配電變壓器繼電保護設計探討

童為為 王寧寧 詹志宏 蔣小莉 劉忠 姚洋

摘要：在整個配電變壓器運行中，繼電保護設計是否科學合理將直接對整個電力系統的安全高效運行帶來影響，所以為了確保繼電保護設計的科學合理性，作為新時期背景下的繼電保護設計人員，必須切實掌握其設計內容，在日常工作中切實加強有關專業技術知識的學習，盡可能地確保配電變壓器的繼電保護設計的科學性，從而采取有效的設計措施，切實掌握其設計要點，尤其是應加強差動保護設計工作的開展，才能更好地強化瓦斯保護設計和過流保護設計，從而最大化的確保配電變壓器運行的高效性，提高電力服務水平。

關鍵詞：配電變壓器;繼電保護;設計

1 設計原則

在整個配電系統運行時，一旦系統出現故障和出現異常，整個繼電保護裝置需要在最短的時間內和最小的區域內進行保護動作，自動地從系統中切除設備的故障，亦或是能將報警信號發給值班人員，值班人員就能結合所發出的報警信號將故障排除，從而將減少其給設備及相鄰地區的供電帶來影響。所以在對配電變壓器進行繼電保護設計時，應切實掌握其設計內容：

一是對≥6.3MV.A的工作變壓器和并列運行變壓器而言，≥10MV.A的備用變壓器和單獨運行變壓器而言，≥20MV.A的變壓器但是用電流速斷保護的靈敏性較差時，均應設置差動保護裝置，而若變壓器的高壓側電壓是330KV時，應設置雙重差動保護裝置。

二是變壓器的油箱內部故障時，因為故障點的電弧和電流帶來的作用，導致變壓器油和其它的絕緣材料由于局部受熱分解形成的氣體，并直接從油箱的流向往油枕流出，一點故障較為嚴重，油就會快速的膨脹，同時生成諸多氣體，這就會出現劇烈氣體并夾雜著油，所以必須加強瓦斯保護裝置的安裝。

三是當變壓器因外部相間短路導致變壓器出現過流的情況時，應緊密結合變壓器的容量及其運行的情況以及變壓器靈敏度的要求，應盡可能地采取過電流保護[1]。

2 繼電保護的工作原理

在電力系統中，出現電力故障時，電壓與電流就會發生轉變，相位角就會變化，這樣電壓就會有所下降，如果電壓下降的太多，電力系統中電力設備的運行參數也會隨之改變，如果所變化的設備參數已經遠遠超過設備所能承受的范圍，這樣就會給繼電保護裝置提供指示，繼電保護裝置就會及時切斷故障電源，電力系統中的電力變壓器就會停止供電，可以在很大程度上減少設備的損壞，還可以及時查找故障點，以便工作人員維修。

3 繼電保護的特點

3.1 可靠性高

繼電保護由于配置合理、質量技術性能優良及正常的運行維護與管理，因而具有較高的可靠性。在繼電保護系統中，信息管理技術運用了方法庫與數據倉庫，有利于系統的維護和升級。在運行過程中，與傳統的分散式傳輸不同，信息管理系統運用了集中運輸的方式，即集中于網絡中心的數據庫和規則庫，即使某個客戶的工作站出現故障，對整個信息系統的正常運行不會造成影響，從而保障了保護系統安全、可靠性能。

3.2 實用性強

由于繼電保護裝置在電力系統中可以快速將各部分的數據信息進行聯網，這樣就可以實現信息資源共享，可以大大節省人力、物力，提高工作人員的工作效率。這樣工作人員在操作過程中只需要對繼電保護系統進行操作就可以，能夠有效確保電力設施的正常運行，具有較強的實用性。

3.3 實現遠程監控

由于在傳統供電系統中沒有繼電保護裝置，所以任何故障都需要工作人員人工去排除，但是繼電保護安裝后，就可以通過其中的遠程監控系統，對整個供電系統進行排查，可以確保供電系統的安全運行。

4 配電變壓器的保護方式

4.1 配電變壓器瓦斯保護

瓦斯保護又稱為氣體繼電保護，主要反映內部故障和油面情況，是變壓器的主要保護措施。在正常運行時，瓦斯保護的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡錘的作用下，輕瓦斯觸點與重瓦斯觸點是分開的。當變壓器油箱內部出現問題時，變壓器油及其他絕緣材料在故障點電流和電弧的作用下迅速發熱并產生氣體;當故障較為嚴重時，油箱內存在大量的氣體，氣體流和油流迅速穿過聯通管，進而沖向油枕的上部，由于壓強增大，導致繼電器內部的油面降低，兩個觸點接觸，就會起動瓦斯保護，使繼電器跳閘。

瓦斯保護動作后，可進一步觀察油箱內情況，并加以分析，判斷是何種故障。瓦斯保護的優點在于具有可靠性、靈敏性及速動性，局限性在于只能反映出油箱內部故障，并且受外界的影響因素大，需要設置過電流保護等后備保護。

4.2 配電變壓器縱聯差動保護

縱聯差動保護是反應被保護變壓器各端流入和流m電流的相量差。由于配電變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱聯差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等。在保護范圍內故障時，流入差回路的電流為短路點的短路電流的二次值，保護動作。縱聯差動保護動作后，跳開變壓器兩側斷路器。由此可知，要實現變壓器的縱差動保護，就必須適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與送電線路的縱差動保護不同的。

配電變壓器繼電保護的實現和配電網的安全、穩定、經濟運行是堅強電網建設的重要內容之一。作為供配電環節的重要設備組件，無論是城市低壓配電網變壓器，還是工業用戶供用電網配電變壓器，其運行的經濟性和保護的可靠性、便捷性，都是相關企業和用戶實現安全生產和節能減排目標的前提條件。

4.3 過電流保護

過電流保護主要用于后備保護，對瓦斯保護或者差動保護起援助性的作用，主要反應外部相間短路引起的過電流。根據系統短路電流和變壓器容量、變壓器型號的不同，所采用的過電流保護方式也不同，例如：復合電壓起動、負序電流及單相式低電壓起動。而為了使得電力變壓器實現一定的靈敏性和選擇性，我們還可以根據變壓器的實際情況采用阻抗。

4.4? 過勵磁保護

當電力變壓器的高壓側達到500 kV時，其額定磁密接近于飽和狀態，頻率降低或電壓升高時都有可能引起變壓器過勵磁。運用過勵磁保護，就可以有效防止出現過勵磁導致的過電流，可以有效避免變壓器絕緣老化、劣化，對于延長變壓器的使用壽命具有一定的作用。

4.5 過負荷保護

過負荷保護主要運用于正常運行時的過負荷情況。尤其是對于400 kVA及以上的變壓器，需要考慮過負荷可能的情況裝設過負荷保護裝置，通常動作于信號。一般情況下，變壓器的過負荷通常都是三相對稱的，因而，只要在一相上接入過負荷保護，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護。過負荷保護裝置要裝設在主電源側。

5 低壓配電變壓器保護系統的重要作用

當前的變壓器保護設置過于單一，難以對變壓器運行狀態的各個方面進行監控，而監控的數據往往又不具有較高的精確性，影響了供電所工作人員對變壓器運行實況的分析。而經過設計后的低壓配電變壓器保護系統不僅做到了保護范圍廣、數據精確度高，而且能夠通過智能化系統將監控數據遠程傳送到供電所，這樣就給供電所的工作帶來了極大的便利，工作人員可以通過計算機，對各變壓器的運行狀況進行監控。該保護系統對電流干擾的抵抗能力強，不易受到溫度和濕度的影響，非常適合變壓器的安裝環境。一旦遭遇雷雨天氣，該保護系統也不容易受到雷擊的破壞，具有較高的實用性。

6 結語

配電變壓器的繼電保護是一項系統而又復雜的工作，所以為了確保整個電力系統安全高效的運行，著力提高電力服務水平，就必須加強對配電變壓器中繼電保護設計工作的探討，才能更好地促進電網穩定高效、安全經濟的運行。

參考文獻 ：

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

[2]周海鯤.配電變壓器繼電保護設計[J].中國新通信，2015，09：123.

[3]周帆.關于配電變壓器的繼電保護的探討[J].科技創新與應用，2012，16：