淺談繼電保護技術在電力變壓器故障中的應用

武方劍 黃曉

摘要：電力變壓器故障類型與繼電保護方式研究目前受到電力企業的重視。主要圍繞對于電力變壓器常見故障和繼電保護方法進行研究。在實踐中，若繼電保護裝置的運行產生了問題，這有可能導致重大電力事故的發生。因此，為了能夠最大限度消除電路變壓器故障，需要通過低壓開關作為判斷依據，并適當改變外接線，從而減少變壓器故障。

關鍵詞：電力變壓器;故障類型;繼電保護

為了保障電力變壓器系統和功能發揮，出現相應的繼電保護技術和設備，而這一環節也就成為電力技術的實際應用重要環節。要了解電力變壓器保護的功能特點，就要知道電力變壓器經常會遇到哪些故障，例如套管處故障和匝間故障等，通過尋找變壓器的常見故障點，也能明確電力變壓器保護的未來升級方向。

一、繼電保護裝置要求

繼電器需要滿足下列幾個基本要求：速動性、靈敏性、可靠性和選擇性。選擇性：故障產生于供電系統中時，線路自我產生的故障或發生故障的設備產生反饋效應，對應的保護器或斷路器發生拒動狀況，相鄰線路或設備應當承擔起故障切除的責任。速動性：繼電保護裝置在發生故障時必須在第一時間切斷故障部位，縮短用戶和設備在不穩定電壓中運行的時間長度，盡最大可能縮減設備損壞的可能性以提升系統并列運行的穩定程度，控制障礙影響范圍，提升備用設備及備用電源等上述備用設備自動投入運行的效果。為發揮相間速斷保護與零序順時段保護的作用，一般從縮減斷路器切斷電通路的時間與控制繼電器固有的動作時間出發，以實現速動性的提升。斷路器與保護裝置的動作時間之和是切斷電路整體故障的最短時間。靈敏性：電路保護裝置的及時響應會產生相應的反應，響應速率間隔越小，對異常工況或可能的故障反饋越精準迅速，越方便電路維護者們及時進行相應反饋，此種能力被稱為靈敏性。可靠性：在繼電保護裝置的電路保護范圍中，若有故障發生，繼電保護裝置必須及時響應，在電路未發生故障時繼電保護裝置不應該被誤觸發產生動作。保護裝置自身的質量和運行維護水平關系到誤動率和拒動率。這兩個數值體現了電路整體的運行維護水平，也反映了整個保護裝置本身的質量問題。繼電保護裝置的可靠性取決于構成其的硬件和軟件，其應當包括必要的報警、閉鎖和自動監測措施。以上這些要求，是實際工作中，對繼電保護裝置進行組裝設置，以及后期的維護和運用，產生一定的評測作用。在實際的操作過程中，必須要辯證統一上述的數據，以期在電路維護當中獲得更好的效果。上述四個參數之間，互相聯系，相互制約，有時甚至存在矛盾。故在實際的操作過程中，必須要辯證統一上述的數據，以期在電路維護當中獲得更好的效果。

二、電力變壓器常見故障

1.電力變壓器主要組成部分

在電力企業中運用的電力變壓器內容較多，按照作用來分，變壓器可以分為特種變壓器和電力變壓器，特種變壓器是特殊行業中使用的特種設備，電力變壓器在社會中應用較為廣泛，主要包括鐵芯、繞線、絕緣套管等。電力變壓器中還有其他如儲油罐、冷卻裝置、引線繼電器、吸濕器開關以及各種調壓裝置等重要組成部分。

2.異響故障

在對聲音的判斷上，能夠對電力變壓器的故障類型進行初步的判斷。電力變壓器的運行聲音異常在故障運行中較為常見。正常運行中電力變壓器發生了連續且均勻的嗡嗡聲，可能是由于電量變壓器某個部位出現了超負荷現象，如果運行的時間較為均勻且連續，而且聲音大小是變化的，則要考慮的是電網過負荷或過電壓鐵芯和硅鋼片的接觸出現問題。

3.繞組故障

電壓器在運行過程中出現了氣體保護，這是由于層間短路、鐵芯故障、套管內部出現了故障，或者是繞組出現了斷線等，使得變壓器油起到分解作用產生故障，此時的電弧尤其是電壓器的絕緣材料容易產生氣體，設置相應的氣體保護裝置會有效地進行保護和監護，一旦故障發生，就容易發生氣體保護動作。針對故障類型，氣體保護動作各有不同，例如對于重瓦斯氣體故障和輕瓦斯故障，氣體保護動作會發出不同的信號，氣體保護裝置發出輕瓦斯保護信號時，可以根據氣體保護裝置的動作原因進行查找，例如采用變壓器色譜分析方法，判斷和分析變壓器故障。

4.電壓器的分接開關故障

由于管護工作不到位，例如充油型的電力變壓器在分接開關上就容易出現大大小小的故障，表現為變壓器上油泥等物質的堆積或銹蝕現象出現，故障發生時往往電阻增大，尤其是在下雨天的時候密閉性不足，使得一些潮濕的物質進入到變壓器分接開關內部，導致變壓器開關分接引線和當中的靜出頭，出現了固定絕緣桿的變形。

三、做好電力變壓器繼電保護的方法

1.以瓦斯保護的氣體變化

保護通過相應變壓器油將其作為冷卻介質和絕緣（一般采用克拉瑪依油），是一種有效的瓦斯保護電壓便利及保護。就其具體情況分析來說，也就是一旦出現變壓器油箱故障，而事故點電流和電弧等多方面的影響是可以通過變壓器油和隔離器料通過熱反應而生成大量的氣體進行保護，氣體的排出量和速度，與變壓器的具體情況是密切相關的，由此來保障電力變壓器設備的安全。就這種保護方式的具體應用來說，是將氣體繼電器裝置為目標進行安裝的，通過裝設置管道當中來使得較少的油箱形成氣體，原管道上行而保證輕瓦斯或重瓦斯報警器里油面降低，通過這一方式形成信號警告。

2.電力變壓器的差動保護

差動保護方案也是管理電力變壓器繼電保護工作的重要一環，這種保護方式主要是通過將電力變壓器兩端電流差額情況進行體現而形成保護動作，來完成保護的整體目的。那么就這一保護技術的設備用作原理來說，主要是根據電力變壓器兩端電流互感器的特殊，由此來進行同極性端串聯，處于回路當中的情況，可以通過改動繼電器進行并聯，那么此時就體現了流入差動繼電器電流兩端的電流互感器電流差，在這一方面要科學合理的選用兩端電流互感器變比等，由此來使兩端的二次電流向量一致。在這一過程中，進入差動繼電器的電流數值為零，而形成相關保護設備的動作。

3.完善高壓側后備保護動作

想要完善高壓側后備保護動作，需要在兩圈變壓器主變高壓后備增設門電路，使其邏輯更為合理，在實際保護工作中，低壓側斷路器斷開并且高壓側電流較大，可以結合設定時間跳高壓側斷路器，與兩圈變壓器后備保護相同，在三圈變壓器后備保護工作中，也需要增設門電路，從而加強邏輯性，在實際工作中，如果低壓側斷路器斷開，或中壓側斷路器斷開，同時高壓側電流較大，查處規定范圍是，需要結合預定時間跳低、中、高三側斷路器。對于中壓側變壓器后備保護邏輯改進以及低壓側變壓器后備保護邏輯改進工作，需要增設門電路，這時，如果低壓側斷路器斷開，同時低壓側的電流較大，并且超出規定崗位，需要結合預定時間跳高壓側斷路器。

結語

發電廠作為電力事業發展的重要組成部分，繼電保護作為發電廠安全運行保障的重要基礎，電力能源的安全穩定生產運行才能確保電力事業的可持續發展的有力支撐。所以，在電流環路中產生環流錯誤導致電路的正常運行受到干擾時，切斷故障區域與電路的聯系，控制電力系統故障的波及范圍，最大限度縮減損失，用這種方法來保證電力系統的整體穩定性，確保電力系統安全經濟運行。

參考文獻

[1] 鄭彥鳳，范宸華.電力變壓器故障類型與繼電保護方式研究核心探究[J].科技創新導報，2019，16（35）：21+23