電力變壓器故障類型與繼電保護方式研究

左榮

【摘要】電力變壓器在電力系統中扮演著重要的角色，由于它出現故障的幾率較低，且結構比較穩定，為了確保供電系統的流暢運作，就要根據變壓器的容量、電壓狀況來配套一個相應的繼電保護裝置。本文將通過自己的工作經驗，詳細的介紹變壓力故障類型與保護電力變壓器的方法。

【關鍵詞】電力變壓器 繼電保護 故障 差動保護 瓦斯保護

隨著我國電力工業的成熟，電網范圍也在逐漸增加，電網也越來越墨跡。電力變壓器時時刻刻都要接受來自外界的負荷，尤其是來自電力系統短路故障的負荷。所以，電力變壓器在工作時偶爾會出現故障，進而影響了整個系統的正常運作。一旦電力變壓器出現故障，那么電力系統就會受到干擾，甚至停運，尤其是容量較大的變壓器故障，對系統的影響力更甚。

1電力變壓器的故障類型

正常情況下，電力變壓器會出現2種故障，一是油箱內部故障；二是外部故障。在變壓器油箱內部以及高壓/低壓側繞組間出現的短路、匝間短路等現象就叫做油箱內部故障。變壓器內部故障更具危害性，該故障會引發電弧現象，不但會少燒壞鐵芯，還會干擾絕緣性，同時因為溫度上升，絕緣材料和變壓器油會生產氣體，大量的氣體充斥在油箱內，極可能引發爆炸事故，因此繼電保護裝置要有極快的反應速度，這樣才能盡快切斷電路。發生在變壓器繞組引出線與絕緣套管上的故障就叫做油箱外部故障。

除了上述兩種故障，還有一些其余的故障，比如由于外部接地短路出現的過電流和過電壓現象以及由于變壓器外部相間短路出現的過電流現象；由于負荷過重而出現過負荷現象；由于漏油而出現的故障等。另外，若使用的變壓器容量較大，那么在其運作的時，由于磁通密度與鐵芯的飽和磁通密度是相似的，一旦出現過電壓或低頻率現象，那么就會出現勵磁故障。以上種種故障均會燒壞繞組、鐵芯以及其他金屬部件，影響變壓器的絕緣性。

2電力變壓器繼電保護方式

2.1變壓器的差動保護

利用比較變壓器高壓側與低壓側的電流狀況和相位就能完成差動保護。把變壓器高壓側與低壓側的電流互感器在正常情況下進行“環流接線”。挑選高壓側與低壓側的互感器電流做比較，使比較結果與變壓器的電壓比相同。在變壓器正常運作時，差動繼電器里的電流與兩側電流互感器二次電流的差值是一樣的，均為零，此時差動繼電器無反應，不會產生保護作用。一旦變壓器內部出現故障，上述的差值就會造短路電流故障，其大于繼電器電流，繼電器開始運作，就會自動切斷電流，啟動保護動作。

可以說，所有的電器設備都離不開差動保護，它具有靈活、反映速度快、通用性強的特點。目前，發電機、電抗器、電動機以及母線上均設有差動保護。

2.2變壓器的瓦斯保護

如果變壓器內部出現了特大故障，比如漏油、匝間短路、線圈斷線、絕緣性弱化、油面降低、局部鐵芯燒壞等時，差動保護或是其它保護都將會失效，只有瓦斯保護能起作用。所以，處理變壓器油箱內部故障的主要方式便是瓦斯保護。

瓦斯保護的運作是基于氣體繼電器完成的，它位于連接變壓器油箱與油枕的導油管理。氣體繼電器有兩種類型：一是“輕瓦斯”，用于反映油箱內的異常狀況和小型故障；二是“重瓦斯”，用于反映變壓器特大故障。輕瓦斯會生產信號，使操作人員在第一時間發現并進行處理；重瓦斯會切斷變壓器的斷路器。瓦斯保護反映之后，要將生產的氣體排放干凈，并采樣研究，由氣體的顏色、分量、化學成分和可燃性開研究引發故障的原因。

瓦斯保護具有反映速度快、靈活的特點，且易于操作，裝置過程不是很復雜。唯一的不足就是自能反映油箱內部的故障。因此要有針對性的選擇瓦斯保護，它不具備通用性，在使用時要與其他保護來配套使用。

2.3變壓器的后備過流保護

變壓器后備保護是變壓器的兩側母線、路線遠后備和自己的近后備。對于雙繞組變壓器而言，要在主電源兩側裝置后備保護，結合主線的狀態，保護可維持一段或兩段時間，這樣就能在特定時間內盡量控制故障的擴散，使其有足夠的時間去跳開變壓器的斷路器。

對于三繞組便也器與自耦變壓器而言，其主電源側測和主符合側要裝置后備保護。主電源側有兩段保護時間，這樣就能在出現故障時盡快跳開斷路器，主負荷側的保護只作用于本側。如果以上保護無法在第一時間跳開斷路器，那么就要每側都裝置一個后備保護。每一側的保護都要按照自身實際狀況來添加方向元件。

2.4變壓器的過負荷保護

正常情況下，變壓器過負荷的三相都是對稱的，所以只用在一相上裝置一個保護裝置即可，并利用延時來發送信號。而雙繞組變壓器則要將保護裝置安裝在主電源側。如果是繞組容量一樣的單側電源三繞組降壓變壓器，那么就要將保護裝置安裝在電源側；如果容量不一樣，就要在繞組容量最小的一側安裝保住裝置。對于兩側均有電源的三繞組降壓變壓器和聯絡變壓器來說，其每一側均要安裝保護裝置；如果只有一側有電源，那么就要將保護裝置安裝在發電機一側或無電源一側；如果三側均有段元，那么每一側都要安裝保護裝置。

3結語

變壓器在電力系統里扮演著極其重要的角色，它可以有效的防范故障，降低故障影響，增強系統性能，能夠保障供電系統的穩定性和流暢性。為了防止變壓器故障影響到供電系統的正常運作，就要在變壓器中安裝相應的保護設備，并設置好有關的參數，這樣才能最大限度的發揮電力系統的作用。

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