淺論電力變壓器繼電保護設計

耿磊

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720134

摘要：本文主要針對設計電力變壓器繼電保護裝置，進而找出合理的設計措施，從幾個方面進行討論。

關鍵詞：電力；變壓器；繼電；保護；設計

一、電力變壓器繼電保護的主要構成

電力系統在長時間的演變和發展下，已經初步達到了理想的狀態，由過去老式的繼電保護系統到現在的微機型繼電保護裝置。這種繼電保護裝置的組成包括有幾個部分。第一部分，主要是負責采集電力系統的信號裝置。收集并整理系統內部的電力數值，再通過收集的數據通過進行有效的傳遞，最后交給繼電保護裝置。第二部分，主要是負責處理電力系統的信號。它可以把采集整理的信號進行有效的處理，再把影響作用對其分類解決。第三部分，主要負責信號輸出任務。由于這部分比較關鍵，必須要確保輸出的信號要準確無誤，確保電力系統正常運行工作。

二、電力變壓器繼電保護主要的工作原理

變壓器繼電保護裝置主要的工作原理指的就是在電力系統當中，由于電力數值會產生一定的波動，從而具有調節功能作用的裝置。電力變壓器繼電系統的運行狀態必須是安全可靠的，這也是為了確保電力系統正確運行的基礎。當然，電力系統運行狀態不同時，發揮出的保護作用也是不同的，在這種情況下，就必須要通過分析運行參數找到具體的數據值，從而判斷繼電保護的運行狀態。并且，準確有效的參數也可以作為運行依據，形成相應的工作原理。如果繼電系統在運行時處于正常狀態時，就可以先進行測量。如果運行狀態非正常時，那么就要先找到故障問題再進行測量，對比其運行的結果。

三、電力變壓器的故障問題

（1）在非正常運行下，發生故障的問題包括有，超負荷引起的容量負荷、過電流、油面減少引發的故障、高電壓產生的過勵磁故障以及高溫度下引發的故障。另外，非正常運行當中產生的低頻率也會對變壓器產生一定的影響，由于額定工作時鐵心和磁通的密度會比較接近，所以就會引發變壓器出現故障，在非正常運行時就會導致鐵芯金屬過熱，導致影響變壓器的主要性能受損。

（2）產生電力變壓器故障主要包括有兩方面，一方面是內部故障，另一方面是外部故障。內部故障指的就是當變壓器的郵箱產生問題時，也就是說在高、低壓側繞組間發生短路，一般發生故障短路的位置在中性點接地的系統中，也會發生在燒壞的鐵芯繞損等問題。一旦在變壓器內產生故障，那么是非常危險的，所產生的電弧以及電流會燒壞鐵芯，同時也會損壞繞組的絕緣，當問題嚴重時也會造成變壓器產生大量的氣體，造成變壓器爆炸的嚴重事故。所以，一旦發生這些危險時，繼電保護就會立刻切斷故障，起到一個保護的作用。產生外部故障最明顯的一個問題就是在絕緣套管以及引出線上發生短路現象。造成短路最明顯的一個現象就是絕緣套管和引出線上的短路問題，或者是在繞組的匝間出現短路，這些都是最產生故障最多的問題，所以，必須要根據變壓器的容量設計繼電保護，從而達到理想的效果。

四、設計方案措施

（1）如果變壓器內部發生了短路、漏油、絕緣失效、鐵芯燒毀以及油面下降等問題時，那么應用差動保護設計起到的作用并不理想，會受到一定的限制，此時，最好應用瓦斯保護設計。主要是把氣體繼電器裝置到變壓器的導油管中，從而實現瓦斯保護的效果。我們可以把瓦斯保護分為兩種，一種是輕瓦斯保護裝置，主要是對氣體的顏色和數量判斷出發生故障的性質以及產生的原因等。而另一種則是對重瓦斯進行保護，監視氣體產生的速度影響，分析氣體的主要成分，最后找出產生故障主要問題和產生程度的大小。

（2）設計變壓器繼電保護的主要原則有幾個方面。第一，如果要在正常狀態下運行時，就必須要把變壓器兩側的互感器進行環流接線，并且按照變壓器保護電流正常運行狀態下的電流互感器二次環流接線。當變壓器的運行狀態是正常時，差動繼電器中的電流就會產生二次電流，此時，電流互感器二次電流數值為0。差動繼電器如果不產生動作時，其保護也就不會有動作。電流互感器如果發生在二次回路時，此時的變壓器就會處在較大的狀態當中，而差動保護就不會有其它的動作。近幾年以來，計算機芯片性能都有了很大的提升，所以在變壓器的保護裝置中主要都是對全部的后備進行保護，并且全力開發主變壓器的保護裝置，其應用成果是非常廣泛的，同時也應用到了電力工程當中。因此，在高電壓的變壓器當中如果安裝了雙重的差動保護，那么就會對變壓器的套管和內部故障產生一定的反應，實現了變壓器繞組和繞組匝間短路的差動保護。另外，最重要的一種保護就是電流速斷保護，達到瞬間斷開斷路器的效果。

（3）設計低壓變壓器在過電流時進行保護裝置。一般情況下，如果是應用三相式的變壓器時主要是在變壓器的低壓側，一旦在壓側出現短路時，或者是沒有發揮出阻抗保護時，那么就起不到保護的作用。所以，在所有相鄰元件的后備必須要達到保護的作用。如果發生這種問題時，可以在低壓側設計一個復合電壓閉鎖過流保護，也可以在高、中壓側安裝一個復合的電壓閉鎖過流保護。另外，在設計高壓變壓器保護裝置時，當變壓器高壓側電流保護會對低壓側母線產生一定的靈敏度，所以，就可以對變壓器高壓側短路以及低壓側斷路器安裝一個保護裝置。一旦變壓器低壓側產生停運問題以及發生故障時，就會發生在開關和TA間出現非正常狀況，此時保護裝置則當作變壓器低壓側母線后備保護設計應用，也可以作為主保護的設計應用。有一點我們也是可以忽略的，就是發生非金屬性短路時，會出現靈敏度不足的阻抗保護，或者是出現延時以及超時的問題發生。通過在對上述問題發生過程當中，最好的解決方法就是在變壓器的高壓側設計一個保護裝置，可以安裝保護變壓器，也就是熱穩定的反時限過流裝置。并且必須把這種設置的整定值要與變壓器的熱穩定相適應，除此之外，對變壓器低壓側也要進行相應的保護，安裝一個電流保護裝置。

五、結論

由于電力變壓器會受到外接負荷的影響，所以，在工作當中就會出現很多問題，發生故障，對電力系統產生不穩定的作用，對變壓器造成很嚴重的損壞。在以上討論中我們可以看出，在電力系統當中，變壓器繼電保護有著非常重要的作用。在設計繼電保護時必須要掌握要點，如果在其中還存在哪些問題應及時處理，確保電力系統可以穩定運行。

參考文獻：

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