淺談電力變壓器繼電保護設計

宋加龍

摘要：隨著我國經濟持續迅速發展，人民對電能的需求也在持續擴大。為了滿足人民日益增加的需要，電能系統的輸送網絡隨之不斷進步與發展，來使電力系統能夠持續安全、穩定地運行。在很大程度上來講，電力系統的穩定與否應對繼電保護設計的性能高低起到了很大的影響。而隨著技術科學的持續發展，信息化計算機技術逐漸應用到繼電保護工作中來，并越來越發揮著重要的作用。本文根據筆者多年的工作經驗，圍繞“淺談電力變壓器的繼電保護設計”這一主題，結合實際情況，對其進行了深入而全面的分析和研究，希望能夠對相關工作人員的工作起到一定的幫助作用，并供讀者參考。

關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；設計

引言

電力變壓器是電力系統和工廠企業的重要電氣設備，它的安全運行直接關系到電力系統供電和穩定運行，影響很大；它的故障對整個企業或車間的供電帶來嚴重影響，因此必須根據變壓器的容量和重要程度裝設它的繼電保護裝置。

一、電力變壓器繼電保護的基本構成

我們知道，測量部分、輸入部分、動作部分、以及分析部分是繼電保護裝置的最重要的四個組成部分。下面我們來對其進行逐一分析：

（一）測量部分：所謂測量部分，也就是測量由輸入信號所傳遞過來的信號，并根據其電流的大小、阻抗值、電壓的大小、以及功率等一系列物理量，在進行測量之后，在指定的測量范圍之內比較，也可以對輸入信號的標記進行比對，稱之為特征識別或者是特征放大。

（二）輸入部分：顧名思義，輸入部分，也就是把電能所使用區域的參數值想監測系統裝置進行實時輸入，在通常，其信號輸入之前往往需要處理：比如低通濾波或者是點評轉換等，在處理之后，再將信號向系統中輸入。

（三）分析部分：在對測量部分進行測量之后，就可以得到輸入信號的特征量。并進行詳細的故障分析、判斷、排序等一系列工作。最終得到故障發生的范圍區域，并結合其實際情況，來選擇一種對電力系統造成最少影響的方法。確定之后，傳誦到動作部分。

（四）動作部分：根據分析部分的信號輸入，來執行一系列的動作，使之完成對故障的處理，并使影響范圍達到最小。

二、電力變壓器繼電保護系統常見故障類型

（一）油箱外部發生故障和油箱內部發生故障

一般情況下，油箱外部發生故障和油箱內部發生故障，是導致電力變壓器發生故障的兩大重要原因。而油箱內部發生故障，往往在變壓器的油箱內部發生。這其中，包括匝間短路、低壓側或者是高壓測繞組所發生的相間短路等問題，以及鐵芯發生繞損現象、接地系統的側繞組發生斷路等故障。

（二）電力變壓器繼電保護系統電流互感器的故障

因為電力變壓器繼電保護系統內的電流互感器是根據電磁感應的相關原理制作設計的，因此，將原有的較大數值電流轉換成為較小的數值電流是設計電流互感器的主要功能，也是電流互感器存在的價值。基于以上原因很容易知道，一旦電流互感器內部的絕緣部分發生破裂或類似現象，則極容易引起電流的竄出等系列問題，則給電力系統的安全、穩定、正常運行造成了嚴重的阻礙，嚴重時還可能引發安全事故。

三、電力變壓器繼電保護設計優化方法

（一）差動保護設計

將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”是變壓器差動保護動作電流設計的原則。如果變壓器處于正常運行的狀態，那么差動繼電器中的電流為其兩側電流互感器CT的二次電流之差，其數值趨于0。如果差動繼電器不發生任何動作，那么其保護也不會有任何作為。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下，差動保護是不會產生任何動作的。隨著計算機芯片性能的提升，對位于變壓器1套保護裝置中所具有的主保護以及各側全部后備保護的兩套主變壓器微機型保護裝置進行了全力開發，其成果已經被廣泛應用于實際工程中。所以，在330kV及以上高壓側電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動保護的方法對電力變壓器引出線、套管及其內部短路故障進行反應，從而實現有效反應電力變壓器繞組及其引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護，同時也可以將電流速斷保護作為主保護，另外也能達到將瞬時動作于斷開各側斷路器的目的。

（二）瓦斯保護設計

瓦斯保護設計是為了避免因加熱油箱內絕緣材料或變壓油而造成的氣體膨脹帶來的爆炸。雖然目前大部分電力變壓器都安裝的有繼電保護裝置，但是瓦斯保護裝置易受溫度和濕度等外界影響因素的影響，從而很可能造成誤動，影響保護效果。因而在瓦斯設計保護時，應該注意與其他保護方式比如勵磁保護，過電流保護等的結合，從而提高保護效率，提高瓦斯繼電保護的可靠性。

（三）瓦斯保護電氣原理圖

瓦斯保護結構簡單、靈敏性高、接線簡單，可以有效反映變壓器內部故障，見圖1。

（四）變壓器零序保護設計

在中心點直接接地運行或可接（接地運行時）的變壓器應裝設零序電流保護；中心點不接地運行時，為防止電網單相接地引起過電壓損壞變壓器，應裝設零序電壓保護；在中心點直接接地系統中，變壓器接殼可采用變壓器碰接外殼保護。

四、繼電保護需要注意的事項

一般性檢查。我們知道，在電力系統中，檢查保護裝置，是最為重要的環節之一。它有著非常大的作用和意義。可是，在具體的操作過程中，檢查工作總是會被人們所忽視。對于這一現象，我們必須加以重視。一般情況下，檢查工作有以下幾個方面：

（一）必須要使屏障的接地、以及保護屏中各個機箱、在屏內的排銅上面相接。一般情況下，如果所購買的廠家能夠確保其不存在質量問題的話，那么是要檢查一下異常情況有無發生就可以了。

（二）電壓回路、電流的接地工作，必須要保證其可靠安全，比如：要是接在了端子箱的上面，就一定要對端子箱進行仔細檢查，確保其安全可靠。

結語

在整個電網系統之中，繼電保護裝置是最為重要的環節之一，同時也是整個系統中最關鍵的設備之一。它能夠有效保證整個電力系統平穩地運行，并在整個電力系統中發揮著極其重要的作用。隨著電力行業的不斷進步和發展，電力技術也必定會持續提升，人們對該裝置的要求也將逐漸提高。只有不斷創新、完善和摸索，才能使繼電保護裝置得到進一步的提升。才能推動我國電力行業持續健康發展。

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