變壓器非電量保護(hù)是為保障變壓器的安全可靠運(yùn)行而通過(guò)非電量反映的故障動(dòng)作或發(fā)信的保護(hù)，一般是指保護(hù)的判據(jù)不是電量，而是非電量，變壓器的非電量保護(hù)包括有變壓器的瓦斯保護(hù)、油溫度保護(hù)、油位保護(hù)、繞組溫度、壓力釋放、冷卻裝置故障保護(hù)和報(bào)警等。

一、瓦斯保護(hù)

1、瓦斯保護(hù)是油變壓器主保護(hù)，這是因?yàn)樽儔浩鞯碾娏勘Ｗo(hù)(差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、零序保護(hù)等)對(duì)變壓器內(nèi)部故障是不靈敏的。這主要是內(nèi)部故障一般是從匝間短路開(kāi)始的，短路匝內(nèi)部的故障電流雖然很大，但反映到線(xiàn)電流卻不大，只有當(dāng)故障發(fā)展到多匝短路或?qū)Φ囟搪窌r(shí)保護(hù)裝置才能切除電源，這時(shí)的故障的嚴(yán)重性已經(jīng)擴(kuò)大。因此電量保護(hù)不能作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)。

2、安裝在變壓器上面那個(gè)圓圓的儲(chǔ)油箱是變壓器油枕。油枕是用于變壓器的一種儲(chǔ)油裝置，當(dāng)變壓器油的體積隨著油溫的變化而膨脹或縮小時(shí)，油枕起到儲(chǔ)油和補(bǔ)油作用，能保證郵箱內(nèi)充滿(mǎn)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(nèi)，利用變壓器內(nèi)部故障而使油分解產(chǎn)生氣體或造成油流涌動(dòng)時(shí)，使瓦斯繼電器的接點(diǎn)動(dòng)作，接通指定的控制回路，并及時(shí)發(fā)出信號(hào)告警(輕瓦斯)或啟動(dòng)操作機(jī)構(gòu)自動(dòng)切除變壓器(重瓦斯)。簡(jiǎn)單地說(shuō)就是一個(gè)集氣盒和一個(gè)擋板。

瓦斯保護(hù)不僅能反映變壓器油箱和內(nèi)部各種故障，而且能反映出差動(dòng)保護(hù)反映不出來(lái)的不嚴(yán)重的匝間短路，和任何繼電器不能發(fā)覺(jué)的鐵芯故障及其內(nèi)部進(jìn)入空氣等。因此瓦斯繼電器可以準(zhǔn)確靈敏的動(dòng)作于變壓器的內(nèi)部故障，是名副其實(shí)主變的主保護(hù)。

3、瓦斯保護(hù)一般分為輕瓦斯和重瓦斯兩類(lèi)。

(1)、輕瓦斯：變壓器內(nèi)部過(guò)熱?；蚓植糠烹?，使變壓器油油溫上升，產(chǎn)生一定的氣體，匯集于繼電器內(nèi)，使得瓦斯繼電器一組接點(diǎn)導(dǎo)通，產(chǎn)生輕瓦斯信號(hào)。

簡(jiǎn)單地說(shuō)就是油箱內(nèi)部產(chǎn)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(gè)腔體的液面就下降，然后上面那個(gè)浮子跟著液面下降，上面的接點(diǎn)閉合，就報(bào)警了。

(2)、重瓦斯：變壓器內(nèi)產(chǎn)生嚴(yán)重短路時(shí)，會(huì)產(chǎn)生大量氣體對(duì)變壓器油產(chǎn)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(dòng)作于跳閘。

4、以下瓦斯繼電器的國(guó)標(biāo)：

根據(jù)《GB/T6451-2008——油浸式變壓器技術(shù)參數(shù)和要求》規(guī)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(dá)到250mL~300mL或油速在整定范圍內(nèi)時(shí)，應(yīng)分別接通相應(yīng)的接點(diǎn)。

瓦斯繼電器的整定主要依照現(xiàn)行《JB/T9647-1999——?dú)怏w繼電器》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。25型瓦斯繼電器內(nèi)集氣量在250mL以下時(shí)，信號(hào)節(jié)點(diǎn)應(yīng)接通，50/80型瓦斯繼電器在集氣量達(dá)到250mL~300mL時(shí)，信號(hào)節(jié)點(diǎn)應(yīng)接通。瓦斯繼電器重瓦斯工作模式主要依靠對(duì)不同流速實(shí)現(xiàn)整定。流速整定主要是根據(jù)不同的瓦斯繼電器口徑進(jìn)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(jié)點(diǎn)應(yīng)接通。

5、瓦斯繼電器還有一個(gè)功能就是可以監(jiān)測(cè)液面的功能，顯示液面下降輕瓦斯發(fā)出報(bào)警，然后降的太多，重瓦斯就跳閘。

6、有載調(diào)壓變壓器有2個(gè)儲(chǔ)油箱，有載調(diào)壓裝置一個(gè)，主變本體一個(gè)，它們是互相分開(kāi)的。因此需要對(duì)它們都設(shè)置瓦斯保護(hù)，所以有載瓦斯保護(hù)和本體瓦斯保護(hù)本質(zhì)都是一樣的，只是保護(hù)的對(duì)象不同。

二、溫度保護(hù)

對(duì)于常用的油浸式變壓器，其實(shí)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(duì)于運(yùn)行的變壓器絕緣壽命就主要取決于熱效應(yīng)。適宜的運(yùn)行溫度對(duì)延長(zhǎng)變壓器的使用壽命極為重要。因此，需要對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)、控制，保障變壓器的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

溫度保護(hù)是一種用于檢測(cè)設(shè)備或系統(tǒng)溫度的繼電保護(hù)方法。通常由溫度傳感器、邏輯單元和執(zhí)行機(jī)構(gòu)及相應(yīng)的溫度閉鎖回路等組成。主要是通過(guò)溫度傳感器對(duì)變壓器的溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)控制，并發(fā)出警報(bào)信號(hào),提醒操作人員及時(shí)處理問(wèn)題。先了解一下變壓器溫度監(jiān)測(cè)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(guò)高會(huì)導(dǎo)致變壓器油迅速劣化，絕緣紙老化速度加快，最終導(dǎo)致變壓器內(nèi)部絕緣損壞，發(fā)生如短路等嚴(yán)重故障。所以需要監(jiān)測(cè)變壓器油頂溫度，當(dāng)油溫過(guò)高的時(shí)，及時(shí)發(fā)出報(bào)警或者跳閘信號(hào)，提醒維護(hù)人員及時(shí)處理。

溫度計(jì)有兩支指針，有實(shí)時(shí)溫度測(cè)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(diào)節(jié)鈕連接在一起;紅色指針為黑色指針走過(guò)的歷史最高溫度。當(dāng)溫度上升時(shí)，黑色指針會(huì)推動(dòng)紅色指針，并將其推到最高溫度的指示位，當(dāng)黑色指示針?lè)祷氐臅r(shí)候紅色指針不返回;這樣，我們可通過(guò)紅色指針的讀數(shù)，得知黑色指針走過(guò)的歷史最高溫度(顯示該溫度計(jì)所達(dá)到的最高溫度，具有重要意義) 。

此類(lèi)溫度計(jì)屬于壓力式溫度計(jì)，主要有壓力包(彈性元件為波紋管)、毛細(xì)管、溫包組成。當(dāng)壓力式溫度計(jì)量安裝于變壓器測(cè)溫點(diǎn)后，溫包整個(gè)浸于被測(cè)變壓器油中。當(dāng)被測(cè)變壓器油溫度發(fā)生變化時(shí)，溫包內(nèi)介質(zhì)體積隨之線(xiàn)性變化。這個(gè)體積增量通過(guò)毛細(xì)管的傳遞使波紋管產(chǎn)生一個(gè)相對(duì)應(yīng)的線(xiàn)性位移量。這個(gè)位移量經(jīng)機(jī)構(gòu)放大后便可指示被測(cè)變壓器的油溫并驅(qū)動(dòng)微動(dòng)開(kāi)關(guān)輸出電信號(hào)。當(dāng)溫度指示達(dá)到設(shè)定定值時(shí)，保護(hù)裝置就會(huì)發(fā)出告警信號(hào)或者啟動(dòng)/停止風(fēng)機(jī)、超溫跳閘(為防止誤動(dòng)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(jì)(以下簡(jiǎn)稱(chēng)繞溫計(jì))是一種使用熱模擬測(cè)量技術(shù)的儀表。簡(jiǎn)單的說(shuō)，繞溫計(jì)并不能直接測(cè)量繞組的溫度，它是通過(guò)測(cè)量變壓器頂層的油溫T?，再施加一個(gè)變壓器負(fù)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(diǎn)的溫度。

變壓器繞組溫度計(jì)的測(cè)量原理：

1、當(dāng)變壓器不帶負(fù)荷時(shí)，頂部油溫和繞溫相同，繞溫計(jì)的溫包內(nèi)有感溫介質(zhì)，當(dāng)油溫變化時(shí)，感溫介質(zhì)的體積也隨之變化，通過(guò)毛細(xì)管的傳遞，使表內(nèi)的測(cè)量元件發(fā)生相應(yīng)的偏移，實(shí)現(xiàn)了繞溫測(cè)量。

2、當(dāng)變壓器帶負(fù)荷時(shí)，此時(shí)繞溫高于油溫，繞溫計(jì)除了通過(guò)溫包測(cè)量油溫外，還需要接入變壓器套管CT，通過(guò)取得與負(fù)荷成正比的電流，然后經(jīng)過(guò)電流匹配器調(diào)整后，在電熱元件上產(chǎn)生熱量，使指示指針偏移，近似得到繞組對(duì)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(gè)以上的溫度計(jì)?

早期變壓器一般只安裝一只溫度計(jì)，近幾年變壓器油面溫度計(jì)一般安裝兩只，主要對(duì)于容量較大的變壓器，油箱內(nèi)空間較大，變壓器的發(fā)熱和散熱也是不均勻的，在變壓器內(nèi)不同的區(qū)域，溫度相差可能較大，為了安全起見(jiàn)，需要較準(zhǔn)確地測(cè)出變壓器的油溫，所以有時(shí)在變壓器的長(zhǎng)軸兩端各設(shè)個(gè)信號(hào)溫度計(jì)來(lái)檢測(cè)其油溫，以確保變壓器更安全地運(yùn)行。這樣也可當(dāng)其中一只溫度計(jì)故障，由于一時(shí)無(wú)法安排停電處理，而無(wú)法監(jiān)測(cè)變壓器的油面溫度。

三、冷卻器全停保護(hù)

1、冷卻器全停保護(hù)是一種用于檢測(cè)變壓器冷卻系統(tǒng)故障的繼電保護(hù)方法。當(dāng)冷卻器發(fā)生故障或停止運(yùn)行時(shí)，變壓器的溫度可能會(huì)升高，導(dǎo)致變壓器損壞。冷卻器全停保護(hù)通過(guò)監(jiān)測(cè)冷卻水的流量或者溫度來(lái)檢測(cè)冷卻系統(tǒng)的故障。當(dāng)檢測(cè)到異常時(shí)，冷卻器全停跳閘回路接通。保護(hù)裝置會(huì)觸發(fā)警報(bào)或跳閘。

2、現(xiàn)代電廠(chǎng)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(lái)保護(hù)變壓器，時(shí)間一般為20分鐘，這跟變壓器油溫和繞組溫度無(wú)關(guān)。強(qiáng)油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，當(dāng)冷卻系統(tǒng)故障切除全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負(fù)載運(yùn)行 20min。如 20min 后頂層油溫尚未達(dá)到 75℃，則允許上升到 75℃，但在這種狀態(tài)下運(yùn)行的最長(zhǎng)時(shí)間不得超過(guò) 1h。達(dá)到整定值后非電量保護(hù)動(dòng)作于全停。

3、變壓器冷卻器全停如何處理

(1)、及時(shí)匯報(bào)領(lǐng)導(dǎo)，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(yīng)立即設(shè)法恢復(fù)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(yīng)檢查備用電源是否正常，如果正常，應(yīng)立即到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)將備用電源開(kāi)關(guān)合上。

(4)、當(dāng)發(fā)生電纜頭熔斷故障而造成冷卻器停運(yùn)時(shí)，可直接在站用電配電室將故障電源開(kāi)關(guān)拉開(kāi)。若備用電源自投不成功，可到現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)將備用電源開(kāi)關(guān)合上。

(5)、若主電源(或備用電源)開(kāi)關(guān)跳閘，同時(shí)備用電源開(kāi)關(guān)自投不成功時(shí)，則手動(dòng)合上備用電源開(kāi)關(guān)，若合上后再跳開(kāi)，說(shuō)明公用控制回路有明顯的故障，這時(shí)，應(yīng)采取緊急措施(合上事故緊急電源開(kāi)關(guān)或臨時(shí)接入電源線(xiàn)避開(kāi)故障部分)。

(6)、若是控制回路小開(kāi)關(guān)跳閘，可試合一次，若再跳閘，說(shuō)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(dòng)投入回路或電源投入控制操作回路故障，則應(yīng)該改為手動(dòng)控制備用電源投入或直接手動(dòng)操作合上電源開(kāi)關(guān)。

(8)、若故障難以在短時(shí)間內(nèi)查清并排除，在變壓器跳閘之前，冷卻器裝置不能很快恢復(fù)運(yùn)行，應(yīng)作好投入備用變壓器或備用電源的準(zhǔn)備。

(9)、冷卻器全停的時(shí)間接近規(guī)定(20分鐘)，且無(wú)備用變壓器或備用變壓器能不帶全部負(fù)荷時(shí)，如果上層油溫未達(dá)75℃(冷卻器全停的變壓器)，可根據(jù)領(lǐng)導(dǎo)命令，暫時(shí)解除冷卻器全停跳閘回路的壓板，繼續(xù)處理問(wèn)題，使冷卻裝置恢復(fù);若變壓器上層沖溫上升，超過(guò)70℃時(shí)或雖未超過(guò)75℃但全停時(shí)間已達(dá)1小時(shí)未能處理好，應(yīng)投入備用變壓器，轉(zhuǎn)移負(fù)荷，故障變壓器停止運(yùn)行。

四、油壓超速保護(hù)

1、變壓器速動(dòng)油壓保護(hù)，是指在變壓器短路或過(guò)載時(shí)，為了保護(hù)變壓器不被損壞，通過(guò)速動(dòng)油壓繼電器來(lái)控制動(dòng)作;其利用油箱內(nèi)由于事故造成的動(dòng)態(tài)壓力增速來(lái)動(dòng)作的。當(dāng)油位或油壓力達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，開(kāi)關(guān)動(dòng)作，將變壓器斷電，避免事故發(fā)生。

2、保護(hù)測(cè)量和啟動(dòng)元件:突發(fā)壓力繼電器(速動(dòng)油壓繼電器)

動(dòng)作原理:利用油箱內(nèi)由于事故造成的動(dòng)態(tài)壓力增速(油壓變化量)來(lái)動(dòng)作的。油壓增長(zhǎng)速度越快，動(dòng)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(dòng)油壓繼電器反應(yīng)靈敏，動(dòng)作精確，迅速發(fā)出信號(hào)并切斷電源。如果在變壓器上安裝速動(dòng)油壓繼電器，一旦內(nèi)部發(fā)生惡性短路故障，可防止油箱爆炸。

3、變壓器正常運(yùn)行時(shí)，因速動(dòng)油壓繼電器安裝位置低于變壓器油面線(xiàn)，繼電器油室與變壓器油箱連通，正常情況下速動(dòng)油壓繼電器不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，油室內(nèi)壓力突然上升，當(dāng)上升速度超過(guò)一定數(shù)值，壓力達(dá)到動(dòng)作值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出信號(hào)并切斷電源使變壓器退出運(yùn)行。在繼電器內(nèi)部裝有平衡器。通過(guò)平衡器的作用，當(dāng)變壓器內(nèi)部壓力由于非故障原因緩慢增長(zhǎng)，但低于一定數(shù)值時(shí)，壓力開(kāi)關(guān)不會(huì)動(dòng)作。

五、防爆保護(hù)

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(chǎn)生的氣體,產(chǎn)生的過(guò)壓力，通過(guò)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(fā)生。

2、保護(hù)測(cè)量和啟動(dòng)元件:變壓器壓力釋放閥

動(dòng)作原理:壓力釋放閥可使變壓器在油箱內(nèi)部發(fā)生故障、壓力升高至壓力釋放閥的開(kāi)啟壓力時(shí)，壓力釋放閥在2ms內(nèi)迅速開(kāi)啟，使變壓器油箱內(nèi)的壓力很快降低。當(dāng)壓力降到關(guān)閉壓力值時(shí)，壓力釋放閥便可靠關(guān)閉，使變壓器油箱內(nèi)永遠(yuǎn)保持正壓，有效地防止外部空氣、水份及其他雜項(xiàng)進(jìn)入油箱。

3、壓力釋放閥的特性

(1)、快速開(kāi)啟性能。

(2)、自動(dòng)復(fù)位功能。

(3)、自動(dòng)發(fā)信功能。

4、壓力釋放閥的釋壓能力

壓力釋放閥是機(jī)械式的泄壓裝置。為適應(yīng)變壓器全密封運(yùn)行的特殊性 ，釋放口徑只能達(dá)到130mm，此口徑的壓力釋壓閥設(shè)計(jì)泄壓能力只能保護(hù)變壓器內(nèi)故障壓力速率低于15kPa/ms時(shí)的故障產(chǎn)生的壓力，故障壓力速率超過(guò)此限值易造成變壓器油箱損壞。