電力變壓器保護原理與發(fā)展趨勢探析

李玉章

【摘 要】 在電力系統(tǒng)中電力變壓器是不可或缺的關鍵設備之一，其安全運行狀態(tài)會直接影響到電力系統(tǒng)是否可以正常穩(wěn)定的運行工作。在電力變壓器的保護中差動保護是電力變壓器的電氣主保護，后備保護主要包括零序過流保護等措施。在電力變壓器保護中主保護是最為關鍵的保護措施，而差動保護作為主保護措施其性能將直接影響電力變壓器的被保護狀態(tài)。現文章主要針對電力變壓器保護原理與發(fā)展趨勢進行研究。

【關鍵詞】電力變壓器 保護原理 發(fā)展趨勢

在電力系統(tǒng)中電力變壓器直接關系到其正常運行，直接關系到人民生活的正常工作與生活。因此，電力變壓器保護措施要求具有較高的可靠性與安全性。特別是在當前社會各界對地電力需求越來越大的情況下，電力變壓器的保護工作面臨著新的挑戰(zhàn)與機遇。然而就電力變壓器的保護現狀來看，其保護措施研究遠遠落后于電力系統(tǒng)的發(fā)展。因此，對電力變壓器的保護原理與發(fā)展趨勢進行研究十分有必要。

1 電力變壓器差動保護

如圖1所示，電力變壓器差動保護即為當輸入的兩端CT電流矢量差達到預期動作值的時刻點，啟動動作元件進行繼電保護。差動保護是基于基爾霍夫電流定理制定的一種保護措施，其原理為電路中流入節(jié)點的電流綜合總是為零。電力變壓器差動保護將保護對象變壓器當做某一節(jié)點，如變壓器處于正常工作狀態(tài)中，可將其看做理想變壓器，這時流入/流出變壓器的電流是相同的，從而實現了電路中流入節(jié)點的電流綜合為零的狀態(tài)[1]。如變壓器出現故障，變壓器旁電流互感器CT的二次回路中將形成大小一致，相位不同的電流。當該電流達到預期數值時，差動繼電器保護工作將跳開變壓器各側斷路器，截斷變壓器電源。上述一整套流程即為電力變壓器的差動保護[2]。

2 電力變壓器差動保護原理

一般來說，電力變壓器差動保護主要分為下列兩個部分，分別是鑒別勵磁涌流與內部故障電電流以及判別外部與內部故障。長時間的運行經驗與實踐表情，差動保護能夠精確的辨別區(qū)內與區(qū)外故障，所以變壓器差動保護矛盾一般都集中在辨別勵磁涌流與內部故障電流中。

第一，利用變壓器電流量判別涌流。（1）間斷角原理。即為根據變壓器勵磁涌流與內部故障存在的不同特點電流波形來辨別內部故障與勵磁涌流[3]。在小電流情況下，電流中的諧波含量與頻率的改變對間斷角測量的影響較大，因此系統(tǒng)在震蕩時可能出現誤判。（2）二次諧波制動原理。勵磁涌流中包含較大的偶次諧波分量，因此對二次諧波電流進行計算就可以辨別是否存在勵磁涌流。

第二，利用變壓器電壓量來判別涌流。其基本原理為當變壓器由于勵磁涌流出現嚴重飽和狀態(tài)的時候，端電壓將會出現十分嚴重的畸變，出現較大規(guī)模的諧波分量，因此可以用其來判斷勵磁涌流。

第三，同時利用電壓與電流量原理。（1）等值電路原理?；谧儔浩鲗Ъ{型等值電路勵磁涌流辨別方式[4]。該方式主要通過檢測對地導納參數改變來判斷變壓器的內外故障。（2）勵磁特性原理。根據變壓器在不同環(huán)境下勵磁特性曲線來形成故障判別區(qū)域；對比磁鏈與差動電流的關系來判斷為涌流或故障。

3 電力變壓器保護發(fā)展趨勢

伴隨著現代化技術的快速發(fā)展，全新的保護原理與計劃已經被逐漸應用到電力變壓器的保護工作中。例如，模糊理論、人工神經、專家系統(tǒng)等智能技術已經被應用到電力變壓器的保護中。

（1）模糊集理論的應用。由于電力變壓器的參數存在不確定性，系統(tǒng)運行方式也存在隨機性，因此要建立準確的數學模型難度較大。電力變壓器勵磁涌流由于與各種不確定因素相關，因此伴有較大的隨機性。利用模糊數學與模糊集理論能夠妥善處理由于不確定性所帶來的問題。

（2）小波分析理論的應用。小波變化在基于信號變化特點的基礎上，對小波基進行伸縮或平移處理，能夠自適應的來對分析窗進行調整，進而更好對變化信號進行分析。從理論上來看，小波變換這一滿足分析暫態(tài)信號的方式有利于顯著改善電力變壓器保護的可靠性與安全性。

（3）其他技術的應用。專家系統(tǒng)近幾年在電力變壓器的保護中開始得到應用。但是由于其對實時性有一定的要求，對其應用領域有一定的限制，主要應用于對實時性要求不高的領域，例如繼電保護協(xié)調、高阻接地故障檢測與診斷等。

4 結語

在信息技術高速發(fā)展的時代電力變壓器的保護措施已經從電磁型發(fā)展到了微機時代。我國電力變壓器領域應該強化理論探索，累積實踐經驗，不斷吸收、借鑒國外新技術、新方法，并且在實踐中不斷總結實用技術，從而進一步強化預防電力變壓器安全事故的能力。

參考文獻：

[1]范春菊，郁惟鏞.交互式電力系統(tǒng)繼電保護原理CAI的實現[J].電力系統(tǒng)及其自動化學報，2003（1）：58-62.

[2]張志強，哈恒旭，譚雨珍.基于磁鏈平衡方程的變壓器保護的關鍵問題的研究[J].電力系統(tǒng)保護與控制，2009（14）：1-5+9.

[3]李家坤.幾種電力變壓器差動保護勵磁涌流識別方法的比較分析[J].武漢電力職業(yè)技術學院學報，2009（2）：42-46.

[4]張文紅.關于變壓器安全運行與保護問題的分析[J].中國科技信息，2008（12）：146-147.