探討電力變壓器的繼電保護設計

【摘要】我國的電力事業隨著我國的經濟建設快速發展而飛速前進。不斷擴大的電力設施以及日益復雜的電力網絡都給人們的日常生產和生活帶來了極大地方便。變壓器室電力系統中一種極為重要的裝置，但是電力變壓器在運行的過程中總會出現這樣那樣的故障，破壞了電力系統的正常運行。為了保證我國電力系統的順利運作，很有必要對電力變壓器的繼電保護裝置進行優化設計。本文就如何優化設計電力變壓器的繼電保護裝置進行了簡要的闡述。

【關鍵詞】電力變壓器；繼電保護；優化設計；保護措施

1.前言

在現代化的社會里，我們的日常生活離不開電，發電廠產生的電通過輸送電路到達用戶，而電的輸送卻是與電力變壓器息息相關的。電力變壓器廣泛用于現實生活中如機床、照明、電器、機械電子、醫療設備等。電力變壓器由于各種人為的或者環境的因素，在使用過程中會發生故障，對我們的日常生活造成不良的影響。因此優化設計電力變壓器的繼電保護裝置，保障電力的順利運行就有著很重要的現實意義。

2.常見的電力變壓器故障

電力變壓器由于各種人為的或者環境的因素，在使用過程中難免會產生這樣那樣的故障。廣義的說常見的變壓器故障分為兩種類型。第一種類型是內部故障，這種故障主要發生在電力變壓器的油箱里面；第二種類型是外部故障，這種類型的故障在油箱外部比較常見，常發生在絕緣套管及其引出線上。在故障發生時，前者要切除變壓器可以依靠差動保護動作以及瓦斯；而后者一般只能由差動保護動作實現。在故障發生的情況下，利用瓦斯和差動保護等的速動保護切除故障變壓器，變壓器的動穩定性則是設備是否損壞的主要因素。

如果電力變壓器的故障發生在兩側母線及其相連的間隙時，若故障設備的保護裝置保護拒動或者故障設備未配保護，如低壓側母線保護等，這種情況下切除故障變壓器只能靠變壓器后備保護動。此時由于故障造成的過量電流就可能通過變壓器一段時間，這是因為電力變壓器的后備保護帶具有延時性。在過量電流通過的時間段內，變壓器的熱穩定性則是設備否損壞主要決定因素。

電力變壓器在故障發生的情況下依然工作屬于不正常的工作狀態，會對電力設備造成很大的損害，如設備周圍的絕緣材料迅速老化導致電力設備的某些零部件熱量過高。因此為了保護電力設備，在電力變壓器發生故障時應及時將其切除避免其他故障的發生。

3.電力變壓器繼電保護的原理

在電力變壓器發生故障時，主要表現為電流增加、電壓降低以及電壓和電流間的相位發生變化。繼電保護的原理就是根據電力變壓器正常運行時與故障發生時的電流、電壓參數差別而進行工作的[1]。例如，電流保護的繼電保護是根據電流增大工作的；電壓保護的繼電保護是根據電壓降低工作的；而阻抗類型的繼電保護工作是根據電壓和電流比值的變化進行的；差動保護類型的繼電保護特點是利用電力設備各端電流大小和相位的差別而進行工作等。

4.電力變壓器繼電保護的特點

4.1具有高可靠性

電力變壓器的繼電保護裝置的工作特點決定了繼電保護裝置的高可靠性，這需要對繼電保護裝置進行有合理的設計配置以保證繼電保護的優良性能，此外，在運行過程中進行合理的維護與管理也是很有必要的。在電力系統中，方法庫和數據倉庫是繼電保護裝置所采用的信息管理技術，這不僅方便對保護系統進行維護和升級，而且在繼電保護裝置運行時，整個信息管理系統為集中于網絡中心的數據庫和規則庫，簡言之就是集中式的運輸，比傳統分散式的傳輸更具有優勢[2]。具備了這樣的繼電保護系統，個別有問題的客戶工作站就不會對整個電力系統造成不良的影響。

4.2具有強實用性

針對繼電保護裝置的電力變壓器，當在實際生活中電力變壓器產生了故障，繼電保護能夠針對實際產生的故障通過使用和共享二次部分中的各類數據有效的解決[3]。由于這種繼電保護設備能夠根據實際情況統計數據和分析系統，這就對工作人員的操作起到了非常實用的作用，具有很強的適用性。

4.3具有便于操作性

當前的電力變壓器的繼電保護裝置都能與變電站的微機監控系統有通信聯系。“繼電保護裝置能實現與變電站的微機監控系統聯系溝通是保護裝置具備串行通信的能力，這樣就能通過遠程監控對整個電力變壓器的繼電保護裝置進行實時監控，保障了繼電保護系統的可操作性，進而使電力系統更為安全的運行[4]?！?/p>

5.變壓器繼電保護的設計

電力變壓器的繼電保護裝置是變壓器的安全衛士，對變壓器的工作具有監督的作用，并能將發生故障的電力變壓器及時切除。因此，對電力變壓器的繼電保護裝置進行優化設計具有非常重要的現實意義，具體措施可以分為以下幾個方面：

A.針對電力變壓器的繼電保護裝置，其中的瓦斯保護可以用于第一類故障即在變壓器油箱內部發生的故障。另外瓦斯保護也可以用于變壓器郵箱內油面降低的情況。對于0.4×106VA及以上車間內油浸式變壓器和0.8×106VA 及以上油浸式變壓器，我們均應對其裝備瓦斯保護。

B.針對電力變壓器的繼電保護裝置，反應變壓器內部短路、套管及引出線等第二類故障，設置縱聯差動保護。故障產生時可瞬時切斷電力變壓器兩側的斷路器。

（1）對 6.3×106VA 以下并列運行以及廠用變壓器的變壓器，和1×107VA 以下單獨運行以及廠用備用變壓器的變壓器，為了實現繼電保護，如果后備保護動作延遲的時間大于0.5s，我們應裝設電流速斷裝置在此設備上。

（2）應裝設縱聯差動保護在6.3×106VA 以下并列運行以及廠用變壓器的變壓器，和1×107VA 以下單獨運行以及廠用備用的變壓器的變壓器，還有2×106VA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器設備上。

（3）應裝設雙重縱聯差動保護與高壓側電壓為320kV及以上變壓器以實現繼電保護。

（4）發電機變壓器組是整個電力傳輸的起點，因此我們應對其繼電保護裝置進行嚴格的設計以保證電力的順利傳輸。具體實施分為以下幾個方面：a）. 單獨的縱聯差動保護可以裝設與變壓器和發電機之間有斷路器的情況；b）.對于變壓器和發電機之間沒有斷路器的情況，共用縱聯差動保護可以裝設與1×108VA及以下變壓器與發電機組；共用縱聯差動保護和單獨縱聯差動保護同時裝設1×108VA 以上發電機。

C.反應變壓器對稱過負荷保護。

過負荷保護使用與的情況如下：

（1）當數臺4×105VA 及以上的變壓器并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，可根據實際情況裝設過負荷保護；

（2）過負荷保護裝置也可以用于繞組變壓器和自耦變壓器，過負荷保護在這種情況下應接于一相電流上，帶時限動作于信號。此時當變壓器設備發生故障而無人進行值守，過負荷保護就可以斷開部分負荷甚至動作于跳閘。

6.結語

總之，電力變壓器在我國的電力傳輸中占據著極為重要的地位。由于認為或者環境等各種因數，電力設備在運行過程中難免會發生這樣那樣的故障，破壞電力的供應。因此，優化電力變壓器的繼電保護設備，對于電力系統的順利運作具有非常重要的意義，可以滿足我們對電力的日常需求，推動我國電力事業的發展與進步。

【參考文獻】

[1]黃婷君.試論電力變壓器繼電保護設計[J].科技信息，2010，（15）：35-36.

[2]趙洪梅.電力變壓器的繼電保護[J].電力與能源，2008，（34）：55-57.

[3]王攀.電力變壓器繼電保護設計[J].供配用電，2009，（04）：202-231.

[4]何超.探討電力系統中變壓器的繼電保護措施[J].大科技科技天地，2011，（18）：270-271.