對電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探討

李 由

重慶渝電工程監(jiān)理咨詢有限公司

對電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探討

李 由

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電力資源是我國重要的戰(zhàn)略資源之一。隨著城市化進(jìn)程的不斷加快，電力資源的消耗速度也有所增加，強(qiáng)化電力設(shè)施建設(shè)勢在必行。本文就電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)展開探究，并總結(jié)出電力變壓器機(jī)電保護(hù)設(shè)計(jì)的主要設(shè)計(jì)方案。

電力變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)；探究

電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)主要是根據(jù)電力系統(tǒng)所出現(xiàn)的電力數(shù)值的變化情況以實(shí)現(xiàn)電力變壓器繼電系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能。電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)存在的目的是，無論電力變壓器的工作狀態(tài)如何，或是處于什么樣的情形都要保證整個(gè)系統(tǒng)的安全。

1 電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理與基本組成

1.1 電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理

電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理是電力變壓器繼電系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)中電力數(shù)值的波動(dòng)情況而產(chǎn)生的一種進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的功能。整個(gè)電力變壓器繼電系統(tǒng)處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)是電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行正常工作的基本前提條件。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況的不同，繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮保護(hù)作用的原理也會(huì)有所差別。通過對具體運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的分析和測量，再找出不同狀態(tài)下的數(shù)據(jù)參量，能夠判斷繼電保護(hù)系統(tǒng)是否處于正常的工作狀態(tài)。與此同時(shí)，這些參數(shù)也能作為繼電保護(hù)系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)，從而形成不同的原理。當(dāng)繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時(shí)，其工作原理是先測量后執(zhí)行；當(dāng)其處于非正常工作狀態(tài)時(shí)，則需要將系統(tǒng)故障情況下產(chǎn)生的物理參量與其正常運(yùn)行時(shí)得到的結(jié)果進(jìn)行對比。

1.2 電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的基本組成

通過不斷的發(fā)展，電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)已經(jīng)到達(dá)了微機(jī)型的繼電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)。通過研究分析發(fā)現(xiàn)，這種類型的繼電保護(hù)系統(tǒng)的組成主要包括以下三個(gè)方面：首先，要介紹的是電力系統(tǒng)的信號采集部分，它的工作內(nèi)容具體是收集電力系統(tǒng)內(nèi)部的電力數(shù)值情況，再將所收集得到的結(jié)果傳送到電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)裝置；其次，是電力系統(tǒng)的信號處理部分，它能夠?qū)⑶懊骐娏ο到y(tǒng)收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和處理，并依據(jù)一定的規(guī)律將所出現(xiàn)的問題進(jìn)行歸類整合；最后要進(jìn)行說明的是電力系統(tǒng)的信號輸出部分，它主要是將最終輸出的信號傳遞到電力系統(tǒng)當(dāng)中，從而進(jìn)行有效的調(diào)節(jié)。

2 電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

2.1 差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)壓，如果變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，那么差動(dòng)繼電器中的電流為其兩側(cè)電流互感器CT的二次電流之差，其數(shù)值趨于0。如果差動(dòng)繼電器不發(fā)生任何動(dòng)作，那么其保護(hù)也不會(huì)有任何作為。也就是說，如果在電流互感器二次回路端線，并且變壓器處于最大符合的狀態(tài)下，差動(dòng)保護(hù)是不會(huì)產(chǎn)生任何動(dòng)作的。隨著計(jì)算機(jī)芯片性能的提升，對位于變壓器1套保護(hù)裝置中所具有的主保護(hù)以及各側(cè)全部后備保護(hù)的兩套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置進(jìn)行了全力開發(fā)，其成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。所以，在330kV及以上高壓側(cè)電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動(dòng)保護(hù)的方法對電力變壓器引出線、套管及其內(nèi)部短路故障進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)電力變壓器繞組及其引出線的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)也可以將電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，另外也能達(dá)到將瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器的目的。

2.2 瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

除了瓦斯保護(hù)可以動(dòng)作，像差動(dòng)保護(hù)以及其他有關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)通常是都不能進(jìn)行動(dòng)作的。瓦斯保護(hù)主要是依靠氣體繼電器來實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的，其位于變壓器油箱和油枕之間的連接導(dǎo)油管中。瓦斯保護(hù)主要有兩種：首先輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號，然后依照氣體的屬性，包括：顏色、可燃性、數(shù)量以及化學(xué)成分來判斷保護(hù)的理由以及電力變壓器繼電保護(hù)裝置故障的性質(zhì)。據(jù)此，有關(guān)工作人員則可以及時(shí)察覺故障的發(fā)生并有針對性地對故障進(jìn)行處理。首先重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘，然后通過監(jiān)視確定氣體發(fā)生的速度，并對氣體的不同特征以及相關(guān)成分進(jìn)行剖析，從而根據(jù)有關(guān)分析間接地推測、判斷造成故障的原因、故障出現(xiàn)的部位以及故障的嚴(yán)重程度。

2.3 過電流保護(hù)設(shè)計(jì)

(1)低壓變壓器過電流保護(hù)設(shè)計(jì)。三相式三卷變壓器通常用于變壓器低壓側(cè)，在低壓側(cè)短路時(shí)高、中壓側(cè)的阻抗保護(hù)通常無法發(fā)揮作用，起不到保護(hù)功能，因此難以達(dá)成作為相鄰元件所具有的后備保護(hù)需求。在這種情況下可以在低壓側(cè)安置復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)，并同時(shí)在其高、中壓側(cè)都設(shè)計(jì)并安裝復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)以及零序方向過電流保護(hù)或間隙保護(hù)等。

(2)高壓變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)。在電力變壓器高壓側(cè)的過電流保護(hù)對低壓側(cè)母線規(guī)定有靈敏系數(shù)的時(shí)候，可以在電力變壓器低壓側(cè)斷路器和電力變壓器高壓側(cè)上設(shè)計(jì)安裝過電流保護(hù)裝置。如果電力變壓器低壓側(cè)母差保護(hù)發(fā)生校驗(yàn)停運(yùn)現(xiàn)象，或者是因?yàn)楣收铣霈F(xiàn)拒動(dòng)問題以及開關(guān)與TA間出現(xiàn)不正常現(xiàn)象的時(shí)候，過電流保護(hù)裝置可以作為電力變壓器低壓側(cè)母線的主保護(hù)以及后備保護(hù)。不過需要注意的是，一旦出現(xiàn)的是非金屬性短路，在通過弧光短路的時(shí)候，則容易出現(xiàn)阻抗保護(hù)靈敏度不足以及整定延時(shí)超過2s等情況。基于以上分析，應(yīng)該在電力變壓器的高壓側(cè)也安裝一個(gè)保護(hù)變壓器熱穩(wěn)定的反時(shí)限過流保護(hù)裝置，并且該裝置的整定值必須根據(jù)電力變壓器的熱穩(wěn)定要求進(jìn)行設(shè)置。

(3)負(fù)序過電流保護(hù)設(shè)計(jì)。在進(jìn)行配置的時(shí)候，必須避免被保護(hù)電力變壓器所連接相鄰線路發(fā)生一相斷線時(shí)在流過保護(hù)安裝位置的時(shí)候出現(xiàn)負(fù)序電流。另外，為了不引起負(fù)序過電流保護(hù)出現(xiàn)非選擇性動(dòng)作，在靈敏度方面應(yīng)當(dāng)配合相鄰線路零序電流保護(hù)的后備段。

3 結(jié)束語

總而言之，從以上的分析當(dāng)中我們不難看出，電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)之中占據(jù)著十分重要的位置。因此，相關(guān)工作人員對于電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)當(dāng)中可能存在的故障與問題應(yīng)該及時(shí)進(jìn)行解決，以充分保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行工作。與此同時(shí)，通過以往的工作經(jīng)驗(yàn)以及調(diào)查研究，我們會(huì)發(fā)現(xiàn)，二次回路故障和電流互感器故障等問題是電力變壓繼電保護(hù)系統(tǒng)中最容易出現(xiàn)的問題。

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