關于電力變壓器繼電保護設計的思考

程元帥　朱瑞輝

摘要：在改革開放的新時期，隨著我國經濟技術的不斷發展，高新技術也是日漸進步。對于社會發展的多樣化對電力領域的需求越來越高，在電網日漸復雜化的當今社會，電力系統中的電力變壓器在日常的工作中也備受關注。但這一電力變壓器在實際的工作中必然會遇到各種問題，這些都會對電力系統的正常運行帶來很大的危害。為了實現電力系統的工作順利，避免造成的各種影響，確保正常的用電安全，加強對變壓器的繼電保護就有很重要的作用。所以，對于繼電保護裝置的設計和使用都要加強重視的程度。

關鍵詞：電力變壓器;繼電保護;變壓器;設計

引言

隨著社會的不斷發展，我們國家電力工業水平也在飛速額運轉中，電網的形式與日俱增，社會的網絡密集程度也在不斷的增加，在整個的電氣系統中，電力變壓器機電設備是一種非常重要的電力設備設施，其自身負責電力系統非常重要的轉換工作，因此電力變壓器很容易受到一些外界自然條件的影響，工作的期間很容易導致大量的變壓器受到損壞，為了保障用電的安全和可靠，一定要根據實際的工作情況做好電力變壓器的繼電保護裝置。

1電力變壓器繼電保護主要的工作原理

變壓器繼電保護裝置主要的工作原理指的就是在電力系統當中，由于電力數值會產生一定的波動，從而具有調節功能作用的裝置。電力變壓器繼電系統的運行狀態必須是安全可靠的，這也是為了確保電力系統正確運行的基礎。當然，電力系統運行狀態不同時，發揮出的保護作用也是不同的，在這種情況下，就必須要通過分析運行參數找到具體的數據值，從而判斷繼電保護的運行狀態。并且，準確有效的參數也可以作為運行依據，形成相應的工作原理。如果繼電系統在運行時處于正常狀態時，就可以先進行測量。如果運行狀態非正常時，那么就要先找到故障問題再進行測量，對比其運行的結果。

2電力變壓器繼電保護系統的故障類型

一般情況下，我們將電力變壓器保護裝置的故障類型簡單的分為兩種類型，即為油箱內部故障和油箱外部故障這兩種。一般來說，對于造成油箱內部故障發生的主原因，是在變壓器的內部相間短路、接地短路和鐵芯短路等問題引起的。由于發生在電力變壓器裝置系統內部故障的出現幾率非常高，并且內部故障的危險系數較大，所以，當內部故障發生時，產生的較大電弧不僅會燒毀變壓器內的絕緣部分，還會使變壓器內部的大部分絕緣體在嚴重受熱情況下，產生大量的有毒氣體，容易導致變壓器內部的油箱發生爆炸，產生嚴重的威脅人身安全的事故，因此對于變壓器內部的故障需要及時的對繼電保護裝置中進行排查，避免嚴重事故的發生。而一般油箱外部的故障發生的主要原因則是，變壓器自身的阻線與絕緣體相關的電路或接地斷線的現象引起的。此外，對于電力變壓器繼電保護中不能夠正常的進行運轉，需要我們從下面幾個方面進行概括。首先，因為電力變壓器外部線路短路造成的電流過大，或者是實際的變壓器負荷超載現象。其次，變壓器自身的油箱漏油會造成油面下降，導致在變壓器發生故障時不能夠及時的冷卻，而出現了溫度過高的現象。這些現象無疑都會對變壓器自身內部金屬設施造成嚴重的傷害，從而導致變壓器絕緣體的損壞，使得其后期事故不斷的發生。

3變壓器故障原因及繼電保護措施

3.1差動保護

差動保護主要包括比率制動差動保護和差動速斷保護。正常運行的情況下，三繞組變壓器三側電流向量之和為零，即iI2+ill2+illl2=0。如變壓器內部短路時，差動電流為Id=I1+I2+I3，也就是與各側短路電流之和。比率制動差動保護和差動速斷保護的啟動條件是一樣的：當差動電流Id大于電流起動整定值Icdqd時啟動元件動作開放比率差動保護和差動速斷保護。但是比率制動差動保護和差動速斷保護的動作條件是不同的，比率制動差動的動作特性是：差動電流動作值隨制動電流的增大而成某一比率的增大，而制動電流的算法則是不同保護廠家也有不同，一般是變壓器三側電流絕對值之和再乘以一個系數。一般來說，比率制動差動保護要經過TA飽和或斷線判別及勵磁涌流判別后才能出口。利用比率制動的特性防止了區外故障時由于TA的暫態和穩態飽和造成保護誤動，而區內故障能可靠動作。而差動速斷保護的動作條件則是當任意一相差動電流大于差動速斷整定值時保護瞬時動作跳開變壓器各側開關。差動速斷保護主要是為了在變壓器發生嚴重區內故障時能夠快速切除故障，保障變壓器及電網的安全。

3.2瓦斯保護設計

瓦斯的保護主要是通過氣體繼電保護器的作用實現的，通常情況下，瓦斯的保護主要是包含了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。其中一種保護措施就是根據氣體的化學成分與數量等相關信息進行故障性質的分辨與原因的分析，這樣有利于相關的工作人員技術的注意到異常情況的發生，從而在最快的時間內進行解決。另一種就是通過對氣體的速度進行監測，再對自身的特點和成本的相關情況進行分析，從而對出現問題的位置進行相關的知道。而且在變壓器受到嚴重的損壞后可以將電源自動的進行切斷，做到對變壓器的保護。在變壓器的正常使用情況下，都是要符合三相對稱的，因此，如果在一個電流繼電器上運用了保護裝置并進行相應的連接，之后便可以實現保護的作用。

3.3設計低壓變壓器在過電流時進行保護裝置

一般情況下，如果是應用三相式的變壓器時主要是在變壓器的低壓側，一旦在壓側出現短路時，或者是沒有發揮出阻抗保護時，那么就起不到保護的作用。所以，在所有相鄰元件的后備必須要達到保護的作用。如果發生這種問題時，可以在低壓側設計一個復合電壓閉鎖過流保護，也可以在高、中壓側安裝一個復合的電壓閉鎖過流保護。另外，在設計高壓變壓器保護裝置時，當變壓器高壓側電流保護會對低壓側母線產生一定的靈敏度，所以，就可以對變壓器高壓側短路以及低壓側斷路器安裝一個保護裝置。一旦變壓器低壓側產生停運問題以及發生故障時，就會發生在開關和TA間出現非正常狀況，此時保護裝置則當作變壓器低壓側母線后備保護設計應用，也可以作為主保護的設計應用。有一點我們也是可以忽略的，就是發生非金屬性短路時，會出現靈敏度不足的阻抗保護，或者是出現延時以及超時的問題發生。通過在對上述問題發生過程當中，最好的解決方法就是在變壓器的高壓側設計一個保護裝置，可以安裝保護變壓器，也就是熱穩定的反時限過流裝置。并且必須把這種設置的整定值要與變壓器的熱穩定相適應，除此之外，對變壓器低壓側也要進行相應的保護，安裝一個電流保護裝置。

3.4復壓閉鎖方向過流保護

復壓閉鎖方向過流保護主要作為變壓器相間故障的后備保護。其主要原理就是在過流保護的基礎上增加復壓閉鎖的功能，以防止在變壓器過載的情況下引起保護誤動作。復壓閉鎖元件則主要由一個低壓元件和一個負序元件通過或的關系構成，即只要低壓元件或負序元件的其中一個動作即可開放復壓過流保護，在這個情況下只要電流達到動作值即可動作出口。

結語

由于電力變壓器會受到外接負荷的影響，所以，在工作當中就會出現很多問題，發生故障，對電力系統產生不穩定的作用，對變壓器造成很嚴重的損壞。在以上討論中我們可以看出，在電力系統當中，變壓器繼電保護有著非常重要的作用。在設計繼電保護時必須要掌握要點，如果在其中還存在哪些問題應及時處理，確保電力系統可以穩定運行。

參考文獻

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