谈地铁供电系统中的变压器保护及故障解决

摘要：随着不断加快的社会发展节奏，城市轨道交通不断的发展，人们之间的距离也在不断被拉近。地铁供电系统对我国轨道交通的发展起到至关重要的作用，其中变压器在地铁供电系统中占有重要的地位，因此地铁供电系统中变压器的保护和故障处理就显得尤为重要。文章就地铁供电系统中变压器常见的故障进行深入分析，并提出变压器的保护试验与解决措施，为地铁供电系统的工作人员提供技术参考，为人们的出行提供更加安全的保障。

关键词：地铁供电系统；变压器保护；油箱；电流速断保护；纵联差动保护；瓦斯保护；过电流保护

中图分类号：TM862 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）01-0070-03

随着城市化进程的加快，人们出行的交通方式也逐渐发生了改变。如今，便捷的交通工具拉近了人与人之间的距离，让我们的生活节奏更加欢快。交通工具的发展至今经历了漫长的变化过程，从传统的畜力交通工具到近代的人力交通工具，再到现代高速发达的机械交通工具，这经过了一个个转变的发展过程，尤其是现代交通工具凝聚了众多科学家的心血。

1地铁供电系统概述

地铁作为一种现代交通工具，其运行的动力来源是电能。供电系统具备经济合理、运行灵活安全、操作方便、供电可靠等原则，此外，在接线方式上还应该具有发展的可能性。地铁供电系统作为供电系统的一个子系统，也必须符合这样的原则。另外，地铁中的辅助设备，如排水、通风、防灾警报、照明、信号、通信、自动扶梯、空调等，都必须依靠电力系统供电才能得以运行。变压器作为供电系统中各级电压变换的装置，对于整个电力系统来说是一个不可或缺的组成部分，因此对变压器的维护也就显得尤为重要。

2地铁供电系统中变压器的常见故障

油箱外部故障和油箱内部故障是变压器故障的两种类型。变压器油箱外部最常见的故障有油箱外部接地故障、套管与引线处产生各种相间短路等。而变压器油箱内部常见故障主要包括三种情况：单相接地短路、绕组的匝间短路和相间短路。对变压器来讲，油箱内部故障具有极大的危害性，铁芯和绕组会被油箱内部故障引起的高温电弧烧毁。不仅如此，变压器油绝缘也会由于油箱内部故障导致受热分解，进而产生大量气体，从而导致变压器油箱爆炸，其后果不堪设想。

3地铁供电系统中变压器的保护

3.1电流速断保护与纵联差动保护

我们通过对变压器安装电流速断保护或者纵联差动保护，来解决变压器中性点直接接地电网侧绕组和引线接地短路、引出线和绕组造成的相间短路以及绕组匝间短路等故障。一般来说，电流速断保护应安装在过流时限大于0.5s的10MVA以下变压器；纵联差动保护应安装在10MVA及以上单独运行的变压器和6.3MVA以上并列运行的变压器。纵联差动保护包括在暂态情况下、稳态情况下、带制动特性的差动保护。纵联差动保护反应被保护变压器流出电流和隔断流入的相量差。

3.2瓦斯保护

变压器保护中的瓦斯保护是指改变变压器油箱内部气体的流动速度和数量对变压器进行保护，防止变压器出现各种故障。我们需要对户内的0.4MVA以上变压器和户外0.8MVA及以上的油浸式变压器安装瓦斯保护装置，从而解决变压器油箱内部各种油面降低和短路故障等问题。瓦斯保护的优点主要有灵敏度高、动作迅速、接线安装简单，可以直接反映变压器油箱内部发生的各种故障。不能直接反映油箱以外的引出线及套管等部位上发生的故障是瓦斯保护最主要的缺点。因此，作为变压器的主要保护措施之一的瓦斯保护，与纵联差动保护相互补充、相互配合，及时有效地解决变压器的各种故障问题。

3.3过电流保护

变压器保护中的过电流保护主要作为纵联差动、瓦斯保护的后备保护措施，一般安装在反应外部相间短路引起的过电流问题。为满足灵敏度要求，可安装低压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、过电流保护、负序过电流保护以及阻抗保护，选用较大的反应相间短路电流而造成的过电流保护作为变压器的后备保护措施。

3.4过励磁保护

在变压器保护中安装过励磁保护是为了解决变压器中的过励磁问题。由于励磁涌流造成的冲击电流存在的时间很短，因此其对变压器伤害不大，此外，励磁涌流有可能引起变压器的纵联差动保护动作。显而易见，我们不宜多次连续合闸来对变压器进行充电，因为绕组间的机械力作用会因为大电流的多次冲击而逐渐造成其固定物松动，引起故障。

3.5零序电流保护

变压器保护中的零序电流保护可以作为变压器相邻元件短路的后备保护和主保护的后备保护措施，主要是为了解决反应大接地电流系统外部接地短路的问题。一般来说，零序电流保护主要安装在110kV以上的中性点直接接地系统中的电力变压器。如果大接地电流系统发生接地短路的故障，此时系统中变压器中性点接地的位置和台数直接影响到零序电流的大小和分布。

4解决地铁供电系统中变压器故障的措施

通过大量的实例分析以及对运营中的故障进行研究发现，在平时的监测中严格按照规章制度办事，加大巡查力度，加强维护变压器设备，可以完全避免地铁供电系统中变压器的部分故障。只要做到平时工作细致，我们的工作人员富有责任心，完全可以消灭变压器中萌芽状态的故障。对供电系统中变压器故障的解决措施如下：

4.1定期清理配电变压器上的污垢

在监测过程中，如果发现配电变压器上存在污垢，要立即采取一定的防污措施。对变压器外面的检查要注意检查套管接地是否良好，有无脱焊、断线、断裂现象，有无闪络放电，并且要定期遥测接地电阻和及时安装套管防污帽。

4.2保持完好的避雷器装置

要对避雷器装置进行定期预防性试验，可以减少由于雷击谐振而引起的过电压损坏变压器的可能性，从而及时更换不符合标准的避雷器装置。由于变压器的上层有较多电感设备，所以我们要控制油温和控制100kVA以上容量，一般变压器的上层油温在85℃以下，最高不得超过95℃。上层油温在不超过允许值，日负荷系数小于1的情况下，可以按正常过负荷的规定运行，但是变压器必须不能长时间过负荷运行，避免发生故障。

4.3严格检查螺杆的转动情况

在拆装配电变压器过程中，务必要严格检查和处理发现的螺杆转动情况，要在确认螺杆无转动情况后，变压器才能投入正常的运行中。此外，工作人员还要合理选择二次侧导线的接线方式。为了减少变压器的氧化发热，增大导电能力与接触面积，工作人员要在接触面上涂导电膏。

4.4平衡三相电压

如果变压器的三相电压发生严重失衡，将导致变压器无法运行，甚至将导致更加严重的后果。所以要定期检查三相电压是否平衡，如果发现已经失衡，应立即采取调整措施。此外，必须同时经常检查呼吸器内的干燥剂颜色有无发生变化，如呼吸器内的干燥剂已经失效，要及时更换干燥剂；检查变压器的温度、油色、油位；检查变压器油箱有无渗漏现象。

4.5保持变压器三相负载平衡运行

如果不能保持变压器三相负载平衡运行，将会造成变压器三相电流的不平衡，与此同时，变压器的三相电压也将达不到平衡状态。对于三相负载不平衡运行的变压器，应视为最大电流的负荷，应将变压器的负荷在三相间重新分配。

5结语

地铁工程中最重要的系统之一就是地铁供电系统，它的任务主要是提供地铁列车和各种辅助设备的电能。地铁供电系统是否安全，直接关系着运营人员、乘客、设备、行车等多个方面的安全。因此，对地铁供电系统中的变压器的保护就显得尤为重要。除了上面所说的对变压器故障的监测、保护和故障解决措施之外，加强科技的创新以及提高工作人员的技术水平，都是保障地铁供电系统得以发展的重要力量。

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作者简介：王志宏（1984-），男，广东深圳人，深圳市地铁集团有限公司助理工程师，研究方向：电器工程及其自动化。

（责任编辑：周琼）