摘要：本文分析了220kV变电站变压器运行维护的意义，重点讨论了变压器的安全运行与经济运行，然后对继电保护的作用及要求、故障与保护配置、维护等内容进行了阐述。
关键词：220kV变电站；变压器；运行；继电保护
220kV变电站是城市电网中电能转换的枢纽和“中转站”，对于保障城市社会经济的正常运转发挥着重要的作用。在变电站中，变压器是主要设备，其安全运行直接影响变电站工作的可靠性，而继电保护又是保证变电站电力设备安全的重要设备，因此本文对220kV变电站变压器运行及继电保护措施进行了探讨。
1 220kV变电站变压器运行分析
1.1 变压器运行维护的意义
大型变压器运行维护的主要目的是最大限度地防止事故和非计划停电，以确保变压器安全运行、经济运行以及正常的寿命。变压器运行维护不是从投入运行才开始的，而应该从设备制造就要重视，其中的环节应包括工厂监造、出厂到安装前的维护、现场安装施工、运行中的维护与故障诊断、寿命维护等[1]。可见，变压器的运行维护涵盖其整个生命周期。下面从安全运行与经济运行两个方面进行分析。
1.2 变压器的安全运行
变压器运行过程中，可能出现外部短路、因过负荷引起的过电流、油面过低、温度升高以及信号系统出现故障等问题[2]。这些问题都会影响变压器的安全运行，因此必须加强维护。维护措施包括加强巡视检查、变压器试验、准确诊断并排除内部故障等。不论是无人值班或少人值守变电站，还是有人值班变电站，运行中的巡视检查都是必不可少的安全措施。检查的目的是及时发现变压器中的异常，包括监视变压器各部油温、观察变压器运行的异常声音、检查变压器本体及荷载分接开关的油位与油色、油箱外表异常及渗漏油检查、油箱近区异味、变压器组件检查等内容，检查可通过感官和检测仪器进行。运行中的变压器试验是预防性试验，包括停电试验和不停电试验。停电试验可全面掌握设备内部的状态，为预防性维修或状态维修提供依据。不停电试验主要是利用在线监测技术分析油样、检测噪声及油箱温度等，为状态维修提供信息数据。及时、准确诊断变压器内部故障，可避免小故障发展为大事故，所以也是运行维护中的重要环节。变压器内部故障类型包括机械性故障、热性故障和电性故障。机械性故障包括紧固件松动、绕组位移、引线损伤等，最终也会表现为热性或电性故障。故障的准确诊断源于准确、可靠的检测，而对故障的分析判断是基于故障的统计及典型事故的总结，目前已有自动化的故障诊断系统，但这样的系统仍然需要不断完善，很多情况下还是会依赖人的经验。
1.3 变压器的经济运行
在电力系统能量损耗中，除了线路损耗以外，变压器损耗也不容忽视。变压器经济运行是降低变压器损耗的重要措施，它是在变压器安全运行的基础上，几乎不增加设备投资，通过选择最佳运行方式、调整优化负载及变压器运行位置、改善运行条件等措施，实现变压器电能损耗降低、电源侧功率因数提高的目标。220kV变电站的变压器通常有双绕组与三绕组两种类型，这也决定了它们不同的经济运行方式。对于双绕组变压器来说，如果是单台变压器，只要调整负载使变压器运行在最佳负载系数附近，即可获得良好的经济运行效果。如果是一备一用两台变压器，需要看两台的容量是否相同。容量相同，参数也一致，那么单独运行或并列运行都影响不大；若参数有差别，选择负载综合损耗更小的一台变压器就更经济。如果两台变压器容量不同，则应该选择负载率高的变压器运行，而将负载率低的变压器作为备用，这样更经济。操作方法是在相同负载之下，运行自身损耗小的变压器，另一台自身损耗大的变压器备用。如果是多台同容量双绕组变压器，则需要根据负载综合损耗情况决定并列运行的变压器台数，可能N-1台最佳，也可能N台更经济，或者N+1台较有利。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆总之，习惯上认为“一台能负载，就不用两台”、“小容量能负载，就不用大容量”、“变压器利用率越高，就越经济”等，是不可靠的，应根据最佳经济负载系数，选择最佳运行区间，这样才能获得最经济的运行效果。
2 220kV变电站变压器继电保护措施
2.1 继电保护的作用与要求
继电保护的主要作用是将系统中的异常部分或故障部分，与系统中正常运行部分分开或隔离，以保护正常运行部分。它之所以能发挥作用，因为一个继电保护装置具有测量、逻辑、执行几方面的功能，测量出信号并与整定值进行对比，再根据结果进行逻辑判断，然后再执行。继电保护的基本要求包括选择性、速动性、灵敏性和可靠性[3]。选择性要求正确选择系统中的故障元件并切断，以减小停电范围。速动性要求系统出现故障后迅速切断电路，避免故障元件产生更坏的结果。灵敏性要求系统启动的阈值范围小，不因故障范围存在过渡电阻、故障所处在的位置与性质而迟缓。可靠性要求系统该做出保护动作就产生相应的动作，既不会误动，也不会不动。
2.2 变压器故障与保护配置
在介绍变压器安全运行时，已涉及到变压器故障内容，但从继电保护角度观察，变压器保护的对象不仅针对故障，还包括异常运行方式。变压器故障分为油箱内故障和油箱外故障。前者是指绕组相间短路、接地短路、线圈匝间短路、铁心烧损等；后者是指套管及引线上发生的相间短路、接地短路。变压器异常运行方式是指因变压器外部相间短路引起过电流、外部接地短路引起过电流与中性点过电压、变压器过负荷、因漏油引起的油面降低、过励磁等现象。针对变压器故障与异常运行方式，变压器应配置主保护和后备保护。变压器主保护包括瓦斯保护、纵联差动保护（容量在10000kVA及以上单独运行的变压器，容量为6300kVA及以上并列运行的变压器）或电流速断保护（容量在10000kVA及以下的变压器，电流主保护动作时限大于0.5s时）等。变压器后备保护主要用于防止变压器外部短路，其中用于防止外部相间短路的有过电流保护（降压变压器），用于防止外部接地短路的有零序电流保护、零序过电压保护、过负荷保护、过励磁保护及其他保护等。
2.3 变压器继电保护的维护
继电保护维护工作包括日常巡视检查、定值执行、定检、缺陷消除等。日常巡视时，通过目测或简单测量来判断设备运行状况，重点是保护及二次回路运行状况的分析，包括保护装置的指示、连接片投退、开关投断、采样、开入通道、差流等内容。定值执行时必须严格按照参数单对保护装置进行设置，防止“三误”，要求检查定值单的完整性，执行后认真校核，及时归档和反馈。定检是检查和评价保护装置的重要措施，除了设备“自检”功能以外，还应定期检验二次回路、屏柜及装置、定值、保护通道、整组试验等。保护装置运行过程中难免会产生异常或故障，应当根据缺陷的严重程度采取相应的消缺措施。
3 结语
电力变压器是变电站的主要设备，也是输变系统的心脏，对于保障城市电网的安全可靠具有关键的作用，所以必须做好变压器的运行维护工作。继电保护是变电站安全稳定运行的“哨兵”和“警卫”，可以确保一次设备的安全，避免故障范围扩大，所以应当重视继电保护的运行维护与风险控制。
参考文献：
[1] 操敦奎，许维宗，阮国方. 变压器运行维护与故障分析处理[M]. 北京：中国电力出版社，2008.
[2] 刘晓苏. 220kV变电站变压器的运行原理及维护分析[J]. 现代工业经济和信息化，2014(21)：70-71.
[3] 蔡丽萍. 探讨220kV变电站继电保护措施的相关问题[J]. 通讯世界，2017(20)：223-224.
论文作者:吕正坤
论文发表刊物:《电力设备》2018年第1期
论文发表时间:2018/6/7
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