電力變壓器繼電保護措施探討

段學鵬

（陽城國際發電有限責任公司， 山西 陽城 048102）

在電力系統中，電力變壓器是輸配電力不可缺少的重要設備，在機床電器、照明、醫療設備、機械電子設備等中廣泛應用到了電力變壓器。而在電力變壓器在運行的過程中，通常會出現各種故障，這些故障的存在會威脅到電力系統的安全持續運行，尤其是大容量變壓器出現故障，對整個電力系統的影響更為嚴重。在電力系統飛速發展的如今，對繼電保護提出了的要求更高，為此，要加強電力變壓器繼電保護裝置的功能，從而以確保電力系統得以安全穩定運行有著重要的意義。

1 電力變壓器的常見故障和非正常運行狀態

電力變壓器的故障分為內部和外部兩種故障。內部故障指變壓器油箱里面發生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器;外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護(瓦斯和差動)無延時動作切除故障變壓器，設備是否損壞主要取決于變壓器的動穩定性。而在變壓器各側母線及其相連間隔的引出設備故障時，若故障設備未配保護(如低壓側母線保護)或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應開關使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內的區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定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩定要求之間存在著必然的聯系。

變壓器的不正常運行狀態即變壓器在故障狀態運行的狀態，變壓器在不正常的運行狀態運行，會加快絕緣材料老化、使得鐵芯、繞組和其他金屬構件熱量過高，從而降低絕緣強度，減少變壓器的使用壽命，導致其他故障的發生。因此，電力變壓器要裝設繼電保護裝置，以及時將短路故障切斷，防止更大的損壞的發生。

2 繼電保護的組成及工作原理

供電系統發生故障時，會引起電流的增加和電壓的降低，以及電流電壓間相位角的變化，因此故障時參數與正常運行的差別就可以構成不同原理和類型的繼電保護。例如，利用短路時電流增大的特征，可構成過電流保護：利用電壓降低的特征可構成低電壓保護：利用電壓和電流比值的變化，可構成阻抗保護：利用電壓和電流之間的相位關系的變化，可構成方向保護：利用比較被保護設備各端電流大小和相位的差別可構成差動保護等。此外也可根據電氣設備的特點實現反映非電量的保護。

3 繼電保護的特點

3.1 可靠性高

繼電保護的可靠性高，是因為有合理的配置、質量技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護與管理。在繼電保護系統中，信息管理技術采用了方法庫和數據倉庫，使得系統的維護和升級更加方便，在運行過程中，整個信息管理系統由以往分散式的傳輸轉變為集中式的運輸，即集中于網絡中心的數據庫和規則庫，這樣即便其中一個客戶的工作站有問題的出現，也不會對整個信息系統的正常運行造成影響。

3.2 實用性強

在生產運行中所出現的一些實際問題，通過繼電保護能夠有效的對二次部分中各類數據之間的使用和共享予以解決。由于其能分析系統、統計數據，這就更便于工作人員的操作，其實用性更強，繼電保護運行的水平在一定程度上得以提高。

3.3 實現遠程監控

因微機保護裝置有串行通信的作用，其能與遠方的變電站的微機監控系統進行相互間的通信聯絡，而使得整個微機保護都具備了遠程監控性，從而更加保障了無人變電站的繼電保護系統的安全運行。

4 變壓器繼電保護的措施

4.1 反應變壓器油箱內部各種故障和油面降低的瓦斯保護。

0.8 MVA及以上油浸式變壓器和0.4MVA及以上車間內油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。當油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于斷開變壓器各側斷路器。帶負荷調壓的油浸式變壓器的調壓裝置，亦應裝設瓦斯保護。

4.2 反應變壓器引出線、套管及內部短路故障的縱聯差動保護或電流速斷保護。

保護瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器。

4.2.1 對 6.3MVA以下廠用變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。

4.2.2 對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護。

4.2.3 對高壓側電壓為330kV及以上變壓器，可裝設雙重縱聯差動保護。

4.2.4 對于發電機變壓器組，當發電機與變壓器之間有斷路器時，發電機裝設單獨的縱聯差動保護。當發電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MVA及以下發電機與變壓器組共用縱聯差動保護；100MVA以上發電機。除發電機變壓器共用縱聯差動保護外，發電機還應單獨裝設縱聯差動保護。對200～300MVA的發電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的縱聯差動保護，即采用雙重快速保護。

4.3 反應變壓器外部相間短路并作瓦斯保護和縱聯差動保護（或電流速斷保護）后備的過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動作后應帶時限動作于跳閘。

4.3.1 過電流保護宜用于降壓變壓器。

4.3.2 復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、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。

4.3.3 負序電流和單相式低電壓起動過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器。

4.3.4 當采用上述2）、3）的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。

4.4 反應大接地電流系統中變壓器外部接地短路的零序電流保護。

110kV及以上大接地電流系統中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側或三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器應裝設零序電流保護，作變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

4.5 反應變壓器對稱過負荷的過負荷保護。

對于400kVA及以上的變壓器，當臺數并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。過負荷保護應接于一相電流上，帶時限動作于信號。在無經常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。

4.6 反應變壓器過勵磁的過勵磁保護。

現代大型變壓器的額定磁密近于飽和磁密，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞。因此，高壓側為500kV的變壓器宜裝設過勵磁保護

5 總之，電力系統在運行過程中會因多種因素的影響而使得電氣熱備出現各種故障，電力變壓器作為電力系統中輸配電力不可缺少的重要設備，為此，要科學合理地進行繼電保護裝置的設置，以確保電力系統的安全穩定經濟運行。

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