變壓器非電量保護

變壓器非電量保護是為保障變壓器的安全可靠運行而通過非電量反映的故障動作或發信的保護，一般是指保護的判據不是電量，而是非電量，變壓器的非電量保護包括有變壓器的瓦斯保護、油溫度保護、油位保護、繞組溫度、壓力釋放、冷卻裝置故障保護和報警等。

一、瓦斯保護

1、瓦斯保護是油變壓器主保護，這是因為變壓器的電量保護(差動保護、電流速斷保護、零序保護等)對變壓器內部故障是不靈敏的。這主要是內部故障一般是從匝間短路開始的，短路匝內部的故障電流雖然很大，但反映到線電流卻不大，只有當故障發展到多匝短路或對地短路時保護裝置才能切除電源，這時的故障的嚴重性已經擴大。因此電量保護不能作為變壓器內部故障的主保護。

2、安裝在變壓器上面那個圓圓的儲油箱是變壓器油枕。油枕是用于變壓器的一種儲油裝置，當變壓器油的體積隨著油溫的變化而膨脹或縮小時，油枕起到儲油和補油作用，能保證郵箱內充滿油。油枕的裝備，使得變壓器與空氣的接觸面大大減少，并且從空氣中吸收的水分、灰塵和氧化后的油垢都沉淀在油枕的底部的沉積器中，從而大大減緩了變壓器油的劣化速度。而本體瓦斯繼電器就是安裝在變壓器的油箱和油枕之間的管道內，利用變壓器內部故障而使油分解產生氣體或造成油流涌動時，使瓦斯繼電器的接點動作，接通指定的控制回路，并及時發出信號告警(輕瓦斯)或啟動操作機構自動切除變壓器(重瓦斯)。簡單地說就是一個集氣盒和一個擋板。

瓦斯保護不僅能反映變壓器油箱和內部各種故障，而且能反映出差動保護反映不出來的不嚴重的匝間短路，和任何繼電器不能發覺的鐵芯故障及其內部進入空氣等。因此瓦斯繼電器可以準確靈敏的動作于變壓器的內部故障，是名副其實主變的主保護。

3、瓦斯保護一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類。

(1)、輕瓦斯：變壓器內部過熱?；蚓植糠烹?，使變壓器油油溫上升，產生一定的氣體，匯集于繼電器內，使得瓦斯繼電器一組接點導通，產生輕瓦斯信號。

簡單地說就是油箱內部產生氣體，氣體密度低上升積聚到瓦斯繼電器頂部，然后頂部那個腔體的液面就下降，然后上面那個浮子跟著液面下降，上面的接點閉合，就報警了。

(2)、重瓦斯：變壓器內產生嚴重短路時，會產生大量氣體對變壓器油產生沖擊，使得一定的油沖向繼電器的擋板，使得瓦斯繼電器重瓦斯動作于跳閘。

4、以下瓦斯繼電器的國標：

根據《GB/T6451-2008——油浸式變壓器技術參數和要求》規定，800kVA及以上的變壓器宜裝有氣體繼電器。氣體繼電器的集氣量達到250mL~300mL或油速在整定范圍內時，應分別接通相應的接點。

瓦斯繼電器的整定主要依照現行《JB/T9647-1999——氣體繼電器》行業標準進行。25型瓦斯繼電器內集氣量在250mL以下時，信號節點應接通，50/80型瓦斯繼電器在集氣量達到250mL~300mL時，信號節點應接通。瓦斯繼電器重瓦斯工作模式主要依靠對不同流速實現整定。流速整定主要是根據不同的瓦斯繼電器口徑進行整定的。一般是油流沖向油枕的速度為1.0-1.2m/s跳閘節點應接通。

5、瓦斯繼電器還有一個功能就是可以監測液面的功能，顯示液面下降輕瓦斯發出報警，然后降的太多，重瓦斯就跳閘。

6、有載調壓變壓器有2個儲油箱，有載調壓裝置一個，主變本體一個，它們是互相分開的。因此需要對它們都設置瓦斯保護，所以有載瓦斯保護和本體瓦斯保護本質都是一樣的，只是保護的對象不同。

二、溫度保護

對于常用的油浸式變壓器，其實際使用壽命主要決定于固體絕緣的壽命。決定絕緣老化速度的主要是溫度、水和氧氣;而對于運行的變壓器絕緣壽命就主要取決于熱效應。適宜的運行溫度對延長變壓器的使用壽命極為重要。因此，需要對變壓器的溫度進行監測、控制，保障變壓器的安全穩定運行。

溫度保護是一種用于檢測設備或系統溫度的繼電保護方法。通常由溫度傳感器、邏輯單元和執行機構及相應的溫度閉鎖回路等組成。主要是通過溫度傳感器對變壓器的溫度進行實時監測,并根據監測結果對變壓器進行保護控制，并發出警報信號,提醒操作人員及時處理問題。先了解一下變壓器溫度監測的部件--變壓器油溫表和繞溫表。

1、變壓器溫度繼電器

油浸式變壓器的油溫過高會導致變壓器油迅速劣化，絕緣紙老化速度加快，最終導致變壓器內部絕緣損壞，發生如短路等嚴重故障。所以需要監測變壓器油頂溫度，當油溫過高的時，及時發出報警或者跳閘信號，提醒維護人員及時處理。

溫度計有兩支指針，有實時溫度測量的黑色指針，還有指示最高溫度的紅色指針，紅色指針在儀表透鏡上與調節鈕連接在一起;紅色指針為黑色指針走過的歷史最高溫度。當溫度上升時，黑色指針會推動紅色指針，并將其推到最高溫度的指示位，當黑色指示針返回的時候紅色指針不返回;這樣，我們可通過紅色指針的讀數，得知黑色指針走過的歷史最高溫度(顯示該溫度計所達到的最高溫度，具有重要意義) 。

此類溫度計屬于壓力式溫度計，主要有壓力包(彈性元件為波紋管)、毛細管、溫包組成。當壓力式溫度計量安裝于變壓器測溫點后，溫包整個浸于被測變壓器油中。當被測變壓器油溫度發生變化時，溫包內介質體積隨之線性變化。這個體積增量通過毛細管的傳遞使波紋管產生一個相對應的線性位移量。這個位移量經機構放大后便可指示被測變壓器的油溫并驅動微動開關輸出電信號。當溫度指示達到設定定值時，保護裝置就會發出告警信號或者啟動/停止風機、超溫跳閘(為防止誤動作一般不接入)等，就起到了變壓器溫度控制的作用。

2、繞組溫度繼電器

變壓器繞組溫度計(以下簡稱繞溫計)是一種使用熱模擬測量技術的儀表。簡單的說，繞溫計并不能直接測量繞組的溫度，它是通過測量變壓器頂層的油溫T?，再施加一個變壓器負荷電流變化的附加溫升△T，由此二者之和T=T?+△T即可模擬繞組的最熱點的溫度。

變壓器繞組溫度計的測量原理：

1、當變壓器不帶負荷時，頂部油溫和繞溫相同，繞溫計的溫包內有感溫介質，當油溫變化時，感溫介質的體積也隨之變化，通過毛細管的傳遞，使表內的測量元件發生相應的偏移，實現了繞溫測量。

2、當變壓器帶負荷時，此時繞溫高于油溫，繞溫計除了通過溫包測量油溫外，還需要接入變壓器套管CT，通過取得與負荷成正比的電流，然后經過電流匹配器調整后，在電熱元件上產生熱量，使指示指針偏移，近似得到繞組對油的溫升，再加上頂層油溫，所得溫度即為繞組的最熱溫度。

3、為什么變壓器要裝兩個以上的溫度計?

早期變壓器一般只安裝一只溫度計，近幾年變壓器油面溫度計一般安裝兩只，主要對于容量較大的變壓器，油箱內空間較大，變壓器的發熱和散熱也是不均勻的，在變壓器內不同的區域，溫度相差可能較大，為了安全起見，需要較準確地測出變壓器的油溫，所以有時在變壓器的長軸兩端各設個信號溫度計來檢測其油溫，以確保變壓器更安全地運行。這樣也可當其中一只溫度計故障，由于一時無法安排停電處理，而無法監測變壓器的油面溫度。

三、冷卻器全停保護

1、冷卻器全停保護是一種用于檢測變壓器冷卻系統故障的繼電保護方法。當冷卻器發生故障或停止運行時，變壓器的溫度可能會升高，導致變壓器損壞。冷卻器全停保護通過監測冷卻水的流量或者溫度來檢測冷卻系統的故障。當檢測到異常時，冷卻器全停跳閘回路接通。保護裝置會觸發警報或跳閘。

2、現代電廠采用的變壓器，一般磁阻較小，所以只有大型變壓器才采用冷卻器全停跳閘的方式來保護變壓器，時間一般為20分鐘，這跟變壓器油溫和繞組溫度無關。強油循環風冷變壓器，當冷卻系統故障切除全部冷卻器時，允許帶額定負載運行 20min。如 20min 后頂層油溫尚未達到 75℃，則允許上升到 75℃，但在這種狀態下運行的最長時間不得超過 1h。達到整定值后非電量保護動作于全停。

3、變壓器冷卻器全停如何處理

(1)、及時匯報領導，通知檢修人員，密切注意變壓器上層油溫的變化。

(2)、若兩組電源均消失或故障，則應立即設法恢復電源供電。

(3)、若一組電源消失或故障，另一組備用電源自投不成功，則應檢查備用電源是否正常，如果正常，應立即到現場手動將備用電源開關合上。

(4)、當發生電纜頭熔斷故障而造成冷卻器停運時，可直接在站用電配電室將故障電源開關拉開。若備用電源自投不成功，可到現場手動將備用電源開關合上。

(5)、若主電源(或備用電源)開關跳閘，同時備用電源開關自投不成功時，則手動合上備用電源開關，若合上后再跳開，說明公用控制回路有明顯的故障，這時，應采取緊急措施(合上事故緊急電源開關或臨時接入電源線避開故障部分)。

(6)、若是控制回路小開關跳閘，可試合一次，若再跳閘，說明控制回路有明顯故障，可按前述方法處理。

(7)、若是備用電源自動投入回路或電源投入控制操作回路故障，則應該改為手動控制備用電源投入或直接手動操作合上電源開關。

(8)、若故障難以在短時間內查清并排除，在變壓器跳閘之前，冷卻器裝置不能很快恢復運行，應作好投入備用變壓器或備用電源的準備。

(9)、冷卻器全停的時間接近規定(20分鐘)，且無備用變壓器或備用變壓器能不帶全部負荷時，如果上層油溫未達75℃(冷卻器全停的變壓器)，可根據領導命令，暫時解除冷卻器全停跳閘回路的壓板，繼續處理問題，使冷卻裝置恢復;若變壓器上層沖溫上升，超過70℃時或雖未超過75℃但全停時間已達1小時未能處理好，應投入備用變壓器，轉移負荷，故障變壓器停止運行。

四、油壓超速保護

1、變壓器速動油壓保護，是指在變壓器短路或過載時，為了保護變壓器不被損壞，通過速動油壓繼電器來控制動作;其利用油箱內由于事故造成的動態壓力增速來動作的。當油位或油壓力達到一定數值時，開關動作，將變壓器斷電，避免事故發生。

2、保護測量和啟動元件:突發壓力繼電器(速動油壓繼電器)

動作原理:利用油箱內由于事故造成的動態壓力增速(油壓變化量)來動作的。油壓增長速度越快，動作越迅速;由于油壓波在變壓器油中的傳播速度極快，所以速動油壓繼電器反應靈敏，動作精確，迅速發出信號并切斷電源。如果在變壓器上安裝速動油壓繼電器，一旦內部發生惡性短路故障，可防止油箱爆炸。

3、變壓器正常運行時，因速動油壓繼電器安裝位置低于變壓器油面線，繼電器油室與變壓器油箱連通，正常情況下速動油壓繼電器不動作。當變壓器內部發生故障，油室內壓力突然上升，當上升速度超過一定數值，壓力達到動作值時，壓力開關動作，發出信號并切斷電源使變壓器退出運行。在繼電器內部裝有平衡器。通過平衡器的作用，當變壓器內部壓力由于非故障原因緩慢增長，但低于一定數值時，壓力開關不會動作。

五、防爆保護

1、變壓器目前采用的防爆裝置有防爆管和壓力釋放閥兩種。變壓器防爆管的主要作用是防止油箱破裂。壓力釋放閥是用于釋放變壓器故障產生的氣體,產生的過壓力，通過壓力釋放閥釋放出去,確保箱體安全。防止變壓器爆炸等事故發生。

2、保護測量和啟動元件:變壓器壓力釋放閥

動作原理:壓力釋放閥可使變壓器在油箱內部發生故障、壓力升高至壓力釋放閥的開啟壓力時，壓力釋放閥在2ms內迅速開啟，使變壓器油箱內的壓力很快降低。當壓力降到關閉壓力值時，壓力釋放閥便可靠關閉，使變壓器油箱內永遠保持正壓，有效地防止外部空氣、水份及其他雜項進入油箱。

3、壓力釋放閥的特性

(1)、快速開啟性能。

(2)、自動復位功能。

(3)、自動發信功能。

4、壓力釋放閥的釋壓能力

壓力釋放閥是機械式的泄壓裝置。為適應變壓器全密封運行的特殊性 ，釋放口徑只能達到130mm，此口徑的壓力釋壓閥設計泄壓能力只能保護變壓器內故障壓力速率低于15kPa/ms時的故障產生的壓力，故障壓力速率超過此限值易造成變壓器油箱損壞。