政等领域动力配电。以SCB10系列干式变压器为例，其逻辑保护如下：

1.干式变压器温度控制器完成温度调节（风机启停控制）和故障温度保护

SCB10干式变压器通常采用LD-B10干式变压器温度控制器实现温度巡检、风机启停和变压器故障导致的异常温度保护。LD-B10干式变压器温度控制器由预埋在变压器三相绕组和铁芯中的Pt100铂热电阻传感器产生与绕组温度值相对应的电阻信号，经多路开关、滤波、放大和A/D转换后输入单片机，单片机根据巡回检测的测温电阻数据和设定的各种控制参数，经过计算与处理，输出显示信息和控制信号[1]。

LD-B10干式变压器温度控制器的逻辑保护输出有：

温度超过90℃，启动干式变压器底部散热风机，强制风冷。

温度超过130℃，输出超温报警信号。

温度超过150℃，输出超温跳闸信号，跳开变压器高低压侧开关。

Pt断线或温控器巡检值超出测量范围，输出故障报警信号，并显示故障信息。

2.继电保护装置完成电量保护

干式变压器结构简单，继电保护装置原则上只需要完成过流、速断、差动、零序等保护即可。

干式变压器电气量继电保护措施有：

过流保护：运行电流超过过流保护整定值，启动反时限过流保护，发出报警信号。

速断保护：运行电流超过速断保护整定值，直接输出跳闸信号，跳开变压器高压侧开关。

差动保护：进出线两端电流差值超出整定值，发出报警信号，跳开干式变压器高低压侧开关。

零序保护：零序电流超过整定值输出跳闸信号跳开高压侧开关。

二、干式变压器保护存在的问题

电力继电保护装置具有可靠性、选择性、灵敏性、速动性，是经受了实践检验的保护措施。在实际运行中，非电量保护出现的问题远超电气量保护。

2011年4月30日，北京某智能化大厦配电室进行高压倒闸操作时，直流电源干扰导致干式变压器温度控制器误发“变压器高温跳闸”信号，变压器跳闸；2013年6月22日，郑州某企业变压器B相绕组Pt断线，Pt断线过程中温度控制器恰巧巡检到一个电阻值，并解析为163℃，变压器跳闸，控制器相继报“变压器高温跳闸”和“Pt断线”信号。

两起误动作的根本原因是变压器温度控制器程序编制时逻辑保护的可靠性不足，未考虑受到干扰产生的瞬间异常电阻值信号和Pt断线瞬变过程中产生异常电阻值的可能。

三、干式变压器保护整定改进的措施

在重要场所应用干式变压器时，应力求从逻辑保护上消除这些存在的误动作隐患。

避免瞬间异常电阻值导致变压器误动作跳闸可从两个角度实现。

1.干式变压器温度控制器单片机程序中添加温度变化率变量滤除干扰

干式变压器绕组的异常温升原因有环境影响产生异常温升、故障电流引起内阻发热导致异常温升和绝缘破坏放电造成异常温升三种。环境影响产生的温升和故障电流产生的温升由于热量累积和传导有一个过程，其温度变化率（ΔT为单位时间温度变化量，Δt为单位时间）相对较小；绝缘破坏放电造成异常温升也会有一个热量累积过程，同时放电过程会导致电气量保护动作。故采用温度变化率来滤除异常温度干扰完全可行[2]，实际应用中选取温度变化率小于15摄氏度每秒，Pt热电阻灼烧试验通过。

2.通过电力继电保护逻辑实现异常跳闸信号滤除

将干式变压器温度控制器“变压器超温报警”和“变压器高温跳闸”输出信号引至电力继电保护装置，电力继电保护做如下逻辑：

理论上，变压器温度由超温报警的130℃升到高温跳闸的150℃，需要一个持续时间超过1s的过程，基于此，在微机继电保护装置上对“变压器超温报警”信号做延时后与“变压器高温跳闸”信号逻辑与运算，滤除瞬间干扰影响。实际应用时还可以根据环境条件适度减小超温报警整定值，增大高温跳闸与超温报警整定之间的温差，增加可靠性。

综上，由于干式变压器非电量保护中存在的缺陷造成变压器误动作的几率很大，在重要场合供电中必将造成较大损失。采取两种逻辑保护改进措施后消除了干式变压器非电量保护不完善导致的误动作隐患。两种措施在实际应用中可单独采用或联合使用，均可达到防止误跳的目的。

参考文献

[1]LD-B10-220系列干式变压器温度控制器使用说明书[S].企业内部设备资料.

[2]江志红.51单片机技术与应用系统开发案例精选[M].北京：清华大学出版，2008：269-282.