摘要：厂房配电所干式变压器的温度保护一般有温度监控、风冷和温度报警。在干式变压器持续高温报警，又没有外部其他继电保护起作用的情况下，就需要及时切断变压器的进线电源，等人操作切断不能满足快速性的要求，可能会造成变压器或者其他设备损坏。本文对干式变压器的温度保护进行了现场改动，主要是变压器温控器检测到的高温跳闸信号传到变压器馈出柜负荷开关的跳闸线圈，及时跳开负荷开关，切断馈出电源，避免变压器持续高温而击穿损坏。
关键词：干式变压器；温控器；高温监控；保护跳闸
Application of Overtemperature Trip Protection
for Dry Transformer
Lei Guangfei
（China Railway 25 Bureau Group Electrical Engineering Co. Ltd.，Guangzhou Guangdong 510600）
Abstract Temperature protection of dry-type transformer in power plant distribution substation generally includes temperature monitoring，air cooling and temperature alarm. In the case of continuous high temperature alarm of dry-type transformer without other external relay protection，it is necessary to cut off the power supply of the transformer in time. If the cut-off operation by others can not meet the requirements of rapidity，it may cause damage to the transformer or other equipment. In this paper，the temperature protection of dry-type transformer has been improved on the spot. The main reason is that the high-temperature tripping signal detected by the transformer thermostat is transmitted to the tripping coil of the load switch of the transformer feed-out cabinet，the load switch is jumped off in time，and the feed-out power is cut off to avoid the breakdown damage of the transformer due to the continuous high temperature.
Key words Dry type transformer；Thermostat；High temperature monitoring；Protection trip
引言
随着电力设备技术及用电安全的快速发展，厂房配电所都趋向无人值班，在供电负荷集中，配电所场地有限的情况下，厂房配电所使用干式变压器的情况越来越普及。干式变压器没有油，具有防燃，防爆，无漏油污染等优点，随着干式变压器的更新换代，损耗和噪声降到了新的水平，为变压器与低压屏置于同一配电所内创造了条件。电气设备集中安装后，对于设备的安全保护就要更全面，变压器的后备保护温度保护能及时超温跳闸。
1、工程概况
新建广州大功率机车检修基地工程项目电力工程有14个厂房配电所，每个厂房配电所内有高压环网柜，SCB10的10kV干式变压器，低压柜三类高低压设备布置。高压环网柜设有微机保护装置，整定值后，所有高压设备保护数据集中传到基地牵引配电所控制室后台，由后台进行配电所的相关操作。厂房配电所为无人值班、值守。在干式变压器的外壳箱体门上设有变压器温度控器，能采集变压器的本体温度进行显示，在温度高于设置安全温度后会报警，但超温跳闸信号没有传输到变压器馈出柜的负荷开关跳闸线圈，不具备变压器温度过高后会及时切断变压器馈出柜负荷开关的保护功能。
2、干式变压器的温升原因
2.1、干式变压器的结构及特点
干式变压器的主要结构分为三部分，分别是铁心、绕组和浇注材料，各部分都会对变压器的温升产生一定的影响。
铁心是变压器的基本部件，由硅钢片及夹紧装置等组成，在干式变压器中主要起到导磁和作为骨架支撑的作用，应用阶梯接缝制作工艺环氧玻璃粘带绑扎。铁心的磁导体是变压器的磁路，铁心一般采用磁性较好的，含硅量约为3%-5%，厚度0.27mm，0.3mm的硅钢片，两边涂绝缘漆的硅钢片叠装而成，这样一方面可以减少铁心的磁滞损耗，另一方面还能减少涡流损耗，使铁心在变压器运行中处于最优的运行方式。铁心分为壳式和心式，壳式是铁心包围线圈，心式是线圈包围铁心，方式不同，温升不同，现场的干式变压器都是采用心式铁心。
绕组是干式变压器的重要组成部分，也可以说是干式变压器的心脏。绕组是干式变压器的电路部分，主要由导线和绝缘结构构成。绕组能完成电能的传输和转换，一次绕组将电力系统的电能引入到变压器中，通过铁心的电磁耦合作用将电能传递给二次绕组，二次绕组将电能传到负载中。绕组结构决定了干式变压器的额定容量、电压等级和使用条件。在干式变压器中，一方面通过加大导线的截面来降低变压器负载的电阻损耗，以减少损耗带来的热量；一方面，随着对干式变压器研究力度的增大，干式变压器的低压绕组逐渐采用箔式结构和环卫导线，这种结构能有限降低变压器的涡流损耗，从而在一定程度上达到降低变压器运行时的温升的效果。
根据浇注绝缘材料的不同，分为绝缘等级不同的干式变压器，现场的干式变压器绝缘材料为F级，而环氧树脂浇注变压器按照浇注式材料的不同分为带填料和不带填料的浇注形式。在可定的情况下，从散热效果上看带填料的散热比不带填料的散热效果好。
2.2、干式变压器的温升的原因
变压器在运行时，铁心及绕组中有能量损耗，包含铁心的磁滞损耗、涡流损耗，绕组的电阻损耗、杂散损耗及引线损耗，耗这些能量一方面影响变压器运行时的效率，另一方面，损耗转变为热能，一部分热量储存于变压器的发热体中，引起变压器本身发热，另一部分热量散到周围的绝缘介质中。当变压器内部有热量产生时，变压器的温度将升高。当变压器的温度高于冷却介质的温度时，就开始向冷却介质散发出热量。在一定条件下，温度差越大，散热越快。因此在一定的负载下，变压器的温度将逐渐升高，直到散出的热量等于产生的热量时，温度不再升高，并保持一定的对冷却介质的温升值。
2.3、干式变压器温升的影响
变压器的温升对它的运行有很重要的影响，最主要的是对绝缘材料的影响。过高的温度将使绝缘材料破坏而失去绝缘能力，或缩短它的有效使用寿命，另外，温度升高将增大绕组的电阻，因而使铜损增加。
了解了干式变压器的结构，明白了干式变压器结构对温升产生有直接的影响，这样我们就可以根据变压器的结构来设置对应的装置来进行温度采集，利用装置采取超温信号，再传输给变压器馈出柜负荷开关的跳闸线圈，实现超温跳闸。
3.干式变压器超温跳闸的应用
根据现场的设备布置情况，考虑到干式变压器容量小（2500kV以下），用电负荷处于二级以下，此次选用了LD-B10-10（B）系列型温控器，此温控器是专为干式变压器安全运行设计的智能控制器，有自动启停风机，高温报警及超温跳闸的功能。温控器对干式变压器超温跳闸信号进行采集，再通过控制电缆传出超温跳闸信号到变压器馈出柜负荷开关的跳闸线圈，实现超温跳闸保护。
3.1、温控器的安装
现场干式变压器带有金属外壳箱体，温控器就安装在变压器的外壳上，安装示意图见图1。
图1 温控器安装图
3.2、干式变压器温度的采集
LD-B10-10（B）系列的D型温度控制器对干式变压器的温升进行检测及采集显示。该温控器采用单片机技术，利用预埋在干式变压器三相绕组中的三只铂热电阻来检测及显示变压器绕组的温升（传感电缆连接见图2，传感电缆布置剖面图见图3）。
图2 D型传感电缆连接示意图
图3 D型传感电缆连接布置图
3.3、干式变压器温度信号的上传
温控器由温度监测系统和输出控制系统两部分电路组成。温度监测系统以单片机作为中央处理单元，配合其它电路构成，以完成温度的测量、显示及相应信号输出。输出控制系统完成冷却风机的控制输出和各种状态报警及超温跳闸信号输出。
温度监测系统中，由预埋在干式变压器三相绕组中三支铂热电阻传感器（Pt100）产生与绕组温度值相应的电阻信号，经多路开关、滤波、放大和A/D转换后输入单片机。单片机根据输入的测量数据以及由外部设定（包括厂家与用户）的各种控制参数（现场干式变压器的绝缘材料最高耐温为155℃，温控器设置150℃超温跳闸），经过计算与处理，显示被测量绕组的温度值并输出相应的控制信号。
3.4、温控器与跳闸线圈的连接
采用阻燃控制电缆ZRKVVP-2*1.0mm2从温控器接线端子（见图4）引出，引入到变压器馈出柜的电缆控制室，接到对应负荷开关跳闸线圈的端子排上，这样就把超温跳闸信号传输到了跳闸线圈，一旦温度达到150°C时，就会使跳闸线圈接点闭合，形成干式变压器的超温跳闸保护。
图4 温控器后板接线图
4.超温跳闸的调试
在控制电缆连接完成（电缆测试没问题），温控器交流电源及环网柜控制电源都准备好的情况下，因温控器避免引起变压器误跳闸，其本身软件不支持模拟超温跳闸，只能采用变压器用绕组温控器测试仪模拟Pt100热电阻，接入传感电缆插座（Pt100接口），模拟出150℃的温度，测试变压器馈出柜的负荷开关是否跳闸。结果显示能快速、灵敏的跳闸。
5、结论
电力变压器是电力系统中重要的电力设备之一，与发电机和高压输电线路相比，它的故障率相对较低。但一旦出现故障，它将对系统的供电可靠性和运行安全性带来严重的影响，变压器也是昂贵的电力设备。为保证变压器的安全运行，防止事故的扩大，应设置可靠、快速、灵敏和选择性好的保护。超温跳闸保护对变压器起到了最后的一道保护，更是最紧要的保护，避免了变压器击穿损坏，防止了事故二次扩大。
参考文献：
[1] 张植保. 变压器原理及应用. 北京：化学工业出版社
[2] 杨正理. 电力系统继电保护原理及应用. 北京：机械工业出版社
[3] 夏新民. 工厂常见高压控制电路解析. 北京：化学工业出版社
[4] 张植保. 电机原理及其运行与维护. 北京：化学工业出版社
[5] 周希章. 电力变压器的安装、运行和维护. 北京：机械工业出版社
论文作者:雷光飞
论文发表刊物:《基层建设》2019年第10期
论文发表时间:2019/7/3
标签：变压器论文; 绕组论文; 干式变压器论文; 温度论文; 铁心论文; 温控器论文; 线圈论文; 《基层建设》2019年第10期论文;