電力變壓器繼電保護設(shè)計要點

(湖南華菱漣鋼能源中心 湖南 婁底 417000)

電力變壓器繼電保護設(shè)計要點

伍良偉

(湖南華菱漣鋼能源中心湖南婁底417000)

電力變壓器繼電保護設(shè)計的內(nèi)容比較復雜，需要對具體設(shè)計形式進行了解，按照設(shè)計流程實施。相關(guān)工作人員需要做好繼電保護設(shè)計工作，按照流程要求進行。本次研究中以電力變壓器主要故障為基礎(chǔ)，結(jié)合實際情況對具體設(shè)計要點進行分析。

電力變壓器；繼電保護；設(shè)計要點

隨著電力系統(tǒng)的不斷進步和發(fā)展，電網(wǎng)擴展了現(xiàn)有規(guī)模，密集性更強，在電力體系中，變壓器是重要的器件，其運行和各個時段存在一定的聯(lián)系，電壓器正常運轉(zhuǎn)后，受到其他因素的影響，可能會存在不同類型的故障，為了保證變壓器正常運行，需要做好日常繼電保護工作，避免出現(xiàn)故障。繼電保護設(shè)計分為不同的類型，針對具體設(shè)計要點可知，在后續(xù)應(yīng)用階段，按照預設(shè)要求以及模式進行，能保證其穩(wěn)定性。以下將對電力變壓器繼電保護設(shè)計的要點進行分析。

一、變壓器主保護

根據(jù)現(xiàn)有保護系統(tǒng)可知，繼電保護本身有比較高的可靠性，主要是由于繼電保護配置比較合理，質(zhì)量、技術(shù)以及性能等都處于比較高的水平下，在繼電保護裝置實際運行中，必須做好日常維護和管理工作，尤其是在信息管理技術(shù)應(yīng)用階段，系統(tǒng)的保護和應(yīng)用是重點。根據(jù)防護要求可知，防御變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護存在聯(lián)系，由于防御變壓器的繞組是以多相短路、中性點直接接地電網(wǎng)等對電流保護有一定的影響，因此需要做好外部系統(tǒng)的防御工作。防御中性點直接接地電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護。瓦斯保護在設(shè)計的重點是避免加熱油箱絕緣材料由于變壓或者其他現(xiàn)象出現(xiàn)爆炸，電力變壓器安裝的繼電保護形式符合具體設(shè)計指標，由于外界溫度和濕度是不斷變化的，可能會存在失誤操作的現(xiàn)象。在瓦斯設(shè)計和保護中需要注意與其他保護方式比如勵磁保護、過電流保護等的結(jié)合、從而提高保護效率、提高瓦斯繼電保護的可靠性。

二、變壓器后備保護

后備保護涉及到過流保護、復合電壓啟動的過流保護、負序過流保護、零序電流保護等。根據(jù)繼電保護處理結(jié)構(gòu)以及各類方案可知，在設(shè)計和應(yīng)用過程中，如果存在保護體系設(shè)計不到位或者其他類型的現(xiàn)象，勢必對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，因此在設(shè)計階段，必須按照保護設(shè)計流程和要點進行，避免出現(xiàn)設(shè)計不合理的現(xiàn)象，增加難度。

(一)過電流保護

瓦斯保護以及差動保護是變壓器的主保護，變壓器增加了接地短路以及相間接地后備保護，為了避免出現(xiàn)嚴重的故障，需要做好電流和電壓處理工作。此外后備保護作為負荷電壓，通過后備保護后，能避免系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在保護裝置處理階段，根據(jù)處理要求和方案要求可知，只有按照保護準則和具體要求落實，才能提升其穩(wěn)定性，避免系統(tǒng)受到影響。如果存在處理不到位或者其他現(xiàn)象，則勢必對系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響。

(二)復合電壓啟動的過流保護

電壓取自本側(cè)的YH或變壓器各側(cè)的YH。動作判據(jù):動作值小于低電壓元件整定值。負序電壓元件，電壓取自本側(cè)或變壓器各側(cè)，動作判據(jù):動作值大于負序電壓元件整定值。過流元件，電流取自本側(cè)的LH，任一相電流大于過流定值。根據(jù)變壓器故障以及類型要求可知，不同區(qū)域變壓器外部環(huán)境存在較大的差異，經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析以及案例分析后，所有故障分為不同的類型，在數(shù)據(jù)處理中必須根據(jù)保護裝置要求進行。對存在的各類故障解決后，能實現(xiàn)系統(tǒng)的維護和處理。在操作過程中按照保護路床實施。

(三)負序過流保護、零序電流保護

繼電保護系統(tǒng)運行以數(shù)據(jù)的使用和共享為基礎(chǔ)，對各類數(shù)據(jù)處理后能解決具體問題，不僅操作上比較便利，同時也有比較強的實用性，提升系統(tǒng)自身穩(wěn)定性。在保護系統(tǒng)設(shè)計中，需要對接地時產(chǎn)生的零序進行處理，零序電流保護指利用接地時產(chǎn)生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現(xiàn)接地保護。設(shè)計前需要對電纜進行處理，零序電流保護的最大特點是:只反映單相接地故障，因為系統(tǒng)中的其他非接地短路故障不會產(chǎn)生零序電流，所以零序電流保護不受任何故障干擾。電力系統(tǒng)發(fā)生不對稱短路或者三相不對稱運行時，發(fā)電機定子繞組中就有負序電流，這個電流在電動機氣隙中產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場，相對于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速。因此在轉(zhuǎn)子部件中出現(xiàn)倍頻電流。需要做好電流保護工作。

(四)后備保護

過流保護稱之為后備形式，根據(jù)裝置本體、母線以及多樣化線路要求，對雙重繞組、主電源側(cè)可以進行此類保護，根據(jù)接線狀態(tài)可知，在必要的情況下需對故障類型解析。如果時限比較長，則可以斷開變壓器，排除故障。主電源預設(shè)階段，在短時間內(nèi)可以斷開斷路器，如果此類途徑不敏感，則可以對其進行后備預測，根據(jù)考量實際要求可知，靈活處理后可供保護。

三、差動保護裝置設(shè)計

電力變壓器并列運行的容量>6.3MVA,如果單獨運行時容量>10MVA,則可以采用縱聯(lián)動保護設(shè)計，為了實現(xiàn)這一方式，在后續(xù)應(yīng)用過程中要對電力變壓器的數(shù)值進行分析，高壓側(cè)互感器環(huán)流接線設(shè)計是重點，對于電壓值超過330KV則可以在引出線的位置安裝差動保護裝置。電力變壓器設(shè)計中提前設(shè)計了斷路器，在這種情況下，在電力變壓器以及發(fā)電機之間可以直接安裝獨立的保護裝置，如果沒有安裝斷路器需要根據(jù)變壓器容量確定保護裝置的數(shù)量。通常情況下在100MA以下的變壓器和發(fā)電機，可以共用一個保護裝置，容量在100MVA以上的變壓器或者發(fā)電機則可以分別設(shè)立保護裝置[3]。如果第一套差動保護回路設(shè)計不當，則需要獨立連接CT繞組，根據(jù)切換方式可知，如果是第二套差動保護回路，則需要根據(jù)套管連接組的類型進行預設(shè)，不需要切換其他裝置。變壓器差動保護裝置如下：

圖一：變壓器差動保護裝置

四、電力變壓器負荷保護設(shè)計

瓦斯保護的實現(xiàn)是以氣體繼電保護器作為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有作用下實施。通常情況下采用的瓦斯保護是包括了在斷路器跳閘方面保護的重瓦斯和在信號動作保護方面的輕瓦斯。

第一種保護的方式則是以化學成分和數(shù)量等進行分析，相關(guān)工作人員需要及時觀測變壓器異常情況下的運行情況，在短時間內(nèi)對其進行處理。第二種在設(shè)計階段，對存在的問題進行分析后，按照實際情況審核，對自身特點以及成分分析后，間接對故障位置進行確定，在變壓器損傷的情況下是可以直接切斷電源的，保證變壓器不會受到影響。

系統(tǒng)在正常運行的前提下，三相是對稱的，在電流繼電保護中采用保護裝置進行連接，采用延時動作信號能實現(xiàn)保護功能。電力變壓器超過負荷后可能會產(chǎn)生不同程度的變動，例如雙繞組類型，需要在電源側(cè)安全過負荷保護，在三繞組單側(cè)降壓型變壓器設(shè)計中，如果有相同的變量，則需要在電源側(cè)安裝過負荷保護，如果容量不足，過負荷保護則需要設(shè)置在繞組比較小的電源側(cè)[4]。

五、高壓變壓器保護設(shè)計

過電流保護在高壓側(cè)的變壓器規(guī)定低壓側(cè)母線的靈敏系數(shù)時，過電流保護要在變壓器高壓側(cè)的斷路器上，如果低壓側(cè)出現(xiàn)故障，需要對開關(guān)和故障進行審核。根據(jù)低壓側(cè)后備保護要求可知，在特殊情況下，非金屬材質(zhì)短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，會導致靈敏度下降，最好的方式就是將一個保護的變壓器穩(wěn)定的反時限過流保護設(shè)置在高壓側(cè)，保證變壓器符合電流數(shù)值要求。

六、結(jié)束語

社會經(jīng)濟不斷發(fā)展，對電力變壓器的繼電保護設(shè)計有更多的要求，在整個系統(tǒng)分析過程中，考慮到繼電保護的特殊性，在供電過程中需要從安全性和穩(wěn)定性的角度入手，做好基礎(chǔ)處理工作。如果出現(xiàn)用電異常或者其他現(xiàn)象，必須按照流程要求進行處理，避免出現(xiàn)故障。此外需要大力推廣和應(yīng)用繼電保護技術(shù)的設(shè)計，使其適應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用要求，進而保證電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]李春明.關(guān)于電力變壓器繼電保護設(shè)計的探析[J].黑龍江科技信息,2017,(02):75.

[2]于水婧.電力變壓器的繼電保護設(shè)計[J].時代農(nóng)機,2015,42(06):43-44.

[3]陳良杰.對電力變壓器繼電保護設(shè)計的探討[J].通訊世界,2014,(24):210-211.

[4]張琴.電力變壓器故障類型分析與繼電保護設(shè)計[J].機電信息,2013,(18):25-26.

伍良偉(1982-)，男，大專，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動化等方面。