特高壓變壓器對繼電保護的影響

賀路航，金明輝

（國網河南省電力公司 直流運檢分公司，河南 鄭州 450000）

0 引 言

對于特高壓工程當中所使用的變壓器，如果自身的結構比較特殊，還采用了特殊結構下的有載調壓，那么變壓器工作過程中繼電保護裝置的工作要求會更高，一般情況下要求具有更高的靈敏度，同時還需要擁有定制切換類功能，從而保證工作中繼電保護裝置可以實現精準切換。因此，在當前的特高壓輸電工作中，需要分析特高壓變壓器對繼電保護裝置所產生的影響，然后才能更好地為繼電保護工作提供幫助，促進特高壓輸電工程的安全穩定運行[1-3]。

1 特高壓變壓器結構類別

1.1 特高壓分體調壓式結構

特高壓分體調壓式結構比較特殊，其實際調壓中整體模式比較偏向于中性點調壓。分為兩個器身,分別為主體變壓器及調壓補償變壓器。其中主體變壓器為普通自耦變壓器，調壓變壓器的調壓繞組串接于主體變壓器的公共繞組實現調壓，調壓變壓器的勵磁繞組并聯于主體變壓器的低壓繞組。補償變壓器的勵磁繞組并聯于調壓變壓器的調壓繞組，補償繞組串聯于主體變壓器的低壓繞組側，實現調壓過程中對低壓側電壓的補償。

1.2 調壓以及補償變壓器結構

調壓和補償變壓器圍繞勵磁繞組運行，其中調壓器的某一邊大多數為以主變壓器為主的低壓繞組。調壓器的調壓軸通過并聯勵磁繞組的方式，利用管線線路直接將低壓繞組連接在一起構成補償繞組。對調壓變壓器和補償變壓器來講，在具體的應用中，變壓器保護裝置屬于調壓變壓器與補償變壓器的一部分，要在機械設備的運行中致使變壓器的中性點側互相連接在一起，共同形成繞組模式，使用戶在保護裝置定值以及整定工作中增加對設備運行原理的認知[4]。

2 特高壓變壓器保護配置

特高壓變壓器的結構比較特殊，在繼電保護裝置中除了需要對主變壓器保護之外，還要在調壓變壓器和補償變壓器發生短路時，增強保護裝置的變壓器動作靈敏性[5]。在特高壓變壓器保護配置中單獨增設差動保護性裝置，可直接確保主變壓器的保護性動作正常開展，滿足保護工作的基本需求點[6]。該過程中的差速段確定與調壓繞組之間有著明顯關系。由于變壓器的容量小，鐵芯磁密度高，故調壓繞組運行結束以后，依舊需要確保直阻測量工作的正常開展，規避調壓以及補償變壓器過于飽和[7]。變壓器鐵芯結構示意如圖1所示。

圖1 變壓器鐵芯結構

3 調壓器以及補償變壓器運行狀況

調壓器和補償變壓器本身額定容量在實際確定時會涉及到額定電流以及額定電壓，只有將其中的電流和電壓數據計算出來之后才能計算調壓變壓器的額定容量[8]。補償變壓器和低壓繞組之間是一個串聯電路，調壓過程下的額定電壓容量會發生明顯的更改，但額定電流、繞組的匝數以及定值都不會出現改變。對調壓變壓器來講，因為實際上的調壓數出現了更改，所以調壓側的電流和額定電流也會出現變化。調壓側的匝數從零匝到滿匝，額定電流也會從零變化到額定最大值，電流的變化幅度會增大。如果調壓側的短路電流接近于0，此時電路的靈敏度非常高。一旦調壓器以及補償變壓器的匝數出現變化，數據誤差值也會增大。與此同時，額定電流和差動電流定值的數據并不準，電路的具體情況難以準確探知[9]。

4 特高壓變壓器的繼電保護類別

4.1 瓦斯保護

對于特高壓變壓器的機電保護工作而言，主要分為主保護和后備保護兩種。其中，主保護中的瓦斯保護更是重中之重，其可反映油箱內的所有信息，明確油箱內部是否出現故障。一旦變壓器油箱內部出現故障，那么變壓器的油與其他絕緣材料會在故障電流與電弧之間的作用下直接受熱，受熱過程中會直接產生氣體。一旦故障嚴重，會導致受熱中的氣體量過大，氣體流與油流會直接沖向油枕的上部。一旦壓強增大，繼電器內部的油面會降低，則瓦斯保護會保持一個啟動狀態。當瓦斯保護動作開展時，可根據已經觀察到的數據對其進行分析，合理判斷是否發生故障，增強瓦斯保護的可靠性，但瓦斯保護動作容易受到外界因素的干擾。

4.2 過電流保護

過電流保護是瓦斯保護和差動保護或電流速斷保護的后備保護，可直接反映外部短路情況下所引起的過電流。系統的短路電流可采用不同方式起動過電流保護，根據實際情況分析是否要采用阻抗保護滿足系統運行的靈敏性。

4.3 過勵磁保護

當變壓器高壓側的電壓為50 kV時，該變壓器的端口額定磁密將處于飽和狀態。一般來說，頻率降低或電壓升高都會導致變壓器過勵磁。為有效減少由于變壓器過勵磁所引發的過電流，可做好一定的過勵磁保護工作，以此規避變壓器的老化，間接性地延長機械設備的應用期限。

4.4 后備過流保護

后備保護的裝設位置要根據變壓器的類型進行定位。一般來說，雙繞組變壓器要安裝在主電源側，縮小故障影響范圍。后備保護要安裝在主電源側和主負荷側，確保三繞組變壓器和自耦變壓器實現過流保護。

5 有載調壓下調壓變壓器保護不足之處以及保護方案

在有載調壓下調壓變壓器保護過程中，對調壓變壓器產生的影響非常大，本文主要從以下幾個層面進行簡要分析。

5.1 有載調壓問題

對有載調壓來講，調壓過程中出現的問題頗多，有載調壓數值可被直接限定在某一個定值上。在有載調壓數據值變化過程中，若不對定值進行實時調整，會導致調壓匝數變化出現一些差異值，使保護裝置出現誤動作，影響到有載調壓保護效果。對于一般情況下的有載調壓變壓器來講，調壓插頭更改或者匝數的變化情況對總匝數最終的數值影響不大，因此要在保護裝置中放大不平衡系數，以便解決有載調壓問題。

5.2 調壓變壓器保護方案

5.2.1 調壓過程中退出調壓變壓器保護

在調壓保護的過程中，無論選擇任何方法都需要降低調壓變壓器的保護靈敏度，故采取對調壓變壓器的保護配置是補充調壓變壓器小和匝間短路靈敏度不足的重要措施。如果該補償失效，則要退出調壓變壓器保護，此時變壓器保護存在與否都不會產生實質性影響。但是退出并不意味著不進行保護，而可采用非電量的瓦斯保護作為主保護措施，以避免出現短路故障。

5.2.2 不輕易退出調壓變壓器保護

在調壓過程中，如果調壓變壓器出現匝間短路故障，可以不退出調壓變壓器保護。調壓變壓器的保護舉措應當針對性地保留，其中的差動保護舉措必須要保留下來[10]。一般來說，通過降低靈敏度，使得匝數比變化過程中所產生的誤動問題得到有效解決。在具體應用過程中，將調壓變壓器變為兩個不同檔位。如果在調壓變壓器運轉過程中，調壓的幅度過大，此時可退出差動保護。如果是調壓變壓器變動浮動小，該種情況下勢必要自動做好降低差的準備，降低差動作保護的靈敏度，使匝數和平衡系數匹配化。采取了措施之后的調壓變壓器在調壓前以及調壓后的匝數比是已知的，需要選擇調壓前與調壓后的匝數平均值。除此之外，應適當通過抬高動作的方式，降低保護誤動作出現的概率，有效防止誤動作對保護措施產生不良影響。

6 結 論

特高壓變壓器由于結構的特殊性，在使用過程中時常會遇到許多問題。本文展開了對特高壓變壓器繼電保護工作基本情況的論述，旨在提高繼電保護裝置的實際應用效果。基于繼電保護裝置對特高壓變壓器的使用進行安全保障，以便促進該項研究的持續性進步與發展。