淺談電力變壓器繼電保護原理及配置

武鵬

摘要：我國電力系統規模越來越大，使用的技術也越來越先進，不僅給各行各業的生產提供了源源不斷的支持，還為千家萬戶的日常生活提供了有力的保障。在智能變電站得到更加廣泛應用的同時，相關人員一定要提高對繼電保護技術的認識，為繼電保護技術的應用創造良好的環境，讓它能夠充分發揮作用，確保智能變電站的穩定運轉?；诖耍疚闹饕治隽穗娏ψ儔浩骼^電保護原理及配置。

關鍵詞：繼電保護裝置;發電廠;電力行業

引言

繼電保護在電力系統中的作用，具體地說就是在電力系統運行中出現異?；蚬收蠒r，可以對異常參數和故障現象進行檢測并發出相應的報警信號，不僅可以對故障進行部分的隔離和切除，避免故障擴大化，降低故障所造成的危害，而且在線監測電力系統運行情況，針對其中的異常發出報警，工作人員及時處理，提升電力系統的運行穩定性。

1繼電保護系統的組成概述

全面分析傳統繼電保護系統可發現，其主要構架層面可劃分為間隔層及站空層，而智能變電站的構架及模式均明顯優于傳統繼電保護系統。由此可見，智能變電站繼電保護系統不止具備傳統系統的特點，更增加過程控制的職能，有助于優化過程層及間隔層的總體功能，對提高總體工作效率具有不可比擬的積極作用。繼電保護設備的作用可以分為以下3個方面。首先，繼電保護設備可以保障變電站的運行穩定性和運行的可靠性。通過實時監測變電站的運行狀況，可以及時發現運行中存在故障問題的設備。在發現故障設備之后，智能變電站的繼電保護設備能夠向相關的斷路器下達跳閘指令，實現對變電站的保護。其次，繼電保護設備還能夠反映變電站電氣設備的異常情況，并將這些異常情況通過信號的方式來提醒相關人員。同時，繼電保護設備還可以實現遠程自動化操控，具有自動重合閘、遙測以及備用電源自動投切等功能，給智能變電站的運行帶來了較大的便利。最后，智能變電站繼電保護設備還具有信息交互及時的特征，依托發達的網絡技術提升了變電站監控的全面性，從而及時發現故障，一定程度上解放了勞動力，降低了勞動成本[1]。

2繼電保護裝置工作原理分析

眾所周知，電力行業一直是我國經濟發展的主要支柱之一，相關電力技術人員需要充分地了解繼電保護裝置的原理以及一些相關的專業性知識，才能進一步地將其應用在我國電力行業之中。繼電保護裝置有電源總線、數據總線、地址總線和控制總線四大中樞系統，而且還分有功率驅動模塊、圖形顯示模塊、通訊模塊、A/D模塊、開關量I/O模塊和CPU模塊等六大模塊組成。這六大模塊可以有效地調節在電路過程中的故障，在其發生故障之時，繼電保護裝置會發出警報，然后迅速地將警報信息傳輸到數據庫中，迅速地分類出屬于何種故障，并且會給出相應的補救措施。與此同時還會斷開電路以防止電路繼續損壞。最終將整個影響范圍控制到最小，起到保護電網的作用[2]。

在繼電保護運行維護期間，工作人員必須深入了解裝置特性與基本要求，將其作為開展后續運行維護工作的主要依據。例如，當檢查到繼電保護裝置未滿足基本要求時，及時更換全新裝置，將原有裝置退役報廢處理或進行返廠檢修，以滿足電力系統的繼電保護需求。繼電保護裝置的基本要求包括：第一，可靠性。在滿足保護動作觸發條件時，要求繼電保護裝置可以在限定時間內快速執行保護動作，禁止裝置出現誤動與拒動現象。第二，選擇性。在電力系統出現異常運行現象時，裝置應選擇性斷開與故障點最近的開關設備，如果所斷開設備選擇不當，將擴大實際的停電范圍，影響到其他無故障部分的運行狀態。第三，靈敏性。要求所配置繼電保護裝置具有良好的監測精度及靈敏系數，裝置可以第一時間發現所保護區域內出現的設備故障與異常現象，并執行相應的保護動作。第四，快速性。在電力系統出現運行故障后，繼電保護裝置應在限定時間內以最快速度執行跳閘等保護動作，斷開故障設備與無故障部分的連接。

3繼電保護裝置基本性能

3.1可靠性

由于繼電保護裝置優異的警報功能和保護功能，能夠迅速地處理，電路之中多出現的各種故障，并且給予補救措施，因此它擁有很高的可靠性。準確來講其可靠性主要來自兩個主要方面，其一就是保證判斷故障出現的穩定性和準確性，并且能夠迅速地分類故障種類。其二就是不會導致技術人員出現失誤動作：相關技術人員需要依據科學合理的專業知識作為儲備，并且保證設計制造過程能夠滿足要求。

3.3靈敏性

靈敏性主要體現在繼電保護裝置運行過程中的靈敏性系數以及以靈敏性系數值，它可以有效地顯示整個裝置的所能允許的最大額定電流和電壓以及所能允許的電阻變化范圍，這對于整個電路的保護作用有著重要的意義和價值。

3.4快速反應性

快速反應性是繼電保護裝置應有的特性，快速地檢查到故障并對其進行補救處理，然后將故障信息反饋給技術人員是其本質作用。這樣才能在電路之中出現故障之時，將整個損失和影響降到最小[3]。

4主變壓器的繼電保護措施

主變差動保護范圍為主變各側外附電流互感器之間，保 護范圍內故障瞬時跳主變各側斷路器，作為主變套管、繞組、引出線發生短路故障時候的主保護。

4.1主變差動保護

主變差動故障是變電站在運行期間經常出現的問題之一，以某企業的 110kV 變電站為例，該企業擁有兩臺 40005kVA 容量的 主變機器設備，并采用國電南瑞 DSA 系列變電站成套保護裝置，在設備維修檢查過程中，發現 110kV 其中一臺主變差動保護裝置設 備顯示“比率差動動作”，另一臺主變差動保護裝置及相關附屬設 備沒有發現異常情況，高低壓測電流互感器的外觀正常沒有出現破 損跡象，保護裝置的開關端子排二次電流接線處燒焦凝結并炭化。對于主變差動故障的原因有很多種：（1）差動保護裝置的零部件出現故障，老化現象嚴重無法正 常運轉;（2）裝置內部結構出現問題;（3）主變氣體繼電器誤動;（4）電流互感器出現故障;（5）在二次電流回路過程中，發生斷線、接地或者相關短路 故障。維修檢測部門應該開展全面的系統檢測和檢查工作，排除主變 本身故障風險，并應用先進的設備處理技術，提升其使用性能[4]。

4.2后備保護

后備保護是指對變壓器進行電壓的大幅降低和電流的急 劇增加，以此來緩解變壓器承載的壓力。因為當低壓一側發 生故障時，在主變抗阻的影響下，高壓側的電壓會再次影響 而產生一定程度的變化，這會對高壓側的復合電壓的閉鎖元 件的啟動造成影響，可能造成延遲閉鎖或其他問題。所以，但變壓器出現故障時，閉鎖裝置若沒有按時啟動，后備保護 就會迅速開啟，以此來全面確保變壓器的故障范圍不會再繼 續擴大 [5]。

結束語

在電力系統中，配電變壓器是非常重要的電氣設備之一，其運行安全性對整個電力系統工作連續穩定性具有直接的影響。在電力系統容量不斷增大、電壓等級不斷提高背景下，對配電變壓器保護的安全性、可靠性、靈敏性、快速性也提出了更高的要求。

參考文獻：

[1]田倫.繼電保護裝置在發電廠中的應用分析[J].數字通信世界，2018，161（05）：273-274.

[2]于超.火電廠繼電保護系統裝置應用中的防干擾技術分析[J].科學與財富，2020（003）：80.

[3]張雪冬.風力發電廠繼電保護裝置故障分析及處理措施分析[J].電力設備管理，2020（4）：118-119.

[4]徐鵬.220kV智能變電站繼電保護及自動化分析[J].通信電源技術，2018，35（6）：265-266.

[5]晁岳振，楊紹輝，劉天曉.探討智能變電站繼電保護設備的運行維護技術[J].山東工業技術，2019（6）：207

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