論電力變壓器的繼電保護

李剛

【摘 要】電力系統的安全運行是保證各項事業發展的重要保證，但是電力變壓器在運行中往往會出現很多故障，這對電力系統會造成重要影響。如果大大容量變壓器受損，對系統而言可以說是十分可怕的。隨著我國科技的不斷進步，電力系統對繼電保護的要求也越來越高，如何提高繼電保護裝置的功能，是擺在我們面前的重要課題。

【關鍵詞】繼電保護；電力變壓器；運行

1.電力變壓器的常見故障和非正常運行狀態

繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側的單相接地短路；繞組的匝間短路；外部短路引起的過電流；中性點直接接地系統中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負荷；油面降低；變壓器溫度過高或油箱壓力升高或冷卻系統故障。

2.電力變壓器繼電保護裝置的配置原則

（1）針對變壓器內部的各種短路及油面下降應裝設瓦斯保護，其中輕瓦斯瞬時動作于信號，重瓦斯瞬時動作于斷開各側斷路器。

（2）應裝設反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器。

（3）對由外部相間短路引起的變壓器過電流，根據變壓器容量和運行情況的不同以及對變壓器靈敏度的要求不同，可采用過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護或阻抗保護作為后備保護，帶時限動作于跳閘。

（4）對110kV及以上中性點直接接地的電力網，應根據變壓器中性點接地運行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設零序電流保護和零序電壓保護，帶時限動作于跳閘。

（5）為防御長時間的過負荷對設備的損壞，應根據可能的過負荷情況裝設過負荷保護，帶時限動作于信號。

（6）對變壓器溫度升高和冷卻系統的故障，應按變壓器標準的規定，裝設作用于信號或動作于跳閘的裝置。

3.繼電保護的特點

3.1可靠性

配置的合理、質量技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證繼電保護的可靠性。220kV及以上電網的所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當其中一套繼電保護裝置或任一組斷路器失控時，能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器控制故障。

3.2靈敏性

靈敏性是指設備或線路發生金屬性短路時，保護裝置的靈敏系數應有一定的水平。對于110kV線路，考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求，通常來說其最末一段零序電流保護的電流暫定值不應大于300A（一次值）。

3.3 速動性

速動性是指為提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等，保護裝置應盡快地切除短路故障。一般從裝設速動保護（如高頻保護、差動保護）、充分發揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。

3.4 電變器保護措施

（1）瓦斯保護。瓦斯保護是反應變壓器油箱內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。瓦斯繼電器是構成瓦斯保護的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。氣體繼電器的兩個輸出觸點為：一個是反映變壓器內部反常情況或較小故障的“輕瓦斯”；另一個反映出嚴重故障的“重瓦斯”。輕瓦斯起信號作用，能使操作人員迅速發現情況并盡快處理；重瓦斯用于跳開變壓器各側斷路器。瓦斯保護動作后，操作人員應從排氣口將氣體進行收集并分析。保護的原因和故障性質，將根據氣體的顏色、數量、化學成分等來決定。

（2）過負荷保護。通常情況下，變壓器過負荷是三相對稱的，故保護裝置只采用一只電流繼電器接于一相上，并且經一定時間延長動作于信號。雙繞組變壓器，過負荷保護應裝在主電源側。單側電源三繞組降壓變壓器，若三側繞組容量相同，過負荷保護裝在電源側；若三側繞組容量不相同，則只有電源側和繞組容量較小的一側裝設過負荷保護。兩側電源的三繞組降壓變壓器或聯絡變壓器，三側均裝設過負荷保護。

（3）過勵磁保護。對于高壓側為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞，故需裝設過勵磁保護。 [科]

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