電力變壓器繼電保護裝置設計

陜西高智電力咨詢有限公司 李 俊

電力變壓器繼電保護裝置設計

陜西高智電力咨詢有限公司 李 俊

隨著我國經濟的不斷發(fā)展，電力工業(yè)也迅速發(fā)展，電網(wǎng)規(guī)模也越來越大。但是由于電網(wǎng)的密集程度越來越大，變壓器作為電力系統(tǒng)的主要部件，其負荷也越來越大。電力變壓器的故障也時有發(fā)生。電力變壓器故障會影響電力系統(tǒng)的正常運行，從而影響人們的日常用電。因此，對電力變壓器的常見故障進行分析，并設計合理的繼電保護裝置，對于保證居民用電額穩(wěn)定性具有重要作用。

一、電力變壓器故障分析

在實際工作中，電力變壓器發(fā)生故障的變現(xiàn)是多種多樣的，如，冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障，引起溫度過高；變壓器郵箱漏油，負荷超過額定容量，使得油面降低；由于電壓不在正常狀況下運行，使得變壓器的額定工作磁密接近其飽和磁密，使得過勵磁故癉發(fā)生，引起鐵芯過熱使絕緣老化等。總的來說，電力變壓器故障分為內部故障和外部故障兩種。

1.內部故障。內部故障是指電力變壓器內部發(fā)生的問題。如，電力變壓器高側或者低側繞組間的短路、匝間短路、中性點接地系統(tǒng)的繞組單相接地短路、鐵芯燒壞等問題。內部故障具有很大的危險性，故障處的電流會燒毀絕緣繞組，甚至是鐵芯，嚴重時還會導致變壓器爆炸。

2.外部故障。外部故障是指發(fā)生在電力變壓器外部的故障，常見的有：絕緣套管和引出線短接、接地短路等。在實際工作中，要根據(jù)變壓器的容量來確定裝設合適性能的繼電保護器。變壓器要承受一定時間段內的區(qū)外故障造成的過電流，在此時間段內變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。由于變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系，因此，要選擇合適的機電保護裝置，以保證電力變壓器的正常工作。

二、電力變壓器器繼電保護設計方案

針對電力變壓器的常見故障，應采取有效的措施，保證電力變壓器的正常工作，確保電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。具體來說，可以從以下幾個方面做起。

1.變壓器的瓦斯保護。瓦斯保護是指油箱內部發(fā)生故障時，將產生大量的熱能，使油分解出可燃性氣體，向油枕（儲油柜）方向流動。當流速超過氣體繼電器的簽定值時，氣體繼電器的擋板就會受到沖擊，使斷路器跳閘，從而避免事故擴大。特別的， 對于油浸式變壓器都應裝設瓦斯保護。瓦斯保護能夠很靈敏迅捷發(fā)出跳閘信號，需要注意的是，瓦斯保護會因為外部的一些小的擾動發(fā)生錯誤判斷，所以不能把瓦斯保護當做唯一的保護方案。

2.變壓器的差動保護。變壓器的差動保護是按照電流循環(huán)設計的。它主要應對變壓器繞組內部或者是引出線上的各種短路故障。變壓器差動保護工作原理如下：如果變壓器正常工作時，差動繼電器和互感器間的電流差值幾乎為0，差動保護動作不會發(fā)生，如果變壓器的內部發(fā)生故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器電流之和，這時的短路電路比較大，繼電器會迅速發(fā)生保護動作，切斷故障。差動保護作為電氣設備的主要保護措施，一直擁有靈敏反應快、選擇性好的特點，得到了廣泛應用。

3.電力變壓器的過電流保護。電力變壓器的過電流保護一般作為后備保護設置，根據(jù)變壓器的容量和短路電流的情況不同可分為3種保護。第一種是過電流保護，當電流超過預定最大值所發(fā)生的保護設備，它常用于降壓變壓器。第二種是復合電壓啟動的電流保護。當過電流保護不能夠起到保護作用時可采用這種保護。第三種是負序電流的過電流保護，它常適用于容量較大的升壓變壓器。

4.電力變壓器的負荷保護。所謂過負荷保護是指在電路中，當回路電流超過過負荷保護裝置預設值時，過負荷保護裝置自動斷開電流回路，從而起到保護有效負載的作用。在實際應用中，通常采用電流繼電器與單相線路相連，它的保護動作一般有延遲或者是延遲跳閘。

三、電力變壓器繼電保護裝置設計注意事項

1.電力變壓器在整個電力系統(tǒng)中具有不可替代的作用，不論是在設計，制造還是在運行中，都要確保變壓器的安全性和穩(wěn)定性，尤其是變壓器的熱穩(wěn)定性，更應引起足夠的重視。

2.要向制造廠商索要電力變壓器流過故障電流的大小和允許時間的關系曲線，以確保變壓器在運行中的熱穩(wěn)定性，從而確保電力系統(tǒng)的正常運行。

3.要根據(jù)造商提供的電力變壓器繞組流過故障電流和時間的關系曲線，采用合適的保護措施，確保流過變壓器電流的穩(wěn)定性。

4.電力變壓器差動保護的范圍應包括低壓側開關，以防低壓側開關故障對變壓器的熱穩(wěn)定構成威脅。

5.在設計電力變壓器的繼電保護裝置是，采用新的計算機技術，可以設置較多的過流保護段，使各側的過流保護能有相對較快的延時段；也有利于跳變壓器各側開關，特別是中、低壓側保護跳變壓器各側開關的保護段變壓器盡快脫離故障點。

四、結論

電力變壓器對于電力系統(tǒng)的正常運行具有重要作用，加強電力變壓器繼電保護裝置的設計，可以提升電力變壓器的穩(wěn)定性，從而保證電力系統(tǒng)供電的連續(xù)性和可靠性。