摘要：变压器是电力系统中重要的供电设备，其工作性能的好坏直接影响着供电系统的安全性和稳定性。所以对10KV变压器进行相应的故障检测分析有着重要意义，本文通过对10KV电力变压器常见故障和继电器保护研究进行分析探讨，希望对电力变压器的故障检测及预防有所帮助。
关键词：变压器；供电系统；继电保护
电力系统主要由用电、配电、输电、变电、发电等几部分组成。对于电力系统而言，大部分用电设备线路连接都较为紧密，而且还有环境、人为因素的影响，电气设备很容易出现故障。10KV电力变压器的稳定运行不仅关系着企业及各家各户的安全用电，还直接影响着整个电力系统的正常运行。
1 电力变压器常见问题分析
1.1 电力变压器的不正常工作状态
当变压器进入不正常工作状态时，继电器会根据变压器损坏的程度对应的发出警报，使维护人员及时进行处理。其中变压器不正常工作状态主要要表现在以下几个方面：
（1）由于外部短路引起的过电流；
（2）由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及尖峰负荷等与原因引起的过负荷；
（3）外部接地短路引起的中性点过电压；
（4）油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高；
（5）大容量变压器在过电压或低频等异常运行工况下导致变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。
1.2 变压器本身故障
对于变压器而言通常有两种故障：内部故障、外部故障。其中内部故障主要指：变压器内部油箱出现问题，主要依赖差动保护和瓦斯保护来切除变压器；外部故障指：变压器油箱外部的绝缘套及引出线出现故障，一般情况下由差动保护来切除变压器。对于10KV变压器常见故障主要有以下几种：
（1）变压器油故障：变压器工作状态下温度往往很高，而变压器油由于冷却不及时使温度过高而造成氧化，来吸取空气中的水分和氧气，并在无形中降低系统的绝缘性能。而氧化造成的油泥经常会阻塞变压器，使得变压器散热性能变坏，易发生闪络放电等故障。
（2）芯体故障：常见的芯体故障主要有铜线差而导致的发热、绝缘老化、绕组层间发生短路、匝间发生短路、短路造成的机械损伤等等。
（3）结构故障：常见的结构故障主要有油箱漏油、防爆管故障导致的油受潮、油温指示不灵、分接头相间短路、分接头接触不良等。
（4）磁路故障：这类故障主要有穿芯螺丝或轭夹件碰接铁芯、芯体绝缘老化、铁芯接地不良、压铁松动引起电磁铁振动和噪声以及芯片叠装不良造成铁损增加等。
2 10KV电力变压器继电保护研究
2.1速断保护
为了满足供电系统稳定性和用户用电的可靠性，在电力系统设计时必须保证系统故障发生的瞬间，保护装置能迅速动作来避免更大的损失。电流速断保护是一种可以瞬间动作而对系统进行保护的装置。它具有动作迅速、简单可靠等优点。其工作原理为，当电力系统变压器中的速断保护跳闸时，检查系统是否有备用变压器，如果有备用变压器应立即投入使用，然后工作人员对速断保护的电路范围的各部分进行检查。
检查步骤为，首先检查系统变压器的套管是否完整，在连接变压器的母线上有无闪络的痕迹。然后检查变压器的电缆头是否损伤，电缆是否有被移动。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若检查结果排除了以上现象，则应确定变压器内部是否有故障和内部损伤。如果变压器内部有一些损伤时，则不允许合闸送电。
2.2瓦斯保护
变压器的瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护。变压器局部发生击穿或短路故障时，常常是破坏绝缘或变压器油产生气体。通过监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成分，可以间接地推测故障发生的原因、部位和严重程度，在变压器出现突然性严重故障时会自动报警或切断电源。瓦斯保护分为两种：一是轻瓦斯保护动作于信号，另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸。轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：（1）因进行滤油、加油和启动强油循环装置，而使空气进入变压器。（2）因温度下降或漏油致使油面缓慢低落。（3）因变压器轻微故障而产生少量气体。（4）因直流回路绝缘破坏或接点劣坏引起误动作。
引起重瓦斯保护动作跳闸的原因，可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离的太快，可能导致瓦斯保护动作于跳闸。发生瓦斯信号后，首先应检查瓦斯继电器动作的原因，如不是上述原因造成的，则应立即收集瓦斯继电器的气体，并根据气体的多少、颜色、是否可燃等判断其故障性质。重瓦斯保护动作时，若判明是内部故障，应向上级汇报并取油样化验，进行色谱分析检查油的闪点。若油的闪点比过去降低5 度以上，则说明变压器内部有故障，必须停下处理，严禁冒然送电。
2.3反时限过电流保护
在反时限过电流保护中，继电保护动作时间是由短路电流的大小来决定的。一般来说系统短路电流越大，则动作时间越短，反之亦然。反时限过电流保护就是根据这个原理进行设计的。GL-15（25）感应型继电器是反时限过电流保护的主体，它一般广泛应用于工矿企业之中。GL-15（25）感应型继电器兼有电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）、电磁式电流继电器（作为起动元件）和电磁式中间继电器四种继电器的功能，这种继电器可以实现反时限过电流保护。
2.4定时限过电流保护
在定时限过电流保护中，短路电流的大小与继电保护的动作时间是无关的，动作时间是恒定的，若想缩短动作时间应该靠整定时间继电器来获得的，在一定范围内时间继电器是连续可调的。定时限过电流保护主要由以下几个部分构成：电磁式中间继电器（作为出口元件）、电磁式时间继电器（作为时限元件）、电磁式信号继电器（作为信号元件）和电磁式电流继电器（作为起动元件）。这种保护由于采用直流操作，必须设置相应的直流屏，它一般在10～35kV系统中的比较重要变配电所中应用。
2.5零序电流保护
10kv电力系统采用的运行方式是中性点不接地的方式。当系统正常运行时，三相保持对称，三相对地间有电容均匀的分布。每相在相电压的作用下都有一个超前90°的电容电流流入到大地之中。这三个电容电流相位相差120°、数值相等且三个电容电流的和为零，中性点电位为零。即假设系统中A相发生了一相金属性接地的事故时，对地A相的电压为零，而与此同时，其他两相对地的电压升高为线电压，三个线电压不变。这时对负荷供电的影响很小，使得系统还可按规程规定继续运行2个小时，而不必切断电路。这些是采用中性点不接地的主要优点。但是当出现出线较多、网络复杂、系统可靠性要求较高，且采用绝缘监察装置不能满足系统运行要求时，则可以选用零序电流保护装置对系统进行保护。零序电流保护装置是一种利用接地故障线路的零序电流比非接地故障线路的零序电流大的特点而构成的保护装置。
3 结束语
随着科学技术的不断发展，我国的用电行业越来越多。10KV电力变压器是电力系统中重要的供电设备，其可靠性直接关系着电力系统的稳定性及人们的日常用电。本文通过对10KV电力变压器的常见故障进行分析探讨，及对继电保护的相关说明，希望对变压器的日常维护、预防、巡检有所帮助。同时不断强化继电保护机制，可以进一步增强变压器的安全性、稳定性。
参考文献：
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[2] 孔凡丹.10kV变压器故障继电保护分析[J].科技创新与生产力，2013（2）：76-77.
论文作者:陈尊生
论文发表刊物:《电力设备》2017年第4期
论文发表时间:2017/5/17
标签：变压器论文; 故障论文; 电流论文; 瓦斯论文; 继电器论文; 动作论文; 时限论文; 《电力设备》2017年第4期论文;