繼電保護技術在變壓器故障解決中的運用研究

郭曉群

（福建煤電股份有限公司 供電公司，福建 龍巖 364000）

繼電保護技術在變壓器故障解決中的運用研究

郭曉群

（福建煤電股份有限公司 供電公司，福建 龍巖 364000）

變壓器作為變電站的核心設備，其運行可靠度是保證變電站安全，穩定供電的有效前提，目前福建煤電股份有限公司供電公司所屬的變電站主要有5個35 kV變電站以及各生產礦井的6 kV中央變和采區變。若變壓器發生故障，不僅會給企業造成直接經濟損失，還會制約電網供電安全，影響礦井的安全生產。因此，保證變壓器的正常運行是變電檢修運維人員工作中一項尤為重要的工作。針對此，文章以變壓器繼電保護技術為衡量點，對繼電保護技術在變壓器故障解決中的運用進行了深層次探究。

繼電保護；變壓器；故障；實際運用

變壓器穩定性、可靠性運行和電力系統運行狀態息息相關，而繼電保護技術的正確運用，可在變壓器內外部故障發生之時迅速采取保護措施，避免變壓器二次損壞，從而將變壓器故障損失予以最小化控制。但是，變壓器繼電保護技術針對實際應用階段，易出現拒動和誤動現象，對變壓器穩定運行造成威脅，例如，當對變壓器設定過電流保護時，整定的動作值就要考慮到能躲過變壓器在通電一瞬間所產生的礪磁涌流，變壓器的礪磁涌流通常會達到變壓器額定電流的8～9倍。否則就會造成開關誤動。因此，加強繼電保護技術在變壓器故障解決中的運用，成為當前變電檢修人員刻不容緩的責任。

1 變壓器繼電保護技術

所謂繼電保護，即在變壓器內外故障發生時，依據電流、電壓以及油溫等參數的變化，開展故障原因及范圍分析工作，進而做出保護行為。結合《繼電保護及安全自動裝置技術規程》相關規定，變壓器繼電保護不僅涉及變壓器內部元件的主保護，還應對變壓器外部配置的設備，線路實施后備保護，從而確保變壓器穩定運行，其具體可分為瓦斯保護、差動保護、后備保護、速斷保護、非電量保護等內容。

第一，瓦斯保護。瓦斯保護主要在大中型變壓器中較為常見，通常容量在800 kVA及以上的油浸式變壓器和安裝在車間內的400 kVA及以上的油浸式變壓器上裝設有瓦斯保護，該保護分為輕瓦斯和重瓦斯，輕瓦斯作用于信號，重瓦斯作用于跳閘，在變壓器內部發生油面下降，短路，擊穿故障時，結氣體繼電器的使用，通過氣體繼電器對氣體成分和速度的判斷，實現變壓器故障診斷及部位排查工作。例如：變壓器在濾油，加油過程中或密封不嚴密，導致空氣進入變壓器以及油面下降，變壓器輕瓦斯保護動作發出故障報警信號；繞組短路，套管擊穿，二次回路故障可通過重瓦斯繼電保護的方式，確保裝置跳閘。

第二，差動保護。從整體上來講，差動保護以基爾霍夫電流定律為基準，若變壓器出現故障，則流進變壓器的電流和流出的電流不相等，在這環節上產生電流差，而該項差值大于差動保護裝置的整定值時，保護動作，將變壓器的各側開關跳開，斷開電源，從而對設備實施保護。

第三，后備保護。后備保護顧名思義即為設備的備用保護，變壓器的后備保護是其主保護的備用保護，當回路發生故障時，主保護繼電保護裝置即可發出故障信號，將主保護元件予以斷開，跳開故障回路，但若因某些因素的存在，導致保護裝置主保護行為無法執行，則由后備保護裝置開啟保護，執行回路斷開命令。以保護變壓器安全。

第四，速斷保護。趨近于變壓器電源端繼電保護裝置，因保護時限過長，可利用整定值增大的方式，對保護裝置動作范圍實施限定，便于變壓器故障時保護動作的開啟。

第五，非電量保護。非電量保護主要以變壓器自身信號燈重置為前提，通過報警指令的發出，以CPU為基準點對其報警信號予以記錄，如開關量信號、驅動信號等。總之，非電量保護作為變壓獨立保護技術，一般在油位異常、繞組故障等方面較為常見。

2 繼電保護技術在變壓器故障解決中的運用

2.1 盲區故障

關于變壓器繼電保護技術故障，具體可分為運行盲區故障、操作盲區故障兩類。一是運行盲區故障。以電流互感器、低壓側短路故障為例，低壓側母線電流的增加，導致電壓偏低，促使低壓側保護裝置斷開電路，啟動主變保護，從而將低壓側母線電壓恢復至標準范圍。但是，因故障點未采取隔離手段，導致電流在主變輸送環節出現障礙，致使低壓側母線電壓無法完成自主開放工作，其原因在于：高壓側母線電壓的升高，使其主變阻抗能力明顯下降，難以快速且及時完成故障點切除工作，從而形成繼電保護盲區。二是操作盲區故障。針對變壓器運行階段，檢查與維修工作的開展，應以低壓側裝置斷開為前提，使高壓側裝置在主變沖擊環節恢復至標準范圍，并對低壓側裝置實施閉合，結合電流輸出，確保變壓器穩定運行及故障排查。在此環節，低壓側裝置和斷路裝置若出現漏檢、地刀未斷開問題，致使繼電差動保護無法做出指令行為，即使在低壓側裝置穩定運行的前提下，其聯動趨勢下的電流保護工作也難以發揮自身優勢。

2.2 盲區故障排除下的繼電保護

首先，優化低壓側后備保護。針對雙繞變壓器，其中低壓側后備保護流程為：中低壓側短路裝置及時發出斷開命令，促使高壓側裝置在額定電流超出的前提下跳閘，具體情況如圖1所示。而三繞變壓器，后備保護流程基本與雙繞變壓器一致，即在電流額定值超出，中高壓側裝置可在限定時間內實現跳閘工作，如圖2所示。針對此，可依據變壓器低中高壓側裝置跳閘邏輯，對電流互感器、中低壓側裝置故障予以判斷，避免在二次短路的情況下，出現變壓器主變元件損毀問題。

其次，優化高壓側后備保護。以雙繞變壓器為例，其高壓側后備保護流程為：基于低壓側裝置斷開、額定電流超出的情況，高壓側裝置可在限定時間內完成跳閘命令；而三繞變壓器后備保護為：中低壓側裝置斷開、高壓側電流超出，則高中低側裝置分別出現跳閘行為。

最后，實際應用。對于變壓器繼電保護技術實際應用環節，易受到變壓器運行方式的影響，而出現繼電保護裝置誤動現象。對此，以變壓器運營狀況為前提，通過針對性、輔助性措施的運用，將變壓器故障進行嚴格控制。如雙繞變電器，若低壓側開關介于冷備/檢修狀態，而主變元件、高壓側裝置保持運行，則應在高壓側裝置處設定輸入壓板，預防低壓側裝置位置變化引起的高壓側繼電誤動保護；三繞變壓器還需對高中低側裝置預熱問題予以判斷，并采用緊密配合的方式，對繼電裝置保護行為進行規范，使其能夠在界限邏輯控制、改善邏輯控制的前提下，對中低壓側裝置短路故障實施有效預防，從而降低高壓側過電流現象發生概率。

圖1 雙繞變壓器后備保護邏輯

圖2 三繞變壓器后備保護邏輯

3 結語

總結上文，變壓器是變電站運行不可或缺的主要設備，然而因故障問題，導致變壓器發展空間受到阻礙。對此，若要對供電的穩定性和安全性實施有效控制，則應逐步加大關于繼電保護技術的調查，針對其運行盲區故障、操作盲區故障等問題，及時采取應對策略，如優化低壓側后備保護、優化高壓側后備保護等手段的選擇，可對變壓器內繼電保護技術故障予以嚴格控制，保障生產礦井的安全供電。

[1]繆玉生，肖虎.繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用[J].科技創新與應用，2014（35）：131.

Research on application of relay protection technology in transformer fault resolution

Guo Xiaoqun
（Fujian Coal Power Co., Ltd., Power Company, Longyan 364000, China）

As the core equipment of transformer substation, its operating reliability is an effective precondition to ensure the safety and stability of power supply in substations. Currently, Fujian Coal Electric Co., Ltd., a power supply company of the main substation, has five 35 kV substation and 6 kV central transformer and mining area change in various production mines. If the transformer fault occurs, not only it will cause direct economic loss to the enterprise, but also restricts the safety of power network and affects the safe production of the mines. Therefore, it is a very important work for transformer maintenance and repair people to ensure the normal operation of the transformer. For this, based on the technology of transformer relay protection measure, the paper has carried out the deep studies on the application of relay protection technology in transformer fault.

relay protection; transformer; fault; practical application

郭曉群（1974— ），男，福建南安，大專，助理工程師；研究方向：變電維護檢修技術管理及機電技術管理。