電力變壓器繼電保護設計分析

趙環宇 張振寧

摘要：電力變壓器繼電保護設計時是保證電力系統安全穩定運行的關鍵，也是提升電力服務水平的關鍵。但是，電力變壓器繼電保護設計具有較強的系統性，也十分復雜。因此，具有一定的設計難度。只有對電力變壓器繼電保護進行合理的設計，才能保障電力系統的平穩運行。本文將對電力變壓器繼電保護系統常見的故障類型以及繼電保護設計分具體方法進行探討，以供參考。

關鍵詞：電力變壓器;繼電保護設計;常見故障;設計思路

引言：

我們的生活與工作離不開電，想象一下如果我們的生活中長期停電，工作怎么開展，生活如何繼續？因此，電力是我們生活中不可或缺的元素。而電力變壓器保護設計的目的，則是為人們的日常生活與工作提供電，使電力系統能夠平穩運行，使人們的生活和工作得到保障。因此，電力部門還需針對電力變壓器繼電保護中的常見故障，設計相應的繼電保護。

1、電力變壓器繼電保護系統常見故障類型

1.1電力變壓器繼電保護系統電流互感器的故障

電力變壓器中繼電保護系統內的電流互感器的設計原理來源于電磁感應。因此，電流互感器具有電流轉換功能，能夠將較大數值的電流轉換成較小的數值電流。這也是電流互感器存在的價值。因此，一旦電流互感器內部的絕緣部分發生破裂或類似現象，則極容易引起電流的竄出等系列問題，則給電力系統的安全、穩定、正常運行造成了嚴重的阻礙，嚴重時還可能引發安全事故。

1.2電力變壓器繼電保護系統中電壓互感器的二次回路故障

繼電保護系統的核心組成部分是系統的電壓互感器部分?？梢哉f系統的電壓互感器部分是電力變壓器繼電保護系統的心臟。而其主要的功能則是排除電力系統中較高的電壓。在通常情況下，電壓互感器在承受相對數值較大的電阻負載的同時，其承受的二次電壓數值與其所承受的一次電壓數值還以正比的關系存在。因此，如果電阻數值減小，那么很容易造成電壓互感器出現短路現象。所以在處理這類力變壓器繼電保護系統故障的時候，應當格外注意電壓互感器的短路以及回路等問題。

2、電力變壓器繼電保護設計的思路與方法

2.1差動保護設計

差動保護設計是電力變壓器繼電保護設計中的重要內容。差點保護設計的原則是將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的 “環流接線”。如果變壓器處于正常運行的狀態，那么差動繼電器中的電流為其兩側電流互感器CT的二次電流之差，其數值趨于0[1]。如果差動繼電器不發生任何動作，那么其保護也不會有任何作為。也就是說，如果在電流互感器二次回路端線，并且變壓器處于最大符合的狀態下，差動保護是不會產生任何動作的。隨著計算機芯片性能的提升，對位于變壓器1套保護裝置中所具有的主保護以及各側全部后備保護的兩套主變壓器微機型保護裝置進行了全力開發，其成果已經被廣泛應用于實際工程中。所以，在330kV及以上高壓側電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動保護的方法對電力變壓器引出線、套管及其內部短路故障進行反應，從而實現有效反應電力變壓器繞組及其引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護，同時也可以將 電流速斷保護作為主保護，另外也能達到將瞬時動作于斷開各側斷路器的目。

2.2變壓器的瓦斯保護

差動保護設計也會出現不能繼續使用的情況。因此，在差動保護設計的基礎上，還需對變壓器的瓦斯保護，當差動保護設計不能繼續使用時，通過瓦斯保護設計則能繼續對變壓器進行保護[2]。正如我們的認知一樣，瓦斯是通過對氣體的繼電器來實行檢測的一種保護措施，在變壓器油箱中進行一種特別的安裝技術。瓦斯的保護也可以分成兩種情況，一是像“輕瓦斯”這樣的保護措施，它主要表現為通過動作之間的反應發出特殊的信號，比如說：顏色、氣體、化學成分以及氣體等因素;二是對“重瓦斯”的保護，主要側重于變壓器的各種斷路以及跳閘的現象。因此，相關的工作人員可以通過氣體的變化速度或者是其它因素，來對變壓器進行具體的檢測，以及時的發現其中的故障，明確故障發生的原因以及故障所帶來毀壞程度。同時，變壓器在遇到嚴重的情況下，它會自動跳閘關閉電源，發出信號的危險性。因此，對于電力的變壓器的繼電保護設計要在差動保護設計的基礎上進行瓦斯保護設計。

2.3過電流保護設計

過電流保護設計分為低壓變壓器過電流保護、高壓變壓器的保護以及負序過電流保護[3]。首先，從低壓變壓器過電流保護來講。三相式三卷變壓器通常在變壓器的低壓側，而在壓側短路時高、中壓側的阻抗保護通常無法發揮作用，起不到保護功能，因此難以達成作為相鄰元件所具有的后備保護需求。為此，可以在低壓側安置復合電壓閉鎖過流保護，并同時在其高、中壓側都設計并安裝復合電壓閉鎖過流保護以及零序方向過電流保護或間隙保護。

其次，對于高壓變壓器的保護設計。在電力變壓器高壓側的過電流保護對低壓側母線規定有靈敏系數的時候，可以在電力變壓器低壓側斷路器和電力變壓器高壓側短路器上設計安裝有關的過電流保護裝置。如果電力變壓器低壓側母差保護發生校驗停運現象，或者是因為故障出現拒動問題以及開關與 TA 間出現不正?，F象的時候，過電流保護裝置則可以作為電力變壓器低壓側母線的主保護以及后備保護。不過需要注意的是，一旦出現的是非金屬性短路，在經過弧光短路的時候，則容易出現阻抗保護靈敏度不足以及整定延時超過2s 等情況。基于以上分析，應該在電力變壓器的高壓側也安裝一個保護變壓器熱穩定的反時限過流保護裝置，并且該裝置的整定值必須根據電力變壓器的熱穩定要求進行設置。

最后，則是關于負序過電流保護設計。在按照相間后備保護遠后備原則進行配置的時候，必須避免被保護電力變壓器所連接相鄰線路發生一相斷線時，在流過保護安裝位置的時候出現負序電流。另外為了不引起負序過電流保護出現非選擇性動作，在靈敏度方面應當配合相鄰線路零序電流保護的后備段。

結語：

綜上所述，電力變壓器繼電保護設計能夠實現電力系統的安全平穩運行，為人們提供更好的服務。因此，電力企業還需在電力變壓器繼電保護設計上繼續鉆研，合理設計電力變壓器繼電保護的裝置，提升電力系統的安全性和穩定性。

參考文獻：

[1]步天龍.關于電力變壓器繼電保護的設計[J].北京電力高等?？茖W校學報，2018，（03）：126.

[2]常二鵬. 電廠主要電氣設備的調試方法[J].中外企業家，2019，（36）：96-98.

[3]黃婷君.試論電力變壓器繼電保護設計[J].科技信息，2018，（09）：90-91.