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摘要：介绍了国内外工程中变压器设计常用规范和标准，剖析其不同之处。对变压器的保护进行了讨论。
关键词：规范；保护
0 前言
变压器是国内外工程中电气设计常用到的设备，设计人员了解国内外变压器设计规范的差异，优化工程设计，提高工程设计精度，不仅可以满足各类工程的需求，还可以提高电力系统稳定性，达到高效节能，保护人员和设备安全的目的。
1 变压器设计、选用及保护规范
GB 1094.1 电力变压器 第1部分 总则，北京：中国标准出版社2013；
GB 1094.2电力变压器 第2部分 温升，北京：中国标准出版社2013；
GB 1094.3电力变压器 第3部分 绝缘水平绝缘试验和外绝缘空气间隙，北京：中国标准出版社2003；
GB 1094.4电力变压器 第4部分 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则，北京：中国标准出版社2003；
GB 1094.5电力变压器 第5部分 承受短路的能力，北京：中国标准出版社2008；
GB 1094.11电力变压器 第11部分 干式变压器，北京：中国标准出版社2007；
GB/T 6451油浸式电力变压器技术参数和要求，北京：中国标准出版社2015；
JB/T 501 电力变压器试验导则，北京：机械工业出版社2006；
DL/T 572电力变压器运行规程，北京：中国电力出版社2010；
GB/T 13499电力变压器应用导则，北京：中国标准出版社2002；
GB/T 17468电力变压器选用导则，北京：中国标准出版社2008；
GB/T 50062 电力装置的继电保护和自动装置设计规范，北京：中国计划出版社2008；
IEC 60076-1：2011 Power transformer Part 1 General，国际电工委员会；
IEC 60076-2：2011 Power transformer Part 2 Temperature rise for liquid-immersed transformer 国际电工委员会；
IEC 60076-3：2013 Power transformer Part 3 Insulation levels，dielectric tests and external clearances in air 国际电工委员会；
IEC 60076-5：2006 Power transformer Part 5 Ability to withstand short circuit 国际电工委员会；
IEC 60076-11：2004 Power transformer Part 11 Dry-type transformers 国际电工委员会。
2 变压器设计规范对比
变压器设计规范主要是GB 1094。其内容主要参考IEC标准，在章节和内容上与IEC.60076基本相同，但根据我国实际情况，在细节上做有少许修改。
2.1安装环境
在国标中，GB 1094.1-2013 第4.2条f款 安装环境：安装环境不应有需要考虑的特殊地震干扰（这里认为地表加速度水平方向低于-3m/s²；垂直方向低于-1.5m/ s²）。IEC 60076-1：2011 Power transformer Part 1 General中的数据为地面加速度ag低于-2m/ s²或近似0.2g。我国处于地震多发地带，因而对地面加速度的要求与IEC不一致。
在安装环境方面，我们要根据项目所在地的具体情况，选择相适应的标准，避开地震带、地震活跃地区，才能防患于未然。在中东和中非地区，经常会发生一些各种烈度的地震，必须在设计时，考虑这一因素，保证供电的稳定性。
2.2设备绝缘试验
在国标中，1094.3绝缘水平绝缘试验和外绝缘空气间隙，条款7.3：国标中对于Um＝72.5kV 且额定容量为10000 kVA 及以上和Um＞72.5kV 的变压器，为验证变压器在运行条件下无局部放电，本试验通常与局部放电测量一起进行。经制造厂与用户协商确定，对于Um＜72.5kV 和Um＝72.5kV 且额定容量小于10000 kVA 的变压器，也可进行局部放电测量。IEC 标准对于Um＝72.5kV 的变压器不要求进行局部放电测量。
由于短时工频耐压试验、雷电冲击试验和操作冲击试验不能反映变压器长期工作电压对变压器绝缘的作用，有时长期工作电压对变压器的影响比各种过电压对变压器的影响更为严重。因此，应采取一种可以考核变压器在长期工作电压作用下能安全可靠运行的绝缘试验方法——局部放电试验。局部放电对绝缘的危害，最终将导致变压器的绝缘寿命降低，并直接影响变压器在长期工作电压作用下的安全可靠运行，由此看来，我国对于变压器长期安全运行的要求较IEC严格。
2.3系统短路视在容量
要求出变压器承受短路能力，就必须知道系统短路视在容量。对于具有两个独立绕组的变压器，通常只考虑三相短路，这种考虑实质上能充分满足其他包括在内的故障类型。国标1094.5中关于系统短路容量值的定义与IEC60076中有一些不同，这是因为我国电网的设备最高电压和系统短路视在容量与IEC标准的规定有差异，考虑到实际情况，国标在编制时对IEC标准进行了修改。表1为IEC对短路视在容量的规定值，表2是国标规定值。
表1 IEC60076.5对短路容量规定值
Tab.1 Short circuit capacity of IEC60076.5
表2 GB1094.5对短路容量规定值
Tab.2 Short circuit capacity of GB 1094.5
2.4干式变压器
在国标1094.11条款1.0范围中，将IEC中设备最高电压“36kV及以下”改成：“40.5kV及以下”。设备最高电压的定义是考虑到设备的绝缘性能和与最高电压有关的其他性能（如变压器的磁化电流及电容器的损耗）所确定的最高运行电压。这是根据我国实际情况所列出来的（见表3.2），更加符合实际情况。
条款14.0试验的一般要求中，相对于IEC60076.11关于试验的内容规定，国标中增加了：“定期的型式试验应至少每五年进行一次”，型式试验即是为了验证产品能否满足技术规范的全部要求所进行的试验。国标这样规定，是为了控制产品质量，比IEC要求严格。
3 变压器的保护
变压器保护分为主保护和后备保护，其中主保护主要有差动保护和瓦斯保护后备保护除了保护变压器本体外，还应作为相邻组件的后备保护。
根据GB/T 50062-2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》 4.0.1电压为3～110kV，容量为63MV•A及以下的电力变压器，对下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：1绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路。2绕组的匝间短路。3外部相间短路引起的过电流。4中性点直接接地或经小电阻接地的电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。5 过负荷。6油面降低。7变压器油温过高、绕组温度过高、油箱压力过高、产生瓦斯或冷却系统故障。
对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设下列保护作为主保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器，并应符合下列规定：电压为10kV及以下、容量为10MV•A以下单独运行的变压器，应采用电流速断保护；电压为10kV以上、容量为10MV•A及以上单独运行的变压器，以及容量为6.3MV•A及以上并列运行的变压器，应采用纵联差动保护；容量为10MV•A以下单独运行的重要变压器，可装设纵联差动保护；电压为10kV的重要变压器或容量为2MV•A及以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜采用纵联差动保护；容量为0.4MV•A及以上、一次电压为10kV及以下，且绕组为三角一星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的电流速断保护。
在进行设计时，国内和国外的图纸画法差异较大，如图所示：
图1 国际工程变压器保护图纸
Fig.1 Transformer protection drawing of international Engineering
图2 国内工程变压器出线柜图纸
Fig.2 Transformer switchgear drawing of domestic Engineering
国际工程的图纸在保护模块中，较清晰的标示了所需要的保护，如：50是过流瞬断保护；51是反时限过流保护；51N、51G是接地过流保护；50N是接地过流瞬断保护；87T是变压器差动保护等。从而实现变压器的保护，保证电力系统的安全、稳定运行。国内项目一般只是简单地提到要采用保护模块，但回路具体应用了哪些保护却不能体现。对于电流互感器，国际工程的图纸清楚的标示了变比、二次侧容量、精度等级、具体作用。图中CL-X电流互感器信号引至上一级保护模块，与上一级差动保护的互感器线圈共同用于变压器的差动保护。这样，每个互感器的线圈的具体作用非常清晰，就不会出现国内图纸中互感器线圈数量混乱等问题。总体来看，国际工程的图纸较国内详细。
4 总结
电力变压器是电力系统中的重要设备，其安全运行关系到整个电力系统能否连续稳定地工作。熟悉国内外规范，合理进行保护配置，提高设计精度，可以降低工程成本，保证系统安全稳定运行。
参考文献：
[1] GB 1094.1-2013 电力变压器 第1部分 总则【s】.北京：中国标准出版社2013.
[2] GB 1094.2-2013 电力变压器 第2部分 温升【s】.北京：中国标准出版社2013.
[3] GB 1094.3-2003 电力变压器 第3部分 绝缘水平绝缘试验和外绝缘空气间隙【s】.北京：中国标准出版社2003.
[4] GB 1094.4-2003 电力变压器 第4部分 电力变压器和电抗器的雷电冲击和操作冲击试验导则【s】.北京：中国标准出版社2003.
[5] GB 1094.5-2008 电力变压器 第5部分 承受短路的能力【s】.北京：中国标准出版社2008.
[6] GB 1094.11-2007 电力变压器 第11部分 干式变压器【s】.北京：中国标准出版社2007.
[7] GB/T 6451-2015 油浸式电力变压器技术参数和要求【s】.北京：中国标准出版社2015.
[8] GBT50062-2008 电力装置的继电保护和自动装置设计规范【s】.北京：中国计划出版社2008.
[9] IEC/60076.1-2011 Power transformer Part 1 General【s】.IEC 2011.
[10] IEC/60076.2 -2011 Power transformer Part 2 Temperature rise for liquid-immersed transformer【s】.IEC 2011.
[11] IEC/60076.3-2013 Power transformer Part 3 Insulation levels，dielectric tests and external clearances in air【s】.IEC 2013.
[12] IEC/60076.5-2006 Power transformer Part 5 Ability to withstand short circuit【s】.IEC 2006.
[13] IEC/60076.11-2004 Power transformer Part 11 Dry-type transformers【s】.IEC 2004.
论文作者:王志罗
论文发表刊物:《电力设备》2017年第34期
论文发表时间:2018/5/2
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