關于電力變壓器保護的初步探討

摘 要:變壓器在變電站中的地位是不可忽視的，它是變電站設備組成中的重要設備。一旦變壓器發生故障，將會嚴重地影響到整個供電系統的可靠性，嚴重地影響到供電系統的安全運行。當然，變壓器作為重要的電器設備，它本身的價值相對來說也是非常貴重的。實踐中，電力工作者應掌握變壓器的容量等級和變壓器的重要程度等指標，安裝性能優良、動作安全可靠的繼電保護裝置來保障電力變壓器的安全穩定運行。

關鍵詞:電力變壓器;保護

中圖分類號:TM8 文獻標識碼:A 文章編號:1674-7712 (2012) 12-0034-01

一、前言

通常，電力變壓器的故障可分為油箱內部發生的和油箱外部發生的。油箱內部發生的故障出現在變壓器內部。包括斷路故障、每一個匝之間的短路故障、因中性點直接連接到接地系統中的側繞組單相接地發生的短路故障。電力變壓器的油箱內部一旦出現故障，就會產生極其嚴重的危害，這是因為故障點會對電弧以及繞組絕緣線和鐵芯造成損壞，同時還會使一些絕緣物質以及變壓器油箱中的油發生劇烈的汽化，這樣就會造成油箱的爆炸，后果將不堪設想。因此，要想很好地保護好繼電設備，必須首先排除這些故障。油箱外部的故障也是電力變壓器常見故障，顧名思義，油箱外部的故障發生在油箱外部。主要指變壓器繞組線會引出管套上的一些故障以及短路、接地短路等等問題，而油箱的內部發生相間短路的情況是比較少見的。變壓器的不正常工作主要是有以下幾種情況，變壓器的運行時間較長，就會形成超額定的容量來引起負荷的過高。外部短路會引起很大的電流產生，在外部接地短路的情況發生時，它會引起中性的電壓過低，油箱漏油處的油因遇到溫度較低，就會受冷形成凝固塊狀的油塊。大容量的變壓器有電流經過的時候，它的電壓是非常低的。還有一些異常的情況在運行的過程中還是會導致變壓器的磁力過于消耗，這樣就會引起鐵芯以及其他金屬結構的部件很快地變熱。變壓器長時間地處于這樣的狀態下運行，會給繼電器帶來非常嚴重的損害，那么他就會發出危險的信號，我們的工作人員得知這樣的情況以后，要盡快地采取一系列措施，這樣才能保證變壓器的安全運行。

當變壓器內部發生故障時，首先應排除變壓器的每一個電流、相應的電壓值的變化，排除油箱內部的油、氣以及溫度等情況的發生，所以，變壓器的保護是可以分為電量的保護以及非電量的保護這樣兩種情況的，在線路的保護中，應該采取多種保護方法，像對電流的保護和縱差保護等等措施，在變壓器電量保護中得到了很好的應用。

二、瓦斯保護

變壓器內部發生故障時，一般反應不靈敏，究其原因，內部故障大多是從匝間短路開始的，盡管短路匝內部的故障電流較大，但反應電氣量的保護測量電流并不太大。電力變壓器的常規電氣量型繼電保護有差動保護和電流速斷保護等。通常，電氣量型保護在故障發展到多匝短路或對地短路時運作。與此相比，變壓器的瓦斯保護能夠跳開變壓器各側斷路器，它是變壓器內部故障的主要保護，均能實現對變壓器匝間和層間短路、套管內部故障、鐵芯故障、絕緣劣化及油面下降等故障的靈敏動作。另外，對于油浸式變壓器，電弧會使變壓器油分解并產生大量氣體，當油浸式變壓器內部發生故障時，瓦斯保護就是利用感應氣體狀態的氣體繼電器來反應變壓器內部故障，跳開變壓器的各側斷路器或發出信號，實現保護目的。

三、外部相間短路時的保護

外部相間短路時的保護反應于變壓器外部相間短路，包括瓦斯保護和縱差保護(或電流速斷保護)、后備的過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動作后，帶時限動作于跳閘。應用于降壓變壓器的過電流保護裝置的整定值應能考慮事故狀態下可能出現的過負荷電流。復合電壓啟動的過電流保護應用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器和過電流保護不滿足靈敏性要求的降壓變壓器。此外，對于63MVA及以上的升壓變壓器，建議使用負序電流和單相式低電壓啟動的過電流進行保護。

四、外部接地短路時的保護

中性點直接接地電網，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護裝置。零序電流保護的每一段均可各帶兩個時限，較短的時限用于縮小故障影響范圍，較長的時限用于斷開變壓器各側的斷路器。增設零序方向元件可滿足自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三繞組變壓器的選擇性要求。當電力網中部分變壓器中性點接地運行的時候，為防止接地時中性點接地的變壓器跳閘后，不接地的變壓器(低壓側有電源)仍帶接地故障繼續運行，需裝設專用保護裝置對其加以保護。

五、關于變壓器的其他保護

(一)關于變壓器的過負荷保護

數臺400kVA及以上變壓器同時運行，或單獨運行時是其他負荷的備用電源時，應預測可能產生的過負荷并安裝過負荷保護裝置。為多繞組變壓器和自耦變壓器安裝的保護裝置應能反應出公共繞組及各側的過負荷狀況。過負荷保護連接在一相電流且要帶時限動作于信號。這樣做的意義很重要，過負荷保護可在出現故障時緊急動作于跳閘或斷開部分負荷，對變壓器起到保護作用。

(二)關于變壓器的過勵磁保護

大型變壓器的額定磁密一般都接近于飽和磁密，當變壓器頻率降低或者電壓升高時，易產生過勵磁。過勵磁會直接影響到其鐵芯飽和，勵磁電流劇增，受此影響，鐵芯溫度也會升高，當此溫度嚴重過熱的時候，會造成變壓器的絕緣劣化的后果，最終會造成變壓器的損壞。因此，對高壓側為500kV及以上的變壓器，必須裝設過勵磁保護。隨著大型變壓器的大量使用，電力行業也開始越來越重視過勵磁保護。

當前，隨著我國電力科技的不斷進步，在繼電保護中，追求更完美以及更可靠的保護體系是我們電力工作者應該追尋和發展的方向。特別是在電力的保護上，我們要將計量控制發展到智能化和網絡化，進而得到逐步的完善，為電力系統的安全可靠運行提供更有力的保障。

參考文獻:

[1]董潔，于莉萍，焦志先，許華喬.變壓器差動保護涌流制動原理的研究[J].電力系統自動化，2010，9

[2]安洪松，李娜，王媛媛.確定電網電力變壓器的維護和維修順序[A].2009中國電工技術學會學術年會論文集[C]，2009，10

[3]徐春社.電力變壓器短路故障分析及預防措施[A].2010中國電工技術學會學術年會論文集[C]，2010，11

[4]翁漢琍.復雜電磁暫態下變壓器差動保護異常動作行為分析及對策研究[D].華中科技大學，2010，2