配電變壓器繼電保護設計

周海鯤

【摘要】 變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重的影響，因此需要根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設性能良好，工作可靠的繼電保護裝置，本文對針對變壓器的故障進行分析，并對一般配電變壓器的繼電保護進行了保護方式設計和保護裝置的方案配置。

【關鍵字】 變壓器 故障 保護

電能與國民經濟各部門和人民生活關系密切。供電的中斷或不足，將直接影響生產，造成人民生活混亂。隨著現(xiàn)代社會對電網供電可靠性的要求的不斷提高，就需要我們繼電保護裝置發(fā)揮更重要的作用，針對系統(tǒng)出現(xiàn)的故障能及時切除，確保電網的安全、穩(wěn)定、經濟的運行。

一、配電變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)

配電變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設備，它的故障對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的元件。因此，必須根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。

變壓器故障可分為油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路、鐵心燒損等。油箱內部故障對變壓器來說是非常危險的，高溫電弧不僅會燒毀繞組和鐵芯，而且還會使變壓器油絕緣受熱分解產生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴重后果。變壓器油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路和接地短路。

二、配電變壓器的保護方式

根據(jù)變壓器型號及運行條件選用合適的繼電保護措施，并對保護裝置進行合理的整定，變壓器就能安全的運行。

對于上述故障和不正常工作狀態(tài)，根據(jù)DL4OO-91《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》的規(guī)定，變壓器應裝設如下保護：（1）為反應變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內0.4MVA以上變壓器應裝設瓦斯保護。（2）為反應變壓器繞組和引出線的相間短路，以及中性點直接接地電網側繞組和引線接地短路及繞組匝間短路，應裝設縱差保護或電流速斷保護。對于6.3MVA及以上并列運行變壓器和10MVA及以上單獨運行變壓器，以及6.3MVA及以上的廠用變壓器，應裝設縱差保護。對于IOMVA以下變壓器且其過電流時限大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。當靈敏度不滿足要求時（2MVA及以下變壓器）宜裝縱差保護。（3）為反應外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱差保護（或電流速斷保護）的后備，應裝設過電流保護。例如，復合電壓起動過電流保護或負序過電流保護。（4）為反應大接地電流系統(tǒng)外部接地短路，應裝設零序電流保護。

2.1 配電變壓器瓦斯保護

瓦斯保護是變壓器內部故障的主要保護元件，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發(fā)生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同。瓦斯保護是利用反應氣體狀態(tài)的瓦斯繼電器來保護變壓器內部的故障。

在瓦斯保護繼電器內，上部是一個密封的浮筒，下部是一塊金屬擋板，兩者都裝在有密封的水銀接點。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉。在正常運行時，繼電器內充滿油，浮筒浸在油內，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。當變壓器內部發(fā)生輕微故障時，氣體產生的速度較緩慢，氣體卜升至儲油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點閉合，接通延時信號，這就是所謂的“輕瓦斯”；當變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，則產生強烈的瓦斯氣體，油箱內壓力瞬時突增，產生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使水銀觸點閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。重瓦斯動作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴大，起到保護變壓器的作用。

2.2 配電變壓器縱聯(lián)差動保護

縱聯(lián)差動保護是反應被保護變壓器各端流入和流m電流的相量差。由于配電變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱聯(lián)差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等。在保護范圍內故障時，流入差回路的電流為短路點的短路電流的二次值，保護動作。縱聯(lián)差動保護動作后，跳開變壓器兩側斷路器。由此可知，要實現(xiàn)變壓器的縱差動保護，就必須適當?shù)剡x擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與送電線路的縱差動保護不同的。

配電變壓器繼電保護的實現(xiàn)和配電網的安全、穩(wěn)定、經濟運行是堅強電網建設的重要內容之一。作為供配電環(huán)節(jié)的重要設備組件，無論是城市低壓配電網變壓器，還是工業(yè)用戶供用電網配電變壓器，其運行的經濟性和保護的可靠性、便捷性，都是相關企業(yè)和用戶實現(xiàn)安全生產和節(jié)能減排目標的前提條件。