電力變壓器的繼電保護思路構(gòu)建

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元器件，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護裝置，可保證供電的可靠和系統(tǒng)運行安全。本文將在分析電力變壓器常見故障的基礎(chǔ)上，介紹分析了電力變壓器繼電保護的工作原理、基本構(gòu)成等，希望對構(gòu)建電力變壓器繼電保護思路有所幫助。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；繼電保護；電力工程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.171

1 電力變壓器的常見的故障分析

電力變壓器常見故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障有繞組的相間短路、接地短路、匝間短路和鐵芯的繞損等。當郵箱內(nèi)故障發(fā)生時，在其內(nèi)部會產(chǎn)生電弧。從而以興起絕緣物質(zhì)劇烈氣化，最終可能會引起火災(zāi)、爆炸等安全事故。油箱外故障包括絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。當發(fā)生故障問題時不但會傷害電力變壓器，還會影響繼電保護設(shè)備的功能和運行安全。當外部短路發(fā)生在電力變壓器高壓側(cè)時，會因為電壓過高而出現(xiàn)嚴重損害。此外，電力變壓器在正常運行時會受到繼電保護的制約和保護，但是在繼電保護出現(xiàn)故障以后，電力變壓器的功能就可能因失去保護而出現(xiàn)損害，導(dǎo)致電力變壓器溫度上升，出現(xiàn)放電等危害。在繼電保護沒有啟動時，使得電力變壓器的故障問題更加嚴重，給變壓器帶來嚴重損害。

2 電力變壓器繼電保護工作原理和特點分析

2.1 電力變壓器繼電保護工作原理

電力系統(tǒng)繼電保護的作用是為了保證該電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。但是在電力系統(tǒng)變壓器的繼電保護中，和整體電力系統(tǒng)的繼電保護原理不同，在電力系統(tǒng)中確認和測量不同環(huán)節(jié)的故障狀態(tài)以后才能開展繼電保護工作，保證繼電保護工作良好的狀態(tài)，然后分析在不同工作狀態(tài)和環(huán)節(jié)中的運行參數(shù)，整合分析數(shù)據(jù)，找出不同點，并以此為依據(jù)制定繼電保護方案并執(zhí)行。

2.2 電力變壓器繼電保護工作特點

電力變壓器的繼電保護設(shè)計具有以下幾個特點或優(yōu)勢：第一，變壓器繼電保護裝置具有可靠性的特點，繼電保護專職不會發(fā)生誤動，只有在需要繼電保護狀態(tài)下才會開始工作。在繼電保護裝置負責的范圍內(nèi)，還要發(fā)現(xiàn)電力變壓器出現(xiàn)故障，繼電保護立即啟動，做出及時的反應(yīng)，從而可保證變電器的安全。第二，當在繼電保護范圍內(nèi)電力變壓器出現(xiàn)故障或處于不正常運行狀態(tài)下時，繼電保護會根據(jù)故障問題的不同而發(fā)出不同的指令，做出不同的反應(yīng)，具有靈敏性的特點。第三，在電力系統(tǒng)運行中，利用共享的數(shù)據(jù)可有效解決變壓器運行中存在的問題，還能通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和遠程監(jiān)控等方式保證繼電保護裝置正常運行，為電力變壓器安全可靠地運行提供保障。

3 電力變壓器繼電保護的基本構(gòu)成

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，關(guān)于電力變壓器的繼電保護系統(tǒng)設(shè)置，目前已使用微機型的繼電保護系統(tǒng)，在微機型狀態(tài)下，變壓器繼電保護主要由電力系統(tǒng)信號采集電力系統(tǒng)信號處理和電力系統(tǒng)信號輸出三個部分組成。其中電力系統(tǒng)信號采集的作用是對電力系統(tǒng)內(nèi)所有電力數(shù)值進行收集，在整理后將數(shù)據(jù)傳輸給電力系統(tǒng)繼電保護部分。電力系統(tǒng)信號處理指的是對電力系統(tǒng)信號采集部分采集到的信號數(shù)據(jù)進行一定處理，并做好問題的分類和處理。信號傳輸部分的作用是將信號數(shù)據(jù)以精準無誤的方式傳輸給電力系統(tǒng)，保證調(diào)節(jié)工作有效完成。

4 電力變壓器繼電保護設(shè)計優(yōu)化對策

4.1 差動保護設(shè)計

差動保護裝置在設(shè)計時，手心必須保證縱聯(lián)差動保護設(shè)計有效，也就是在電力變壓器并列運行并且容量在6.3MVA以上，單獨運行容量超過10MVA時采用該保護設(shè)計方式。為保證設(shè)計有效，比遜遵循電力變壓器低壓側(cè)和高壓側(cè)互感器環(huán)流接線的原則，高于330KV的高壓側(cè)應(yīng)將差動保護裝置設(shè)置在引出線部分。其次，應(yīng)根據(jù)變壓器和斷路器設(shè)置差動保護裝置數(shù)量如果在安裝斷路器的情況下，則應(yīng)在電力變壓器和發(fā)電機間安裝獨立的差動保護裝置，如果還沒有設(shè)置斷路器，則應(yīng)根據(jù)電力變壓器容量確定要安裝的保護裝置數(shù)量。此外，在設(shè)置差動保護裝置中CT二次繞組時要注意：第一套差動保護回路時要連接獨立的CT繞組，保證旁代切換，第二套差動保護回路則應(yīng)在主變套管中接CT繞組，但是不用切換旁代。

4.2 瓦斯保護設(shè)計

瓦斯保護設(shè)計的作用是為了避免因為油箱內(nèi)溫度的升高，使得絕緣材料遭到破壞，或變壓油出現(xiàn)氣體膨脹問題而導(dǎo)致爆炸的現(xiàn)象。現(xiàn)階段大部分電力變壓器都安裝了繼電保護裝置，但是因為瓦斯保護裝置容易受到溫度和濕度等外部因素影響，所以會影響保護的實際效果。在設(shè)計中要注意和其他保護方式結(jié)合，提高保護的效率和質(zhì)量，保證電力變壓器繼電保護的可靠性。

4.3 過電流保護設(shè)計

過電流保護裝置的作用是在電力變壓器各側(cè)母線出現(xiàn)故障時起到一定的制約和保護作用。在設(shè)計時要根據(jù)不同的電壓側(cè)實際情況開展。一般而言，在變壓器低壓側(cè)采用的是三相式三卷變壓器，在中高壓側(cè)設(shè)置復(fù)合電壓閉鎖過流保護裝置、間隙保護裝置和零序方向過電流保護，在低壓側(cè)采用復(fù)合電壓鎖閉過流保護。在設(shè)置復(fù)合電壓鎖閉過流保護時考慮到保護裝置元件復(fù)雜，所以電流元件一般要大于電力變壓器的額定電流，在低壓側(cè)還應(yīng)安裝一套低電壓鎖閉元件。

4.4 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)定了低壓側(cè)母線的靈敏系數(shù)，過電流保護裝置則需要設(shè)置在變壓器高壓側(cè)斷路器和低壓側(cè)斷路器之間。當?shù)蛪簜?cè)出現(xiàn)故障時，保護裝置則可以作為低壓側(cè)的后備保護或主保護。

5 結(jié)語

綜上所述，關(guān)于電力變壓器繼電保護的設(shè)計，設(shè)計的有效性關(guān)系著電力系統(tǒng)繼電保護工作能否有效開展，關(guān)系著電力變壓器的穩(wěn)定可靠，從而對電力系統(tǒng)的安全運行產(chǎn)生影響。所以要根據(jù)實際電力工程情況做好電力變壓器繼電保護系統(tǒng)的設(shè)計和執(zhí)行，及時發(fā)現(xiàn)和解決故障問題，保證電力系統(tǒng)的正常運行。

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作者簡介：趙亞鑫（1990-），男，河南商丘人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護。