電力變壓器故障和針對性的繼電保護(hù)探討

葉宏

摘 要：在電力系統(tǒng)中，變壓器起著極為重要的作用。如果在運行的過程中比那氬氣出現(xiàn)故障，那么就會影響到整個電力系統(tǒng)，其安全穩(wěn)定的供電就不能得到保證，本文根據(jù)工作中遇到的問題以及經(jīng)驗，對電力變壓器故障以及針對性的繼電保護(hù)方面做了相關(guān)分析與總結(jié)，并且給出了解決這類問題的具體方法，希望可以為各位同行在關(guān)于電力變壓器的故障預(yù)防以及排除方面提供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障；繼電保護(hù)

中圖分類號：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

電力系統(tǒng)的正常運行與變壓器設(shè)備有直接的關(guān)系，所以變壓器的穩(wěn)定、安全運行，是保障整個電力系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵。但是在實際的運行過程中，由于各種各樣的原因，這些原因有內(nèi)在的也有外在的，變壓器會發(fā)生故障，如果在出現(xiàn)故障時不進(jìn)行處理的話，那么就會影響整個電力系統(tǒng)的正常運行，人們的生活以及生產(chǎn)活動也會受到影響，變壓器的故障，尤其是互感器以及斷路器的故障，一定要及時的處理，本文主要從基點保護(hù)的角度出發(fā)，對故障排除的一些措施進(jìn)行簡單討論。

一、變壓器電氣量保護(hù)配置分析

為了在差動保護(hù)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步防止短路電流通過變壓器，可以增加一復(fù)合序電壓閉鎖過流保護(hù)裝置，與差動保護(hù)進(jìn)行配合，完成跳閘保護(hù)，這是在我國該方面的相關(guān)文件中明文規(guī)定的。

1差動保護(hù)

變壓器中一般都有差動保護(hù)，而差動保護(hù)一般有三種元件構(gòu)成，分別為諧波制動、差動速斷保護(hù)以及啟動等元件。另外，部分裝置中，還有一些其他的輔助元件，如異常判定元件等。諧波制動元件在差動保護(hù)中起著重要作用，主要針對變壓器在正常運行中，遇到電磁涌動時，為了防止系統(tǒng)發(fā)生誤動，對故障進(jìn)行排查的方法；差動速斷保護(hù)元件的作用就是在變壓器的運行過程中出現(xiàn)異常時，差動異常保護(hù)元件就可以根據(jù)系統(tǒng)的指令對開關(guān)進(jìn)行切斷，以達(dá)到保護(hù)變壓器的目的；而所謂的啟動元件，會在一定的情況下對保護(hù)裝置發(fā)出指令，一般是不能正常運行的變壓器，而且在更加細(xì)致的分類上，這種元件還可以分為兩種，一種是差流越限啟動元件，另一種是差流突變啟動元件，其主要原理是通過變壓器的電流連續(xù)出現(xiàn)三次突變時，系統(tǒng)就會自動啟動。另外特殊的差動保護(hù)裝置例還有一些輔助元件，如比率制動元件，該元件的特點就是靈敏度很高，其主要作用就是在變壓器的運行過程中，差動保護(hù)會由于外在故障而引起，進(jìn)行制動是該元件的主要功能，從本質(zhì)上來說，該元件就是一種保護(hù)元件。當(dāng)然，除了以上元件之外，變壓器各側(cè)相位補(bǔ)償元件也是保護(hù)的關(guān)鍵，一旦通過電流的電壓出現(xiàn)異常情況時，這種元件就可以調(diào)整二次電流相位進(jìn)行，防止母線連接側(cè)開關(guān)的誤動。

關(guān)于差動保護(hù)的原理，主要是波形對稱保護(hù)原理，該原理類似于諧波制動原理，但是還有細(xì)微區(qū)別，波形對稱保護(hù)原理是基于對稱算法的原理，在其中含有21次諧波制動。而這21次諧波可以在變壓器感應(yīng)到勵磁涌流，這樣一來，就能夠及時制止合閘，進(jìn)而也就能對變壓器的安全做出保障。而且，超低能保護(hù)能夠?qū)Χ位芈分猩婕暗降乃性Ｗo(hù)，所以，一旦差動保護(hù)出現(xiàn)故障，在這個時候，一般會干擾線路上的各種設(shè)備的正常運行，特別是高、低壓開關(guān)，干擾較為明顯，一旦出現(xiàn)這種情況，如果斷開斷路器不及時，這個時候就有可能引起令主變故障嚴(yán)重。

2后備保護(hù)

通常主變壓器的阻抗較大，這是由于其運行特點所決定的，所以，一旦主變壓器的低壓側(cè)發(fā)生了故障，那么在一般的情況下，一般不會對高壓側(cè)產(chǎn)生影響。盡管高壓側(cè)具有穩(wěn)定性，而且這種性能的保護(hù)功能行之有效，在功能上與電壓閉鎖同等，但是還有一些缺點，比如高壓側(cè)并不能對主變故障做出及時的反應(yīng)動作，所以在主變的運行過程中，一定要做好后備保護(hù)，以免高壓側(cè)開關(guān)不能對主變故障做出及時的反應(yīng)，所謂后備保護(hù)，本質(zhì)上就是利用高、低壓側(cè)復(fù)合序電壓并聯(lián)開放的方法進(jìn)行保護(hù)，使開放閉鎖回路的靈活性加大。后備保護(hù)一般采用的是復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)的形式，通常而言，這種保護(hù)形式的主要結(jié)構(gòu)為交流回路，一般采用的是本側(cè)TV斷線以及90接線。另外，后備保護(hù)還有其他的形式，如反應(yīng)單相接地故障以及零序過流保護(hù)等。通常情況下，使用交流90接線較多，多進(jìn)行零序過流保護(hù)，而當(dāng)電壓電流取自本側(cè)的TV或者是在TV出現(xiàn)斷線的時候發(fā)生此類情況，保護(hù)的方向元件就會退出。如果電壓恢復(fù)正常，那么該保護(hù)也就自然恢復(fù)正常。

除了差動保護(hù)之外，還有非電量保護(hù)，這種保護(hù)與電氣保護(hù)是完全獨立的，主要是有變壓器本體開關(guān)量的輸出信號來決定，發(fā)生此類動作時，相應(yīng)的信號繼電器及出口繼電器會被驅(qū)動，這給變壓器本體保護(hù)提高了信號知識并且增加了跳閘功能。

二、變壓器故障分析

1變壓器操作中的故障分析

日常工作中，通常在變壓器低壓側(cè)斷路器斷開的基礎(chǔ)上，進(jìn)行變壓器檢修復(fù)役的操作過程，沖擊主變一般會發(fā)生在合上高壓側(cè)斷路器時，而當(dāng)主變沖擊恢復(fù)正常后，低壓側(cè)斷路器就會自動閉合。但是如果在沖擊主變時，一旦短路故障發(fā)生在電流互感器和低壓側(cè)斷路器之間，那么在這種情況下，差動保護(hù)將會無法動作，而與此同時，高壓側(cè)后備保護(hù)的高壓側(cè)母線也無法動作開放，追其原因是由于主變阻抗較大造成的，在另外一方面，低壓側(cè)母線也不能通過并聯(lián)啟動回路，進(jìn)而開放高壓側(cè)過流保護(hù)，這是由于電壓正常引起的，這樣的結(jié)果將導(dǎo)致其不能切除故障，嚴(yán)重的時候會損壞主變。

2運行過程中出現(xiàn)的故障

在變壓器的實際運行中，如果故障發(fā)生在低壓側(cè)斷路器與電流互感器之間，出現(xiàn)這種情況，此時主變低壓側(cè)斷路器就會跳開，而這個動作就是變壓器低壓側(cè)保護(hù)發(fā)出的，這種反應(yīng)只是在低壓側(cè)母線電壓降低和電流增大的情況下才會發(fā)生的，而且所采用的方式是以較短時延動作，這樣處理的后果就是使得低壓側(cè)母線電壓恢復(fù)正常。但此時由于故障點并沒有完全隔離，所以，短路電流仍然會繼續(xù)輸送到故障點，而且其經(jīng)過線路是由高壓側(cè)母線通過主變，盡管高壓側(cè)故障電流較大，可是高壓側(cè)電壓無法可靠動作開放，造成這種情況的原因是由于主變阻抗較大，這樣也不能快速的切除故障。另外，當(dāng)變壓器受短路沖擊時，假如短路電流小而且繼電保護(hù)動作正確，這種情況下只會造成輕微的繞組變形；科室一旦假如短路電流大，而且繼電保護(hù)延時動作甚至拒動，這樣的后果就是發(fā)生很嚴(yán)重的變形，嚴(yán)重者甚至損壞繞組。對于輕微的變形，如果不及時檢修，恢復(fù)墊塊位置，那么會在多次短路沖擊后，多次累積的效應(yīng)也會損壞變壓器。因此提高變壓器抗短路能力的一項重要措施就是要診斷繞組變形程度、制訂合理的變壓器檢修周期。

三、消除主變故障的繼電保護(hù)方法

可以增加一與門電路在兩圈變壓器后備保護(hù)中，其動作邏輯為：當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器處于斷開狀態(tài)，而且同時高壓側(cè)電流大于規(guī)定值時，在這種情況下，高壓側(cè)斷路器就會按規(guī)定時間跳開。另外，可以設(shè)置一與或門電路在三圈變壓器后備保護(hù)中，其動作邏輯為：當(dāng)?shù)蛪簜?cè)斷路器或中壓側(cè)斷路器斷開，而且同時高壓側(cè)電流大于規(guī)定值時，那么在此種情況下，就會按規(guī)定時間跳高、中、低壓三側(cè)斷路器。

但是在實際的應(yīng)用中，由于運行方式存在一定的差異，保護(hù)裝置也經(jīng)常會出現(xiàn)誤判斷的現(xiàn)象，因此有必要采取對應(yīng)的措施來解決。首先，在兩圈變中，如果低壓側(cè)的開關(guān)斷路器處于檢修或者備用狀態(tài)，在這個時候應(yīng)設(shè)置一塊低壓側(cè)斷路器位置輸入壓板，這樣的處理就能防止低壓側(cè)斷路器位置變化可能引起的高壓側(cè)保護(hù)頻繁啟動。在三圈變中，除了要考慮上述問題之外，還要考慮高、中壓側(cè)斷路器處于運行狀態(tài)，但是低壓側(cè)斷路器處于熱備用狀態(tài)的情況下，可能會由于中壓側(cè)線路短路進(jìn)而引起高壓側(cè)保護(hù)過流啟動的情況，除此之外，還有在低壓側(cè)斷路器斷開位置下動作跳開高、中壓側(cè)斷路器的情況，針對上述的所有問題及情況，因此一定要注意動作時限的配合。為了避免出現(xiàn)這種情況，可以對三圈變采用改變中壓側(cè)保護(hù)邏輯和接線的方法。

結(jié)語

綜上所述，近些年來，我國的經(jīng)濟(jì)正經(jīng)歷著前所未有的變革，呈現(xiàn)出一片欣欣向榮的態(tài)勢，發(fā)展速度迅猛，隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，各行各業(yè)也在不斷地經(jīng)歷變革與創(chuàng)新，電力系統(tǒng)也是，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展一方面使得電力行業(yè)也在經(jīng)歷變革，另一方面，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展使得人們的生活水平提高，這樣就給電力行業(yè)提出了越來越高的要求，在這樣的形勢與大環(huán)境下，電力行業(yè)必須抓住機(jī)遇迎接挑戰(zhàn)。電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要組成部分，它關(guān)系著居民和企業(yè)的正常的生活用電以及生產(chǎn)用電，所以，一旦變壓器出現(xiàn)故障就會對整個電力系統(tǒng)造成一定程度的影響，進(jìn)而對居民以及企業(yè)的正常用電造成影響，所以一定要加強(qiáng)對電力變壓器的管理，本文主要對變壓器常見的故障以及相應(yīng)的解決方案進(jìn)行了描述，同時也對針對變壓器故障的繼電保護(hù)做了探討，希望可以在行業(yè)內(nèi)做出參考，是人民能正常的用電。

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