配電變壓器繼電保護設(shè)計探討

朱瑞輝　程元帥

摘要：經(jīng)濟在快速的發(fā)展，社會在不斷的進步，在當前配電系統(tǒng)中配電變壓器屬于十分重要的組成部分，對整個配電系統(tǒng)良好穩(wěn)定運行具有十分重要中的作用及意義，因而保證配電變壓器科學合理應(yīng)用也具有十分必要。在配電變壓器運行過程，為能夠保證其運行安全性及有效性，應(yīng)當保證具備有效繼電保護，因而合理繼電保護設(shè)計也就十分必要。本文就配電變壓器繼電保護設(shè)計進行分析，為更好進行配電變壓器繼電保護設(shè)計提供更好支持。

關(guān)鍵詞：配電變壓器;繼電保護;設(shè)計

引言

隨著電力系統(tǒng)的不斷發(fā)展，城市電網(wǎng)的不斷擴容以及居民和工業(yè)用電對配電網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性要求的不斷提高，對配電系統(tǒng)繼電保護也提出了更高的要求。配電變壓器在機床電器、照明、醫(yī)療設(shè)備、機械電子設(shè)備中均有著廣泛的應(yīng)用，是配電網(wǎng)絡(luò)中重要的電氣設(shè)備。由于配電變壓器運行環(huán)境相對復(fù)雜，在實際運行過程中，會出現(xiàn)許多設(shè)計階段無法預(yù)料的問題和故障，特別是當配電系統(tǒng)中的大容量變壓器出現(xiàn)故障時，將直接影響配電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。因此，合理配置配電變壓器繼電保護，對于確保配電變壓器正常運轉(zhuǎn)以及配電網(wǎng)的安全運行有著重大的意義。

1設(shè)計原則

在整個配電系統(tǒng)運行時，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障和出現(xiàn)異常，整個繼電保護裝置需要在最短的時間內(nèi)和最小的區(qū)域內(nèi)進行保護動作，自動地從系統(tǒng)中切除設(shè)備的故障，亦或是能將報警信號發(fā)給值班人員，值班人員就能結(jié)合所發(fā)出的報警信號將故障排除，從而將減少其給設(shè)備及相鄰地區(qū)的供電帶來影響。所以在對配電變壓器進行繼電保護設(shè)計時，應(yīng)切實掌握其設(shè)計內(nèi)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(yīng)設(shè)置差動保護裝置，而若變壓器的高壓側(cè)電壓是330KV時，應(yīng)設(shè)置雙重差動保護裝置。二是變壓器的油箱內(nèi)部故障時，因為故障點的電弧和電流帶來的作用，導(dǎo)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(xiàn)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(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過流的情況時，應(yīng)緊密結(jié)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(yīng)盡可能地采取過電流保護。

2配電變壓器繼電保護設(shè)計

2.1配電變壓器瓦斯保護設(shè)計

在變壓器實際運行過程中，若其內(nèi)部有漏油、鐵芯燒壞及匝間短路與絕緣裂化等故障出現(xiàn)的情況下，則會導(dǎo)致差動保護及其它相關(guān)保護很難發(fā)生動作，然而這種情況下瓦斯保護能夠動作，而瓦斯保護主要就是通過氣體繼電器得以實現(xiàn)。所以，在實際設(shè)計過程中應(yīng)當將其安裝于變壓器油枕與油箱之間相連接的導(dǎo)油管中，比較常見的瓦斯保護主要包括兩種類型，即輕瓦斯保護與重瓦斯保護，對于輕瓦斯保護而言，其主要作用就是發(fā)出信號，通過與氣體顏色與數(shù)量、氣體化學成分及其可燃性等因素進行結(jié)合，從而可較好判斷故障發(fā)生原因及保護對策，在此基礎(chǔ)上也就能夠?qū)⒐收霞皶r發(fā)現(xiàn)，并且對其進行較好處理;而對于重瓦斯保護而言，其主要就是發(fā)生斷路器跳閘時可實現(xiàn)有效監(jiān)視氣體發(fā)生速度，可分析氣體特點及成分，從而可間接性推斷故障發(fā)生原因及位置，并且可推測其嚴重性，在變壓器中有嚴重故障出現(xiàn)的情況下，可將電源啊切斷或者實現(xiàn)自動報警。

2.2變壓器差動保護

在變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)所裝的電流互感器之間便是差動保護的保護區(qū)域。差動保護的原理就是：通過比較變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)電流的大小以及他的相位來實現(xiàn)保護的。差動保護的目的就是對變壓器的絕緣套管的相間短路故障和變壓器內(nèi)部的引出線進行保護，與此同時還可以對變壓器內(nèi)的匝間進行一個保護。差動保護有兩種形式：①縱聯(lián)差動;②橫聯(lián)差動。縱聯(lián)差動保護運用在對單回路的保護之中，橫聯(lián)差動就運用于雙回路的保護之中。當變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障即保護區(qū)內(nèi)發(fā)生故障時，通過比較電流的大小和相位會發(fā)現(xiàn)：變壓器高、低壓側(cè)出現(xiàn)較大的差流并大于差動保護的動作值，保護裝置瞬時出口，動作于跳開變壓器各側(cè)斷路器以達到快速切除故障的目的。當故障發(fā)生在變壓器差動保護區(qū)外時，雖然故障電流依然會較大，但變壓器高、低壓側(cè)出現(xiàn)的差流小于差動保護動作值，保護裝置不動作。因為，差動保護不僅能夠有效的區(qū)分區(qū)內(nèi)區(qū)外故障，而且能夠快速的將區(qū)內(nèi)各種故障給排除，這也使得差動保護成為了變壓器的主保護。

2.3過流保護設(shè)計

當配電變壓器出現(xiàn)外部故障導(dǎo)致變壓器繞組過流時，亦或是變壓器的內(nèi)部存在故障時，差動保護與瓦斯保護作為后備保護。所以應(yīng)在配電變壓器中進行過流保護設(shè)計，在過流保護過程中，主要是在變壓器啟動時的最大電流負荷進行整定保護的裝置，能有效地預(yù)防中低壓側(cè)的母線故障。所以必須針對實際情況進行設(shè)計優(yōu)化。首先在對低壓配電變壓器進行過流保護時，由于配電變壓器的低壓側(cè)主要采取的三相三卷式的變壓器，所以高壓和中壓的阻抗保護難以保護低壓側(cè)的短路，難以滿足相鄰元件的后備保護，所以在低于和中壓以及高壓側(cè)就、則應(yīng)安裝復(fù)合電壓閉鎖過流保護裝置，結(jié)合零序方向?qū)嵤╅g隙保護和過流保護。其次是在高壓配電變壓器實施保護設(shè)計時，由于變壓器的高壓側(cè)過流保護對低壓側(cè)的母線的靈敏系數(shù)規(guī)定之后，變壓器的低壓和高壓側(cè)的斷路器和短路器上均應(yīng)設(shè)置相應(yīng)的過流保護裝置，若低壓側(cè)的母差保護校驗停運開關(guān)故障和故障拒動等故障時，就可以利用這一裝置給低壓側(cè)的母線實施后備保護和主保護。但是為了避免弧光短路等非金屬性的故障時，導(dǎo)致阻抗保護的靈敏度不足情況的出現(xiàn)，我們就應(yīng)在高壓側(cè)設(shè)置保護變壓器熱穩(wěn)定的過流保護，從而更好地結(jié)合變壓器熱穩(wěn)定的要求，對其整定值進行確定。最后是當相間后備保護按遠后備原則配置時，應(yīng)躲過被保護變壓器所連接相鄰線路發(fā)生一相斷線時流過保護安裝處的負序電流，并與相鄰線路零序電流保護的后備段在靈敏度上配合，以防止負序過電流保護非選擇性動作。

2.4變壓器過負荷保護

變壓器的過負荷保護就是，當變壓器在正常運行時，所出現(xiàn)的過負荷情況可由其進行反應(yīng)。過負荷裝置通常動作于信號，因為其只有在變壓器有過負荷的可能性的情況下才會安裝。一般來說，對于變壓器的過負荷來說通常都是三相對稱的，另外過負荷保護裝置要安裝在主電源側(cè)。所以，我們只需要在一相上安裝一個電流繼電器，而且通過在信號上給予一定時間的延時動作來進行過負荷保護。

結(jié)語

在當前配電變壓器實際運行過程中，為能夠使其運行安全性及有效性得到較好保證，應(yīng)當對配電變壓器實行繼電保護，因而對配電變壓器繼電保護進行合理設(shè)計也就十分重要。作為相關(guān)設(shè)計工作人員，應(yīng)當對配電變壓器繼電保護設(shè)計加強重視及認識，并且應(yīng)當從各個方面入手實行設(shè)計，從而使繼電保護設(shè)計更加符合實際需求。

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