電力變壓器繼電保護裝置設(shè)計

陜西高智電力咨詢有限公司 李 俊

電力變壓器繼電保護裝置設(shè)計

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隨著我國經(jīng)濟的不斷發(fā)展，電力工業(yè)也迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模也越來越大。但是由于電網(wǎng)的密集程度越來越大，變壓器作為電力系統(tǒng)的主要部件，其負荷也越來越大。電力變壓器的故障也時有發(fā)生。電力變壓器故障會影響電力系統(tǒng)的正常運行，從而影響人們的日常用電。因此，對電力變壓器的常見故障進行分析，并設(shè)計合理的繼電保護裝置，對于保證居民用電額穩(wěn)定性具有重要作用。

一、電力變壓器故障分析

在實際工作中，電力變壓器發(fā)生故障的變現(xiàn)是多種多樣的，如，冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，引起溫度過高；變壓器郵箱漏油，負荷超過額定容量，使得油面降低；由于電壓不在正常狀況下運行，使得變壓器的額定工作磁密接近其飽和磁密，使得過勵磁故癉發(fā)生，引起鐵芯過熱使絕緣老化等。總的來說，電力變壓器故障分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。

1.內(nèi)部故障。內(nèi)部故障是指電力變壓器內(nèi)部發(fā)生的問題。如，電力變壓器高側(cè)或者低側(cè)繞組間的短路、匝間短路、中性點接地系統(tǒng)的繞組單相接地短路、鐵芯燒壞等問題。內(nèi)部故障具有很大的危險性，故障處的電流會燒毀絕緣繞組，甚至是鐵芯，嚴重時還會導致變壓器爆炸。

2.外部故障。外部故障是指發(fā)生在電力變壓器外部的故障，常見的有：絕緣套管和引出線短接、接地短路等。在實際工作中，要根據(jù)變壓器的容量來確定裝設(shè)合適性能的繼電保護器。變壓器要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。由于變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系，因此，要選擇合適的機電保護裝置，以保證電力變壓器的正常工作。

二、電力變壓器器繼電保護設(shè)計方案

針對電力變壓器的常見故障，應采取有效的措施，保證電力變壓器的正常工作，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。具體來說，可以從以下幾個方面做起。

1.變壓器的瓦斯保護。瓦斯保護是指油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，將產(chǎn)生大量的熱能，使油分解出可燃性氣體，向油枕（儲油柜）方向流動。當流速超過氣體繼電器的簽定值時，氣體繼電器的擋板就會受到?jīng)_擊，使斷路器跳閘，從而避免事故擴大。特別的， 對于油浸式變壓器都應裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯保護能夠很靈敏迅捷發(fā)出跳閘信號，需要注意的是，瓦斯保護會因為外部的一些小的擾動發(fā)生錯誤判斷，所以不能把瓦斯保護當做唯一的保護方案。

2.變壓器的差動保護。變壓器的差動保護是按照電流循環(huán)設(shè)計的。它主要應對變壓器繞組內(nèi)部或者是引出線上的各種短路故障。變壓器差動保護工作原理如下：如果變壓器正常工作時，差動繼電器和互感器間的電流差值幾乎為0，差動保護動作不會發(fā)生，如果變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障時，差動繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器電流之和，這時的短路電路比較大，繼電器會迅速發(fā)生保護動作，切斷故障。差動保護作為電氣設(shè)備的主要保護措施，一直擁有靈敏反應快、選擇性好的特點，得到了廣泛應用。

3.電力變壓器的過電流保護。電力變壓器的過電流保護一般作為后備保護設(shè)置，根據(jù)變壓器的容量和短路電流的情況不同可分為3種保護。第一種是過電流保護，當電流超過預定最大值所發(fā)生的保護設(shè)備，它常用于降壓變壓器。第二種是復合電壓啟動的電流保護。當過電流保護不能夠起到保護作用時可采用這種保護。第三種是負序電流的過電流保護，它常適用于容量較大的升壓變壓器。

4.電力變壓器的負荷保護。所謂過負荷保護是指在電路中，當回路電流超過過負荷保護裝置預設(shè)值時，過負荷保護裝置自動斷開電流回路，從而起到保護有效負載的作用。在實際應用中，通常采用電流繼電器與單相線路相連，它的保護動作一般有延遲或者是延遲跳閘。

三、電力變壓器繼電保護裝置設(shè)計注意事項

1.電力變壓器在整個電力系統(tǒng)中具有不可替代的作用，不論是在設(shè)計，制造還是在運行中，都要確保變壓器的安全性和穩(wěn)定性，尤其是變壓器的熱穩(wěn)定性，更應引起足夠的重視。

2.要向制造廠商索要電力變壓器流過故障電流的大小和允許時間的關(guān)系曲線，以確保變壓器在運行中的熱穩(wěn)定性，從而確保電力系統(tǒng)的正常運行。

3.要根據(jù)造商提供的電力變壓器繞組流過故障電流和時間的關(guān)系曲線，采用合適的保護措施，確保流過變壓器電流的穩(wěn)定性。

4.電力變壓器差動保護的范圍應包括低壓側(cè)開關(guān)，以防低壓側(cè)開關(guān)故障對變壓器的熱穩(wěn)定構(gòu)成威脅。

5.在設(shè)計電力變壓器的繼電保護裝置是，采用新的計算機技術(shù)，可以設(shè)置較多的過流保護段，使各側(cè)的過流保護能有相對較快的延時段；也有利于跳變壓器各側(cè)開關(guān)，特別是中、低壓側(cè)保護跳變壓器各側(cè)開關(guān)的保護段變壓器盡快脫離故障點。

四、結(jié)論

電力變壓器對于電力系統(tǒng)的正常運行具有重要作用，加強電力變壓器繼電保護裝置的設(shè)計，可以提升電力變壓器的穩(wěn)定性，從而保證電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性。