淺談電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

周迅燕

摘 要：隨著社會(huì)的快速發(fā)展，人們對(duì)電量的需求量不斷增加，這就對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性提出了更高的要求。變壓器繼電保護(hù)裝置的靈敏性和快速性對(duì)于電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性具有極為重要的意義，只有靈敏和快速的動(dòng)作，才能在故障第一時(shí)間內(nèi)做出準(zhǔn)確的反映，確保及時(shí)與正常線路隔離開(kāi)來(lái)，及時(shí)控制住故障的范圍，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運(yùn)行，確保供電的連續(xù)性和安全性。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)

1 電力變壓器的故障類型

電力系統(tǒng)運(yùn)行中，電力變壓器作為重要的設(shè)備之一，一旦發(fā)生故障則會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)正常的運(yùn)行受到影響。通常情況下，變壓器油箱內(nèi)部和外部是電力變壓器故障易發(fā)地區(qū)。外部故障通常是由于繞組引出線和絕緣套管發(fā)生相間短路或是接地短路所導(dǎo)致的。而內(nèi)部故障具有較大的危害性，由于短路和線損過(guò)程中會(huì)有電弧產(chǎn)生，同時(shí)油箱內(nèi)油在受熱情況下會(huì)有較多氣體產(chǎn)生，氣體與電弧接觸極易導(dǎo)致爆炸的發(fā)生。所以一旦電力變壓器發(fā)生故障，則需要繼電保護(hù)裝置能夠快速的反應(yīng)，準(zhǔn)確的排除故障，避免危險(xiǎn)的發(fā)生。

2 電力變壓器繼電保護(hù)裝置配置原則

繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中發(fā)揮著極其重要的作用，一旦電力系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程出現(xiàn)異常情況或是有故障發(fā)生，則斷電保護(hù)裝置則會(huì)在第一時(shí)間內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作，將故障部位或是線路進(jìn)行快速的切斷，確保將故障控制在最小范圍內(nèi)，減少由于故障而對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行所帶來(lái)的影響。所以加強(qiáng)對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行配置是十分必要的，具體配置原則包括以下幾個(gè)方面。

2.1 根據(jù)變壓器的運(yùn)行情況來(lái)采取保護(hù)裝置

對(duì)于6.3MV·A及以上的常用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器，10MV·A及以上廠備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及2MV·A及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不滿足要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)裝置。對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)裝置。

2.2 變壓器需要安裝瓦斯保護(hù)裝置

變壓器故障時(shí)危害最大的即是油箱內(nèi)部故障，往往是由于匝間短路或是絕緣受到破壞而導(dǎo)致的電弧電阻的接地短路，在這種情況下，故障點(diǎn)則會(huì)受到電流和電弧的雙重作用，從而導(dǎo)致變壓器油與其他絕緣材料在相互作用下會(huì)有大量的氣體分解出來(lái)，而這部分氣體會(huì)流向油枕的位置，一旦故障點(diǎn)擴(kuò)大，則會(huì)導(dǎo)致油迅速膨脹，從而對(duì)油枕上部帶來(lái)強(qiáng)烈的沖擊，在這種情況下，需要對(duì)變壓器進(jìn)行瓦斯保護(hù)裝置的安裝。

2.3 采取過(guò)電流保護(hù)

在對(duì)變壓器采取過(guò)電流保護(hù)時(shí)有許多種保護(hù)選擇，具體選擇時(shí)則需要在外部相間短路引發(fā)變壓器過(guò)電流采取必要的保護(hù)，采取哪種過(guò)電流保護(hù)作為后備保護(hù)，則需要根據(jù)變壓器運(yùn)行情況、容量及靈敏度的不同來(lái)進(jìn)行。

3 電力變壓器繼電保護(hù)裝置設(shè)計(jì)方案

3.1 差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流設(shè)計(jì)原則是將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常時(shí)的“環(huán)流接線”，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器（CT）的二次電流之差，它近于0，差動(dòng)繼電器不動(dòng)作，保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。即在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時(shí)，差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。由于高性能計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn)，在變壓器1套保護(hù)裝置中包含主保護(hù)、各側(cè)全部后備保護(hù)的2套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置已開(kāi)發(fā)，并得到廣泛應(yīng)用。因此，為反應(yīng)電力變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障，對(duì)高壓側(cè)電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)，達(dá)到反應(yīng)變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)各側(cè)斷路器的目的。雙重差動(dòng)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)中，當(dāng)變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之差接近于0（實(shí)際為由多種原因引起的不平衡電流，由于不平衡電流小，因此接近于0）差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，保護(hù)也不會(huì)動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點(diǎn)故障時(shí)，差動(dòng)繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之和為故障點(diǎn)短路電流，大于繼電器動(dòng)作電流，繼電器動(dòng)作，跳變壓器各側(cè)斷路器切除故障，同時(shí)發(fā)動(dòng)作信號(hào)，起到保護(hù)作用。

3.2 瓦斯保護(hù)

變壓器瓦斯保護(hù)的設(shè)置可以有效的實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器油箱內(nèi)的故障情況進(jìn)行反應(yīng)，所以對(duì)于0.8MVA及以上的油浸式變壓器則需要進(jìn)行瓦斯保護(hù)裝置的安裝，實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器的保護(hù)，雖然瓦斯保護(hù)可以對(duì)于油箱內(nèi)的一切故障都可以有效的反映出來(lái)，但卻無(wú)法對(duì)油箱外部的電路故障進(jìn)行反應(yīng)，而且一旦外部干擾因素較嚴(yán)重，則瓦斯保護(hù)也不能正確的動(dòng)作，所以為了確保變壓器的安全，則瓦斯保護(hù)裝置需要配合其他保護(hù)裝置一起來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)變壓器裝置的保護(hù)作用。

3.3 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

過(guò)電流保護(hù)是變壓器繞組過(guò)電流及差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)，所以必須進(jìn)行裝設(shè)，其設(shè)計(jì)時(shí)是需要按照變壓器啟動(dòng)電流按照最大的負(fù)荷電流來(lái)進(jìn)行整定，作為一種保護(hù)裝置，其主要在各側(cè)母線故障時(shí)能夠有效的發(fā)揮作用。

3.3.1 低壓變壓器過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

變壓器低壓側(cè)一般采用三相式三卷變壓器，高、中壓側(cè)的阻抗保護(hù)很可能對(duì)壓側(cè)短路起不到保護(hù)作用，不能滿足作為相鄰元件后備保護(hù)的要求，這時(shí)可以同時(shí)在其高、中壓側(cè)均裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)及零序方向過(guò)電流保護(hù)與間隙保護(hù)，低壓側(cè)裝設(shè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。

3.3.2 高壓變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)

過(guò)電流保護(hù)裝置通?？梢栽O(shè)置在變壓器低壓側(cè)斷路器和高壓側(cè)短路器上，這樣可以有效的保證高壓側(cè)的過(guò)電流保護(hù)對(duì)低壓側(cè)母線規(guī)定的靈敏系數(shù)的實(shí)現(xiàn)。在這種情況下，一旦低壓側(cè)母線保護(hù)停運(yùn)或是故障，則過(guò)電流保護(hù)裝置則會(huì)成為低壓側(cè)母線的主保護(hù)和后備保護(hù)。但對(duì)于非金屬性短路發(fā)生時(shí)，由于無(wú)法達(dá)到要求的靈敏度，而且整定也會(huì)延時(shí)，在這種情況下，則需要設(shè)置反時(shí)限過(guò)流保護(hù)，保護(hù)變壓器具有良好的熱穩(wěn)定性。同時(shí)還需要在低壓側(cè)或是低壓側(cè)的中性線上進(jìn)行零序電流保護(hù)的裝設(shè)，動(dòng)作電流設(shè)計(jì)不宜超過(guò)變壓器額定電流的百分之二十五。

3.3.3 負(fù)序過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

斷路器在進(jìn)行合閘時(shí)，其三相在合閘的時(shí)間上并不是一致的，是分開(kāi)進(jìn)行的，這樣就會(huì)在電力系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)有較大的負(fù)序電流產(chǎn)生，負(fù)序電流主要是由于起動(dòng)時(shí)大電流、過(guò)流過(guò)程導(dǎo)致的電流互感器不平衡及相鄰設(shè)備相間短路故障所導(dǎo)致的，為了有效的防治這種情況珠發(fā)生，則需要利用延時(shí)來(lái)避開(kāi)。這就需要在負(fù)序過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，要將其動(dòng)作時(shí)間設(shè)置大于其相鄰設(shè)備的速斷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間與斷路器的分閘時(shí)間之和，當(dāng)作為相間短路后備保護(hù)時(shí)，動(dòng)作時(shí)間也在大于相鄰設(shè)備及本設(shè)備的相間后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間。

4 結(jié)束語(yǔ)

繼電保護(hù)裝置運(yùn)行的可靠性，需要防止拒動(dòng)和誤動(dòng)作，由于電力系統(tǒng)中各種電氣設(shè)備都是由電氣線路聯(lián)系在一起的，任何一個(gè)設(shè)備出現(xiàn)故障都會(huì)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行帶來(lái)影響，所以需要準(zhǔn)確地對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行設(shè)置，并對(duì)其各項(xiàng)相關(guān)定值進(jìn)行整定，確保其能夠在故障發(fā)生的第一時(shí)間內(nèi)準(zhǔn)確動(dòng)作，確保系統(tǒng)運(yùn)行的安全，確保電廠能夠正常、可靠的運(yùn)行，為人們提供良好、穩(wěn)定的電能供應(yīng)。

參考文獻(xiàn)

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