杨杰

摘要：变压器在变电站中起到的作用不可小觑，其稳定运行关系到整个电力系统的维护和运行。尤其是大型变压器价格高昂，而且结构复杂，一旦有内部故障发生，维修困难，耗费时间长，同时会导致经济损失巨大。因此，以变压器的重要性和使用范围，需要安装可靠、安全的保护装置。

关键词：非电量保护;机理;定值整定

主变压器在我国现代化的电力系统以及电气设备中已经占据非常重要的技术位置，从现在我国制造的的主变压器整体构造情况来看，主动式变压器的正常运行性能是非常可靠的。但是，为进一步大大提升我国电力系统的稳定性和运行性能水平，当电力变压器系统发生内部元件故障时对其造成的性能影响非常大，所以目前电力系统变压器的故障保护元件配置必须比较完善。电量保护固然重要，但是非电量保护也不能丢弃。因而，除了设备零序过载电流过压保护、阻抗过流保护等电量保护外，还需要特别注意变压器内部故障的非电量保护，例如变压器瓦斯保护等等，这些非电量保护对电力系统也非常重要。

一、非电量保护机理

非电量保护，顾名思义，是指发出由错误操作或非电量反射的信号的保护，通常保护的不是电量，而是非电量。保护装置、电回路和安装在变压器上的非电量保护装置元件组成主变压器的非电量保护。非电量保护类型包括压力释放阀、压力突变继电器、油面温控器、绕组温度控制器等。

非电量维护主要对于输入的接点展开记录，并且传送输入的非电量接点。如果温度过高，则通过压力板的直接出口发出跳闸或警报。此外还可以选择是否因油温过高而关闭非介电，只有当外部非介电油温过高时，冷控停电跳闸功能才会打开，输入触点才会闭合。

非电量保护的工作原理很简单，使用温度、压力、流量和其他非电量物理量来保护、显示、报警、控制和监测变压器。

二、瓦斯保护原理

2.1瓦斯保护原理

（1）轻瓦斯对于变压器内部故障较轻，或故障初期油箱内的油分解汽化并且产气速度慢等情况比较合适。排掉继电器和变压器内的油，液位下降，然后上浮子下降，与浮子相连的永磁体滑动，当浮子到达设定位置时，永磁体立即激活触点并发出瓦斯报警信号。

（2）重瓦斯适合应用于电源内部出现较严重系统故障时候，油箱之内的油被分解，产生大量的浓气体，油箱内的压力急剧增大，造成瓦斯和油流量快速流动，流量减少，超过设定值。当达到该值时，变压器两侧的断路器就会跳闸，这就是所谓的瓦斯。当重瓦斯发生时，会与变压器连接的电源断开，防止事故扩大化。

2.2瓦斯保护的定值

通常，轻瓦斯的流速设定值通常是一个累积气体平均体积的250-300ml，而重瓦斯的平均流速通常会被设置在1m/s和1.5m/s之间。

三、压力释放阀的保护原理

3.1保护原理

为大大增加电力设施正常运行的安全可靠性，最初准备投运的大型变压器逐渐采用替换压力防爆管，采取压力释放控制阀的安装方法。变压器非电量保护的安全稳压装置也就是压力释放阀，是用于保护浸入水中的各种电气设备的安全保护装置。如果变压器内的油箱发生变化，油箱内的有机油脂就会自动分解掉并汽化，生成许多的气体，从而导致油箱内压力激增，如果不释放这些气体，会导致变压器油箱发生变形，甚至可能会爆裂。

当压力增加到一定的值后，会对主变进行保护，并作用于信号。在变压器顶部安装压力释放阀，则在变压器故障时，可能导致油箱内压力升高，当压力值上声到开启压力释放阀所需压力时，压力释放阀会在两毫秒内打开，并释放油箱内的油，使油箱内的压力保持平衡，更加有效隔绝外界空气、水分等杂质，具有不损坏元件的优点，操作后无需更换，因此被广泛使用。

3.2压力释放阀保护的定值及运行要求

压力释放阀开启压力的设定必须结合变压器的结构考虑，升座式和直接安装在罐顶的区别，芯式和壳式变压器的区别在于一味降低开启压力释放阀所需压力很容易使启动保护，压力释放阀的启动开关会受潮湿或振动等因素的影响，而导致跳闸短路的发生，要防止跳闸事故发生或非电量保护故障。大多数变压器设备制造商都还没有制定压力释放阀触头接点的操作规范，需要在防止跳闸时触点起作用，压力释放阀二次回路的绝缘降低了许多倍，因此经常发生跳闸和停电。为此，变压器操作规范压力释放阀触点必须对信号起作用。但是，如果压力释放阀启动而变压器不跳闸，则变压器可能会在缺少油的情况下运行，从而使故障更加严重。为此，可以采用双浮子瓦斯继电器保护变压器，若因为压力释放阀启动而使油量过少，瓦斯继电器的下浮子下降并发出跳闸信号。

四、突变压力保护

4.1突变压力保护

压力突变继电器是电力变压器内部相对较新的非电量保护装置，可以在變压器运行的全过程中起到保护作用，防止因变压器发生内部故障，而引起油箱内压力增高。根据变压器内部故障导致的油箱内压力升高，对变压器进行保护。当变压器发生故障时，油箱内的压力急剧上升。当压力上升率超过一定值，且压力达到一定值时，压力开关动作，发出报警信号或切断电源，将其关闭以停止变压器工作。这种保护优于压力释放阀保护，前者提供更快的释放速率但不释放内部压力。此外，变压器快动式液压继电器必须配备不锈钢或其他耐腐蚀材料制成的防雨罩。

4.2突变压力保护的定值

突压保护的固定值是一个区域而不是单个值，保护整个运行过程，感受不同的压速率来执行不同的动作。

五、温控器保护原理及设置原则

为了能够使变压器稳定正常运行，必须将冷却后的介质和变压绕组的工作温度控制在一个规定温度范围内。这必须对温度自动控制器功能进行明确要求，即在规定温度范围内必须具备温度自动测量和冷却温度控制的重要作用。当工作温度范围达到系统设定的温度范围时，发出超温警报或自动跳闸报警信号，以有效确保设备的正常使用寿命。温度驱动控制器系统包括绕组温度驱动控制器和油位温度驱动控制器。

5.1测温原理

（1）油面温控器的测温原理

弹性元件、毛细管和温包构成了温度控制器。在这三个元件构成的空间内布满了感知温度的液体。随着被测温度的改变，并且液体具有热胀冷缩的效应，空间内的感温液体体积也会发生一定的变化。这种体积变化通过毛细管远距离传送到弹性零件，将零件从原位置移开，元件的位移量可通过齿轮放大，并显示测量值，同时启动开关传送电信号，使冷却系统运行，从而使得变压器内的温度不会升高。

（2）绕组温度控制器的测温原理

油面温度可以直接进行测量，但是绕组温控器因其高电压而不能直接测量。绕组和冷却介质的温度差与绕组中实际电流成函数比，套管电流互感器中的次级电流与变压器绕组电流成正比，套管电流互感器可以向温度计的加热电阻提供二次电流，并产生与铜和油之间的温差相对应的变压器负载测量值。这种间接测量器的原理用于显示平均或最大测量绕组内的温度，即所谓的热图像。

（3）测量值的远程显示原理

为了将测量值发送到控制室进行远距离显示，温度控制器将铜或铂电阻传感器的电阻或温度变化引起的机械位移转换为滑线电位器的电阻变化，模拟输出为4至20mA，在远距离信号转换成数字。使用滑线压敏电阻的优点是布线方便，传输路径长，没有补偿电路，电流信号不受其余磁场或温度的影响。

5.2温控器保护的定值

假若工作时的温度非常高，变压器绕组工作温度和油温分别可以区分为两个温度等级——分为低值和高温等值。低值影响信号，高值影响跳闸，在设计这两个级别时，变电站必须是可运行的，可以让值班人员清楚地区分。

结束语

综上所述，非电量保护装置是电力变压器重要的主要保护功能配置，因此通过设计适当的保护值来加以改进它。性能优良的非电量保护装置对于有效保证主变压器安全稳定地运行以及大大提高整个电力系统的运行可靠性等都具有非常重要的应用意义。

参考文献：

[1]变电站主变非电量保护防误动作分析与策略[J].李凤刚，索利娟.四川水力发电.2011.

[2]主变冷却装置的运行方式及非电量保护运行管理[J].陈春鹏.企业导报.2010.