徐耀

摘要：干式变压器是目前电网系统中应用较为广泛的部件，由于其特有的作用给电力系统的正常稳定运行带来了重要保障，然而在日常运维过程中，由于干式变压器接地保护及配置方面存在的一些问题而导致短路事故常有发生。基于此，作者对干式变压器接地保护配置及短路进行试验分析，提出了改进措施，可为类似事故提供技术分析和案例参考。

关键词：干式变压器;直流电阻;短路问题;保护装置

随着现代化建设的不断发展，居民生活水平的不断提高，我国用电量持续增大，导致干式变压器越来越频繁超载运行。干式变压器以其优异的防火性能、无污染、免维护、耐热性能高、抗短路能力强、安全可靠和运行维护方便等优点，近年来在我国城镇配电系统中的应用也越来越广泛，但是由于干式接地变压器的结构与常规配电变压器的差别很大，在实际运行中暴露的问题较多，但对于其继电保护装置的配置的研究及对整定计算方面的研究资料甚少，而在实际应用中干式变压器发生故障的频率也越来越高。本文分析了干式接地变压器保护配置的现状问题，提出了接地变压器保护配置的改进建议。

一、干式变压器常见的短路故障类型

干式接地变压器运行中可能发生的故障与异常有以下几种：①绕组及其引出线的相间短路;②绕组的匝间短路;③外部故障引起的过电流;④运行温度升高;⑤中性点引出线直接接地。其中，中性点引出线直接接地意味着10kV系统经接地变压器直接接地，消弧线圈被短接。这时如果系统中发生单相接地故障，则流过接地变压器中的电流会大大超过其额定电流，必须快速切除故障。制造厂商一般可以提供的保护装置配置种类有：①电流速断保护;②过电流保护;③零序过电流一段保护;④零序过电流二段保护;⑤零序过电压保护;⑥非电量保护（瓦斯和温度保护）;⑦低压侧零序过电流保护等。

二、电力行业标准中相关规定及存在的问题

电力行业标准《3～110kV电网继电保护装置运行整定规程》中，对于中性点低电阻接地方式下接地变压器的保护配置作了说明，但对于消弧线圈接地方式下接地变压器的保护配置未给出说明。参照相关章节内容，其要求是应装设三相式的电流速断保护和过电流保护。保护装置的整定原则是电流速断保护应躲开接地变压器低压侧最大故障电流和励磁涌流，动作时间取0s;过电流保护应躲開接地变压器高压侧额定电流，动作时间取1.5～2.5s。按照《运行整定规程》的要求，过电流保护应躲开接地变压器高压侧额定电流。由于很多地方110kV变电站所配置的接地变压器短路阻抗电压较大，一、二次绕组容量差别又很大，这样会造成接地变压器低压侧发生相间短路故障时，高压侧的故障电流数值较小，致使过电流保护的灵敏度不够，这意味着高压侧的过电流保护对低压绕组发生的故障不能起到保护作用，而此时低压侧的保护装置也无法动作。当接地变压器发生匝间短路时，高压侧电流变化可能会很小，过电流保护无法动作，只能依靠温度保护。有的运行单位对接地变压器没有配置温度保护或者温度保护没有投入运行，这样当接地变压器低压绕组发生相间短路或匝间短路时，由于存在保护死区，无法快速切除故障，会造成故障扩大直至接地变压器烧毁甚至起火，这类事故已发生多起。

三、干式接地变压器短路试验分析

首先，选择干式接地变压器绕组绝缘电阻试验和绕组直流电阻测试试验两个项目作为事故分析的试验依据，通过绝缘电阻试验，可以测得高压对低压绕组及地、低压对高压绕组及地、铁心对地的绝缘情况;通过高、低绕组直流电阻测试，可以判断绕组是否有匝间绕组开路或短路情况。事故干式接地变压器绝缘电阻测试：分别对事故变压器进行高压对低压绕组及地、低压对高压绕组及地、铁心对地的绝缘电阻试验，测量数据如表1所示：

事故干式接地变压器直流电阻测量：对事故变压器绕组进行绕组直流电阻测量后（高压侧绕组在运行挡位进行测量），测量数据如表2所示：

3.1试验结果及分析

（1）绝缘电阻测试结果分析

由绝缘电阻测试结果与产品数据比较可知，试验数据均合格，说明干式接地变压器高、低压绕组之间绝缘、高低压绕组和地之间绝缘、铁心绝缘均良好，由此可以排除接地变压器事故后绕组对地绝缘损坏的可能。

（2）绕组直流电阻测试结果分析

由接地变压器绕组直流电阻测试结果与产品数据比较可知，接地变压器低压侧三相绕组电阻大小良好，不平衡率具体参数见《电力设备预防性试验规程》，在规定的要求范围内;由接地变压器高压侧三组绕组电阻测试结果可知，高压A相绕组开路，B、C相绕组电阻大小相当，不平衡率远超《电力设备预防性试验规定》规定值。

3.2改进措施

（1）干式接地变压器高压侧过电流保护存在保护死区的原因，是由于常规的过电流保护接线方式采用三相电流互感器二次侧接成星形接线，保护装置取高压侧的相电流，该相电流中包含外部单相接地时的零序电流和二次绕组的负荷电流，数值过大。如果将三相电流互感器二次侧绕组接成三角形接线，此时由于保护装置取的是高压侧的线电流，其中只含有二次绕组的负荷电流而不含外部单相接地时的零序电流，过电流保护只需躲开接地变压器低压侧额定电流，其保护定值可以大大降低，也提高了灵敏度。

（2）接地变压器温度保护是采用温度传感器测量绕组或绝缘的温度，同时外接一个温度控制器用于输出报警和跳闸信号。因干式接地变压器是分相布置的，因此应在每相配置一个温度传感器，该传感器嵌装在低压绕组的上部（低压绕组布置在接地变压器的内层，正常运行时内层绕组的上部温度最高）。

（3）由于消弧线圈接地系统允许带单相接地故障运行，因此接地变压器不需要配置零序电流保护和零序电压保护，此外采用三角形接线的过电流保护对于低压侧故障有足够的灵敏度，因此也不需要配置低压侧零序过电流保护。但由于三角形接线的过电流保护不能反映零序电流，也就不能切除中性点引出线直接接地故障，所以星形接线的过电流保护应当保留。按照上述分析，接地变压器应当配置以下保护装置：①电流速断保护（取高压侧相电流）;②过电流一段保护（取高压侧相电流）;③过电流二段保护（取高压侧线电流）;④温度保护。其中，如果过电流一段保护有足够的灵敏度则可以不设过电流二段保护。

参考文献：

[1] 干式变压器及接地电阻柜安装[J]谢凌飞机电信息2018（10）

[2] 干式变压器运行及维护的方法探究[J].崔旭伟.中国高新区.2018（05）

[3] 干式变压器的特点分析及选型应用[J].徐瑞娟，郝春祥.中国石油和化工标准与质量.2018（16）

（作者单位：顺特电气设备有限公司）