淺談電力變壓器繼電保護設計

文/解占元，內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

淺談電力變壓器繼電保護設計

文/解占元，內蒙古電力（集團）有限責任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

隨著我國社會經(jīng)濟的不斷發(fā)展,作為整個電力變壓器系統(tǒng)的重要組成部分,電力變壓器繼電保護裝置具有至關重要的作用。因此,只有使整個電力變壓器繼電保護系統(tǒng)處于正常的運行狀態(tài),才能夠在一定程度上保證電力變壓器繼電系統(tǒng)的安全運行。如今,人們對于電力的需求水平日益增長,對于電力變壓器繼電保護設計的研究就顯得非常有必要。本文將主要從電力變壓器繼電保護設計的角度進行分析,同時對電力變壓器繼電保護系統(tǒng)的工作原理、基本組成及該系統(tǒng)的常見故障類型進行闡述,從而得出電力變壓器繼電保護中故障的有效排除措施。

電力變壓器；繼電保護；設計

伴隨著經(jīng)濟的迅速發(fā)展，我國的電力工業(yè)發(fā)展迅速，電力已走進了現(xiàn)代社會的方方面面，離開了電力，所有的家用電器將會停止運轉，人們的日常生活將無以為繼；工業(yè)系統(tǒng)更是少不了電力的支持，幾乎所有的機械設備都需要電力的支持，因此維持電力的正常運轉，十分重要。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，變壓器的作用十分的重要，電力變壓器在供電系統(tǒng)中，可以有效地調節(jié)電氣輸出電路中電流的變化，相當于供電系統(tǒng)中的“自動開關”，起到自動調節(jié)、安全保護、轉換電路等作用。

1 電力變壓器常見的故障

電力變壓器由于各種人為的或者環(huán)境的因素，在使用過程中難免會產生這樣那樣的故障。廣義的說常見的變壓器故障分為兩種類型。第一種類型是內部故障，這種故障主要發(fā)生在電力變壓器的油箱里面；第二種類型是外部故障，這種類型的故障在油箱外部比較常見，常發(fā)生在絕緣套管及其引出線上。在故障發(fā)生時，前者要切除變壓器可以依靠差動保護動作以及瓦斯；而后者一般只能由差動保護動作實現(xiàn)。在故障發(fā)生的情況下，利用瓦斯和差動保護等的速動保護切除故障變壓器，變壓器的動穩(wěn)定性則是設備是否損壞的主要因素。

如果電力變壓器的故障發(fā)生在兩側母線及其相連的間隙時，若故障設備的保護裝置保護拒動或者故障設備未配保護，如低壓側母線保護等，這種情況下切除故障變壓器只能靠變壓器后備保護動。此時由于故障造成的過量電流就可能通過變壓器一段時間，這是因為電力變壓器的后備保護帶具有延時性。電力變壓器在故障發(fā)生的情況下依然工作屬于不正常的工作狀態(tài)，會對電力設備造成很大的損害，如設備周圍的絕緣材料迅速老化導致電力設備的某些零部件熱量過高。因此為了保護電力設備，在電力變壓器發(fā)生故障時應及時將其切除避免其他故障的發(fā)生。

2 電力變壓器繼電保護的原理

在電力變壓器發(fā)生故障時，主要表現(xiàn)為電流增加、電壓降低以及電壓和電流間的相位發(fā)生變化。繼電保護的原理就是根據(jù)電力變壓器正常運行時與故障發(fā)生時的電流、電壓參數(shù)差別而進行工作的[1]。例如，電流保護的繼電保護是根據(jù)電流增大工作的；電壓保護的繼電保護是根據(jù)電壓降低工作的；而阻抗類型的繼電保護工作是根據(jù)電壓和電流比值的變化進行的；差動保護類型的繼電保護特點是利用電力設備各端電流大小和相位的差別而進行工作等。

3 電力變壓器繼電保護的設計方案

電力變壓器在整個電力系統(tǒng)中的作用非常重要，因此它的穩(wěn)定運行，直接關系到電網(wǎng)的安全，針對變壓器經(jīng)常出現(xiàn)的故障，繼電保護裝置可以有效的檢測到電力變壓器的運轉狀態(tài)，及時的將出現(xiàn)的問題反饋給相關的維修人員，在有重大的故障時，及時的切除問題設備，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3.1 瓦斯保護裝置

前面講到，電力變壓器常見的故障分為油箱內部故障和外部故障，瓦斯保護裝置就是針對油箱內部問題進行檢測和保護的設備。瓦斯保護裝置主要的工作部分是氣體變壓器，當油箱的內部由于各種原因出現(xiàn)內部溫度過高時，它可以保證油箱內部的溫度保持正常，及時的排出多余的高溫熱量，瓦斯保護裝置分為兩種，輕瓦斯保護和重瓦斯保護，輕瓦斯保護的主要作用體現(xiàn)在它能夠及時的檢測內部氣體的各種狀況，并傳達給工作人員，幫助其判斷出現(xiàn)的問題；重瓦斯保護主要體現(xiàn)在油箱內部出現(xiàn)重大問題時，可在發(fā)出故障信號的同時，可以傳出信號，直接的切斷電閘，保護電力變壓器，等待維修人員排除故障。

3.2 差動保護

差動保護以比較變壓器高壓側、低壓側的電流大小和相位來實現(xiàn)作為構建原理。如果電力變壓器發(fā)生了故障，差動繼電器內部的電流就會增大，約等于兩側電流互感器的二次電流之和差，此時，差動保護裝置就會發(fā)出故障的信號，切斷電力動保護裝置在電力變壓器繼電保護中運用十分的廣泛，差動保護裝置具有靈敏度較高，結構簡單，可靠性強等優(yōu)點，在實際的使用中用途較廣泛。

3.3 過電流保護

瓦斯保護裝置的主要工作是針對油箱的內部狀態(tài)，如果是油箱外部出現(xiàn)了問題，那么瓦斯保護裝置就無能為力了，而過電流保護則可以檢測到油箱外部出現(xiàn)的故障問題，可以成為瓦斯保護與差動保護的另一個后備保險裝置，在外部的出線與絕緣套管出現(xiàn)問題導致短路，出現(xiàn)電流過大時做出檢測，電流檢測裝置如果檢測到不正常的電流數(shù)值時，就會發(fā)出故障信號，幫助維修人員及時處理問題，排除隱患。

3.4 速斷保護

速斷保護按照被保護設備的短路電流整定，當短路電流超過整定值時，則保護裝置便會發(fā)出信號動作，指揮斷路器跳閘，電流速斷保護一般沒有時限，為避免失去選擇性，不能保護線路全長，因此存在保護的死區(qū)。為克服此缺陷，常采用略帶時限的電流速斷保護以保護線路全長。時限速斷的保護范圍不僅包括線路全長，而深入到相鄰線路的無時限保護的一部分，其動作時限比相鄰線路的無時限保護大一個級差。

4 結語

電力變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果它出現(xiàn)故障，將會極大的影響電力系統(tǒng)的正常運轉，電力變壓器的常見問題主要分為油箱內部問題和外部的問題，繼電保護設備可以有效的保護變壓器，根據(jù)不同的工作原理，可以分為瓦斯保護，差動保護，過電流保護，速斷保護四種方式，這幾種方式都有各自的優(yōu)點和缺點，在設計使用時應該全面地考慮，揚長避短，從而充分保護好變壓器的安全運行，保證電力系統(tǒng)的的安全運行。

[1]王耀輝.電力變壓器繼電保護設計要點[J].城市建設理論研究(電子版).2016(20).

[2]周迅燕.淺談電力變壓器繼電保護設計[J].科技創(chuàng)新與應用.2014(25).

[3]莊重.關于電力變壓器繼電保護設計的探究[J].黑龍江科技信息.2016(36).