關于電力系統繼電保護設計的探析

黃蘇信

摘 要：隨著我國社會經濟的不斷發展，作為整個電力變壓器系統的重要組成部分，電力變壓器繼電保護裝置具有至關重要的作用。因此，只有使整個電力變壓器繼電保護系統處于正常的運行狀態，才能夠在一定程度上保證電力變壓器繼電系統的安全運行。如今，人們對于電力的需求水平日益增長，對于電力變壓器繼電保護設計的研究就顯得非常有必要。

關鍵詞：電力系統；繼電保護；設計

1繼電保護的基本概念及原理

電力系統中輸送電流的裝備和管線，都必須安裝配套的檢測設備，這些設備要對電力運轉中發生的故障和非常態運轉狀態起到保護作用，這就是所謂的繼電保護裝置。也就是說，電力系統中的各部件一旦出現問題或運轉異常，繼電保護裝置都要在第一時間敏感的反應出來，而且還能及時跳閘或發出警示。繼電保護的基本原理主要是通過管線保護、電路保護等完成的，為了使上述保護措施能準確判斷出該設備輸出端口和相關裝備導入端口的故障，現在還有更多新型的保護原理被運用到電力系統中，能更全面的對兩端和多方向的電壓情況進行信息保護。

2繼電保護的主要任務

繼電保護的原則，主要是在電力系統中重要部件短路或運轉不正常時電壓、電阻等隨之發生的變化，來完成對繼電的保護。當供電接入口沒有出現任何異常現象時，繼電保護裝置就擔負著實時監控電力系統中所有設備的運轉情況，并且能夠為其提供準確的憑證。一旦當供電端出現異常時，繼電保護系統必須能快速發揮作用，最快的時間內對故障進行一一排除，使得電力設備能繼續使用，還要能在第一時間精準地做出預警，提醒當班的工作人員迅速去解決問題。

（1）電力系統出現異常運行狀態時。當平日電力系統處于常規運轉時，在遇到各種問題但是還沒發生故障或沒跳閘的階段，被稱作非正常運轉。電力系統在不正常的運轉下會對電力發揮的效果、質量產生嚴重影響，而且過度的超量運行還將導致裝備發燙、加速老化、降低使用年限，電力裝備的正常運轉會遭到破壞，甚至會引發電路短路，設備被破壞等一系列惡劣影響。電力系統在非正常運轉時，繼電保護裝置一定要能第一時間準確的發出預警。

（2）電力系統出現故障時。在電力系統中最司空見慣也是危險性極高的故障，就是各個環節的的短路。當電力裝備或電路管線有短路現象時，需要由電源向發生故障端供應超出常規運轉限定的短路電流，這樣一來，有可能導致電力系統設備被損毀、大大減少使用年限，同時人們常規工作條件也遭到影響，電力系統崩潰將導致大面積停電等現象發生，對生產生活造成極大的損失。當電氣裝置發生故障時，需要繼電保護裝置發揮的作用是：能及時有效并且能準確判斷通過斷路跳閘的節點，使得發生故障的裝置能迅速脫離到系統之外，避免故障設備持續受到損毀，使得電力系統的其他組件還能不受影響，完全運轉。繼電保護在確保電力系統正常運轉和保障供電質量、避免故障范圍延展和用電事故的發生等方面，都具有積極的影響，是電力系統中不可或缺的構成元素。

3電力變壓器繼電保護設計方法

3.1差動保護設計

將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”是變壓器差動保護動作電流設計的原則。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。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的。

3.2瓦斯保護設計

除了瓦斯保護可以動作，像差動保護以及其他有關保護設計通常是都不能進行動作的。瓦斯保護主要是依靠氣體繼電器來實現動作的，其位于變壓器油箱和油枕之間的連接導油管中。瓦斯保護主要有兩種：①首先輕瓦斯保護動作于信號，然后依照氣體的屬性，包括：顏色、可燃性、數量以及化學成分來判斷保護的理由以及電力變壓器繼電保護裝置故障的性質。根據此有關工作人員則可以及時察覺故障的發生并有針對性地對故障進行相關處理。②首先重瓦斯保護動作于斷路器跳閘，然后通過監視確定氣體發生的速度，并對氣體的不同特征以及相關成分進行剖析，從而根據有關分析間接地推測、判斷造成故障發生的原因、故障出現的部位和以及故障的嚴重程度。

3.3過電流保護設計

①低壓變壓器過電流保護設計。三相式三卷變壓器通常用于變壓器低壓側，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。在這種情況下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等。②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間出現不正常現象的時候，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。另一方面在電力變壓器的低壓側應當另行設計保護，或者可以在電力變壓器低壓側的中性線上實際零序電流保護裝置。值得關注的是，需要根據中性線不平衡電流不超過變壓器額定電流的25%的要求設計動作電流。③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。

4結語

電力變壓器繼電保護裝置是電力系統中重要的電氣設備與轉換樞紐。合理設計變壓器繼電保護裝置能夠有效保證電力系統運行的安全性、穩定性。

參考文獻：

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