220kV變電站變壓器運行分析以及繼電保護對策

丘品開

摘 要：在220kV變電站中，變壓器是非常重要的組成部分，它的運行情況直接關系著整個電網(wǎng)運行的安全性。220kV變壓器經(jīng)長期的運行，就會產(chǎn)生各種故障。繼電保護可以在很大程度上確保變壓器的安全，在電力系統(tǒng)中應當高度重視繼電保護裝置，為電力系統(tǒng)運行的安全性、高效性、經(jīng)濟性提供有力的保障，進而提高供電企業(yè)的社會、經(jīng)濟效益。本文簡單介紹了220kV變電站變壓器，并總結(jié)分析了220kV變電站變壓器運行繼電存在的主要問題、繼電保護措施，以期為220kV變電站變壓器的安全、穩(wěn)定運行提供一定的保障。

關鍵詞：220kV變電站；變壓器；繼電保護

中圖分類號：TM77 文獻標識碼：A

隨著我國電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，220kV變電站變壓器的運行環(huán)境也更加復雜，進而對繼電保護的要求也越來越高。然而，我國當前220kV變壓器的運行中依然存在著很多的問題，嚴重影響了供電的質(zhì)量與效率。為了保證220kV變壓器運行的安全可靠，應當充分利用繼電保護，減小變壓器發(fā)生故障的概率。

1.變壓器的主保護和后備保護的分類及其作用

1.1 變壓器主保護。主保護是滿足設備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，可以用最快的速度有選擇性地切除保護設備、線路故障的保護。

（1）差動保護。差動保護是套管引出線相間短路、變壓器內(nèi)部的保護，以及中性點直接接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路保護，還可以反應變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路。這種保護方法對繞組引起的接觸不良、變壓器內(nèi)部鐵芯過熱不能反應，當繞組匝間短路的匝數(shù)較少時也可能反應不出。

（2）瓦斯保護。這種保護方法可以反應鐵芯等部件漏油或過熱、繞組匝間短路、單相接地短路以及繞組相間短路等故障。它雖然可以反應變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，但是不能反應套管引出線的故障，所以瓦斯保護與差動保護共同組成變壓器的主保護。

1.2 后備保護

（1）零序電流保護。在中性點直接接地電網(wǎng)中運行的變壓器都裝設零序電流保護，當變壓器高側(cè)或高壓側(cè)線路發(fā)生接地時，產(chǎn)生零序電流，零序電流保護動作。這里認為變壓器低壓側(cè)繞組為三角形接線。它可作為變壓器高壓繞組引出線，母線接地短路的保護，同時還可做相鄰線路及變壓器本身主保護的后備保護。

（2）過點流保護。該種保護形式能夠視為電流速斷、氣體保護形式的后備方法，主要帶時限動作用于跳閘，通常在外部短路導致過電流的情況中應用。

（3）過負荷保護：主要應用于變壓器過載導致過電流的情況中，作用于信號，見表1。

2. 220kV變電站變壓器運行繼電存在的主要問題

2.1 運行電壓故障。220kV變電站的運行環(huán)境非常復雜，很多外界因素會影響其運行情況，導致不同的故障。在各種外界因素的影響下，會影響變壓器的輸電質(zhì)量，并導致供電電壓發(fā)生異常，倘若不能及時采取相應的解決措施，一定會對整個電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行產(chǎn)生一定的影響。比如當變壓器氣體發(fā)生異常時，就會導致信號跳躍，這樣就會致使變壓器內(nèi)部發(fā)生各種故障；如果變壓器外部發(fā)生了短路問題時，就會導致電力設備運行時的溫度上升，油面下降，影響了供電電壓的穩(wěn)定性，此外還會對變壓器造成一定程度的損壞。

2.2 變壓器繼電干擾異常。在電力系統(tǒng)中，變電站的主要作用是改變輸電線路電壓，可以將發(fā)電廠中電能輸送至較遠的地方，可以減小電能的損耗。一般情況下，對220kV變電站繼電保護產(chǎn)生影響的電磁干擾有：（1）斷電器自身產(chǎn)生故障；（2）相關工作人員與電力設備外殼接觸導致的火花放電；（3）電力系統(tǒng)自身產(chǎn)生短路問題；（4）雷擊等來自一次系統(tǒng)的干擾。以上所述的幾種幾點干擾會阻斷線路的輸電，進而使得電磁干擾源、受干擾產(chǎn)生的二次回路通過一定的方式連接起來，這樣就會產(chǎn)生連接回路，嚴重影響變壓器的供電電壓。

3. 220kV變電站變壓器的繼電保護措施

3.1 變壓器運行狀態(tài)措施。在變壓器的運行過程中，應當全方位監(jiān)控其運行情況，以便減小因變壓器外部短路故障、過負荷等引起的輸電風險，提高220kV變電站的輸電效率，并減小電網(wǎng)運行產(chǎn)生的成本。220kV變電站變壓器運行故障的保護主要有溫度信號、過流繼電、過負荷、差動與電流速斷、氣體等形式。通過這些形式的保護能夠在很大程度上檢測、控制變壓器的運行情況，為變壓器的安全運行提供提供的保障。

3.2 保護裝置。在220kV變電站變壓器的繼電保護系統(tǒng)中，繼電保護裝置是保證其順利運行的基本條件，所以應當制定相應的措施來維護繼電保護裝置，充分發(fā)揮裝置的使用性能。這就需要盡量確保裝置使用性能可以滿足系統(tǒng)實際的需求，全面掌握繼電保護裝置的運行情況，并按照其運行情況進行系統(tǒng)的分析，進而可以推算變壓器是否處于正常的運行狀態(tài)。此外，還應當借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗，引進先進的設備與技術，建立完善的繼電保護系統(tǒng)。還可以通過制定科學檢修計劃的方法，安排相關工作人員貫徹落實平時的維護、檢修工作，并按照繼電保護裝置的實際情況及時找出保護措施中的不完善之處，以便制定相應的完善策略。

3.3 防干擾保護。在變壓器繼電保護系統(tǒng)中，防干擾保護是非常重要的一部分，其主要作用是消除外界的干擾因素，比如防護干擾源、防回路干擾、配線防干擾等等。其中，防護干擾源指的是在最大程度上減小接地電阻、提高變壓器的電位，防止電力運輸中產(chǎn)生干擾源；防回路干擾主要是針對二次回路的，通過相應的措施來提高變壓器的防干擾性能，并利用主動切斷一、二次回路聯(lián)系耦合的方法來建立屏蔽線，降低輸電回路中的干擾；配線防干擾是通過減小對變壓器運行效率具有影響的配線因素，并利用繼電保護來確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運行。

3.4 接地的問題。在繼電保護中，接地是十分關鍵的組分。分析接地問題的過程中，應當先將屏障、機箱中的接地問題清除掉，這些均是接在保護屏銅排上的，所以，應當詳細檢查銅排自身接入地網(wǎng)的情況，這是非常重要的環(huán)節(jié)。

3.5 定值區(qū)的問題。微機保護具備多個定值區(qū)，一旦電力系統(tǒng)運行方式發(fā)生改變，多個定值區(qū)就可以很方便地更改定值了。就繼電保護而言，如果定值區(qū)產(chǎn)生了錯誤，將會是非常嚴重的問題，所以，為了保證定值區(qū)的準確性，相關工作人員應當高度重視定值區(qū)的管理，如圖1所示。

結(jié)語

在整個電力系統(tǒng)中，220kV變電站變壓器的運行是否良好直接關系著整個電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性。本文總結(jié)分析了當前220kV變壓器運行繼電中存在的主要問題，并提出了有效的繼電保護措施，通過加強變壓器運行狀態(tài)的檢查力度，做好變壓器運行的管理工作，并及時解決變壓器運行中發(fā)生的故障，為220kV變壓器的安全運行提供一定的保障。

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