繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用

繆玉生 肖虎

摘 要：電力變壓器是電力系統中關鍵設備，其運行的可靠性關系著整個電力系統運行的安全與穩定。當變壓器發生故障時，電力系統就會受到安全威脅，這不僅會給電力企業造成很大的設備及經濟損失，還會影響電網的穩定及供電可靠性。繼電保護技術在變壓器故障處理中的正確應用，能夠提高變壓器運行可靠性。文章通過對變壓器電氣量配置情況以及故障情況分析，探討繼電保護技術在變壓器故障解決中的具體應用，供有關人員參考。

關鍵詞：繼電保護技術；變壓器故障解決；應用

變壓器是電力系統中的關鍵設備，其運行的質量對整個電力系統具有重要的影響。當變壓器發生故障時，保護裝置拒動或者不能快速切除故障，可能造成變壓器不同程度的損壞，甚至燒毀。針對變壓器出現的的大部分故障類型，目前都有較完善的保護措施。由于變壓器工作原理的限制，有時斷路器以及電壓互感器故障不能夠及時的消除，這就對變壓器故障快速切除造成很大的影響。

1 變壓器電氣量保護配置

根據《繼電保護及安全自動裝置技術規程》要求，變壓器保護不僅要配置以差動保護以及非電量保護為主的變壓器內部保護，還需要配置反應變壓器外部及內部相間及接地的后備保護，切實保證變壓器運行的安全與穩定運行。

1.1 差動保護

諧波制動原理差動保護：主要元件包括異常判定元件、諧波制動元件以及其它元件等等。差動保護的具體過程分為以下幾步：（1）啟動元件包括差流越限元件以及差流突變量元件等。當差流發生突變或越限，超過差流啟動門檻電流時，差動保護就會被啟動，如果差動電流比整定值高時，差動元件就會動作；（2）對于差動元件來說，就是在變壓器發生較為嚴重的故障時，會將變壓器的各側開關自動斷開；（3）對于諧波元件，主要應用的變壓器發生空投情況時，能夠有效的防止勵磁電流影響的保護誤動；（4）TA判別元件，其作用是在運行過程中判斷回路情況，發生異常時發出告警，可通過控制元件來決定是否需要閉鎖保護。

波形識別原理的差動保護：波形識別原理差動保護與諧波制動原理相比，主要區別在于二次諧波方面。波形差動元件主要是通過波形算法，在變壓器發生空載時，將合閘生成的故障電流以及勵磁電流進行有效區分。空載合閘造成的變壓器內部故障，波形差動保護會在極短的時間內啟動。

主變差動保護范圍：各側電流互感器之間設備，當保護設備內部故障發生時，會將主變變壓器各側的斷路器跳開。

1.2 非電量保護

反應變壓器內部故障，主要由本體瓦斯氣體保護、調壓瓦斯氣體保護、本體壓力釋放保護、有載調壓壓力釋放保護、繞組溫度高保護、油位異常保護等。

1.3 后備保護

作為主變差動保護及主變各側母線連接元件的后備保護。通常設置反應相間故障的相間阻抗保護、復合電壓方向過流保護；反應接地故障零序方向過流保護。

變壓器運行的過程中會發生各種各樣的故障，同時會伴隨著電流急劇升高、電壓急劇降低，由于受到主變抗阻的影響，當中（低）壓側發生故障，也會對高壓側的電壓造成影響，對高壓側復合電壓閉鎖啟動造成一定影響。為了保證在變壓器故障發生時，保護裝置能夠迅速啟動，應該合理的設置后備保護，確保中（低）壓側發生故障不會造成高壓側后備保護拒動。

2 變壓器故障分析

電力變壓器在投運操作及正常運行時出現內、外部故障，以差動保護、非電量保護為主的變壓器內部保護及反應變壓器外部、內部相間及接地的后備保護均可以正確動作。但在主變中（低）壓側流變及斷路器之間發生故障時存在動作盲區。

主變盲區故障產生原因：電力變壓器在投運操作及正常運行時，如果在中（低）壓側流變及斷路器之間發生故障，主要是短路故障，由于故障點在差動保護保護范圍之外，差動保護無法啟動，主變中（低）后備保護感受到中（低）壓側母線的電壓下降及中（低）壓側保護電流會增大，中（低）壓側后備保護可正確動作跳開中（低）壓側斷路器，但故障點依然存在，而在變壓器高壓側，由于主變阻抗很大，高壓側電壓變化可能并不明顯，雖然主變高壓側電流發生急劇變化，但高壓側復合電壓閉鎖不能開放高后備保護，高壓側的復合電壓過流保護不能動作，變壓器故障由于不能及時有效的切除，最終導致變壓器損毀。

3 繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用

3.1 主變高壓側后備保護改進方法

因為在中（低）壓側流變及斷路器之間發生故障時主變中（低）后備保護能靈敏感受到中（低）壓側母線的電壓下降，故在主變高壓側后備保護中增加復合電壓“或”門電路，讓主變高壓側后備保護的復合電壓閉鎖條件由高壓側復合電壓、中壓側復合電壓、低壓側復合電壓經邏輯門“或”的關系輸出，有效解決高壓側復合電壓過流保護不能動作問題。中（低）后備保護復合電壓可只取本側壓變電壓。

3.2 實際運行過程中問題的解決措施

在變壓器實際應用過程中，由于運行方式存在差異，所以常常會發生保護拒動或誤動，這就必須采取有效的針對性措施。對于兩圈或三圈變壓器來說，如果變壓器處于運行狀態，但中或低壓側壓變可能處于停用狀態，雖然加裝了防止中或低壓側發生死區故障導致高壓側后備保護拒動的復合電壓閉鎖“或”門電路，但在中（低）壓側壓變檢修或二次斷線時中（低）壓側復合電壓是開放的，這就容易引起高壓側后備保護誤動，所以還應在相應位置上加設各側壓變退出壓板，在某側壓變檢修退出時投入此側壓變退出壓板，讓此側復合電壓在復合電壓閉鎖“或”門電路不起作用，確保主變保護穩定及可靠。

4 結束語

隨著我國社會經濟的快速發展，電力事業得到了長足的發展，社會各行各業的生產活動都離不開電力系統的支持，對電力需求量也逐漸的增多。這就使得電網規模逐漸的擴大，對電網運行質量要求也越來越高。變壓器是電力系統中關鍵的設備之一，對電力系統的運行保護有著關鍵的作用。因此，需要在原來的變電運行系統中，除了原有的繼電保護設備外，增設復合電壓閉鎖“或”門電路輔助判據，通過對變壓器外部接線以及內部邏輯判據，有效的消除變壓器故障，保證電力系統安全穩定的運行。

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