淺談電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

宋加龍

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)持續(xù)迅速發(fā)展，人民對(duì)電能的需求也在持續(xù)擴(kuò)大。為了滿足人民日益增加的需要，電能系統(tǒng)的輸送網(wǎng)絡(luò)隨之不斷進(jìn)步與發(fā)展，來使電力系統(tǒng)能夠持續(xù)安全、穩(wěn)定地運(yùn)行。在很大程度上來講，電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與否應(yīng)對(duì)繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的性能高低起到了很大的影響。而隨著技術(shù)科學(xué)的持續(xù)發(fā)展，信息化計(jì)算機(jī)技術(shù)逐漸應(yīng)用到繼電保護(hù)工作中來，并越來越發(fā)揮著重要的作用。本文根據(jù)筆者多年的工作經(jīng)驗(yàn)，圍繞“淺談電力變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)”這一主題，結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)其進(jìn)行了深入而全面的分析和研究，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)工作人員的工作起到一定的幫助作用，并供讀者參考。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)

引言

電力變壓器是電力系統(tǒng)和工廠企業(yè)的重要電氣設(shè)備，它的安全運(yùn)行直接關(guān)系到電力系統(tǒng)供電和穩(wěn)定運(yùn)行，影響很大；它的故障對(duì)整個(gè)企業(yè)或車間的供電帶來嚴(yán)重影響，因此必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)它的繼電保護(hù)裝置。

一、電力變壓器繼電保護(hù)的基本構(gòu)成

我們知道，測(cè)量部分、輸入部分、動(dòng)作部分、以及分析部分是繼電保護(hù)裝置的最重要的四個(gè)組成部分。下面我們來對(duì)其進(jìn)行逐一分析：

（一）測(cè)量部分：所謂測(cè)量部分，也就是測(cè)量由輸入信號(hào)所傳遞過來的信號(hào)，并根據(jù)其電流的大小、阻抗值、電壓的大小、以及功率等一系列物理量，在進(jìn)行測(cè)量之后，在指定的測(cè)量范圍之內(nèi)比較，也可以對(duì)輸入信號(hào)的標(biāo)記進(jìn)行比對(duì)，稱之為特征識(shí)別或者是特征放大。

（二）輸入部分：顧名思義，輸入部分，也就是把電能所使用區(qū)域的參數(shù)值想監(jiān)測(cè)系統(tǒng)裝置進(jìn)行實(shí)時(shí)輸入，在通常，其信號(hào)輸入之前往往需要處理：比如低通濾波或者是點(diǎn)評(píng)轉(zhuǎn)換等，在處理之后，再將信號(hào)向系統(tǒng)中輸入。

（三）分析部分：在對(duì)測(cè)量部分進(jìn)行測(cè)量之后，就可以得到輸入信號(hào)的特征量。并進(jìn)行詳細(xì)的故障分析、判斷、排序等一系列工作。最終得到故障發(fā)生的范圍區(qū)域，并結(jié)合其實(shí)際情況，來選擇一種對(duì)電力系統(tǒng)造成最少影響的方法。確定之后，傳誦到動(dòng)作部分。

（四）動(dòng)作部分：根據(jù)分析部分的信號(hào)輸入，來執(zhí)行一系列的動(dòng)作，使之完成對(duì)故障的處理，并使影響范圍達(dá)到最小。

二、電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)常見故障類型

（一）油箱外部發(fā)生故障和油箱內(nèi)部發(fā)生故障

一般情況下，油箱外部發(fā)生故障和油箱內(nèi)部發(fā)生故障，是導(dǎo)致電力變壓器發(fā)生故障的兩大重要原因。而油箱內(nèi)部發(fā)生故障，往往在變壓器的油箱內(nèi)部發(fā)生。這其中，包括匝間短路、低壓側(cè)或者是高壓測(cè)繞組所發(fā)生的相間短路等問題，以及鐵芯發(fā)生繞損現(xiàn)象、接地系統(tǒng)的側(cè)繞組發(fā)生斷路等故障。

（二）電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)電流互感器的故障

因?yàn)殡娏ψ儔浩骼^電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的電流互感器是根據(jù)電磁感應(yīng)的相關(guān)原理制作設(shè)計(jì)的，因此，將原有的較大數(shù)值電流轉(zhuǎn)換成為較小的數(shù)值電流是設(shè)計(jì)電流互感器的主要功能，也是電流互感器存在的價(jià)值。基于以上原因很容易知道，一旦電流互感器內(nèi)部的絕緣部分發(fā)生破裂或類似現(xiàn)象，則極容易引起電流的竄出等系列問題，則給電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的阻礙，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)安全事故。

三、電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化方法

（一）差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常時(shí)的“環(huán)流接線”是變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流設(shè)計(jì)的原則。如果變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，那么差動(dòng)繼電器中的電流為其兩側(cè)電流互感器CT的二次電流之差，其數(shù)值趨于0。如果差動(dòng)繼電器不發(fā)生任何動(dòng)作，那么其保護(hù)也不會(huì)有任何作為。也就是說，如果在電流互感器二次回路端線，并且變壓器處于最大符合的狀態(tài)下，差動(dòng)保護(hù)是不會(huì)產(chǎn)生任何動(dòng)作的。隨著計(jì)算機(jī)芯片性能的提升，對(duì)位于變壓器1套保護(hù)裝置中所具有的主保護(hù)以及各側(cè)全部后備保護(hù)的兩套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置進(jìn)行了全力開發(fā)，其成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。所以，在330kV及以上高壓側(cè)電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動(dòng)保護(hù)的方法對(duì)電力變壓器引出線、套管及其內(nèi)部短路故障進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)有效反應(yīng)電力變壓器繞組及其引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)也可以將電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，另外也能達(dá)到將瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器的目的。

（二）瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)是為了避免因加熱油箱內(nèi)絕緣材料或變壓油而造成的氣體膨脹帶來的爆炸。雖然目前大部分電力變壓器都安裝的有繼電保護(hù)裝置，但是瓦斯保護(hù)裝置易受溫度和濕度等外界影響因素的影響，從而很可能造成誤動(dòng)，影響保護(hù)效果。因而在瓦斯設(shè)計(jì)保護(hù)時(shí)，應(yīng)該注意與其他保護(hù)方式比如勵(lì)磁保護(hù)，過電流保護(hù)等的結(jié)合，從而提高保護(hù)效率，提高瓦斯繼電保護(hù)的可靠性。

（三）瓦斯保護(hù)電氣原理圖

瓦斯保護(hù)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、靈敏性高、接線簡(jiǎn)單，可以有效反映變壓器內(nèi)部故障，見圖1。

（四）變壓器零序保護(hù)設(shè)計(jì)

在中心點(diǎn)直接接地運(yùn)行或可接（接地運(yùn)行時(shí)）的變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；中心點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)，為防止電網(wǎng)單相接地引起過電壓損壞變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序電壓保護(hù)；在中心點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中，變壓器接殼可采用變壓器碰接外殼保護(hù)。

四、繼電保護(hù)需要注意的事項(xiàng)

一般性檢查。我們知道，在電力系統(tǒng)中，檢查保護(hù)裝置，是最為重要的環(huán)節(jié)之一。它有著非常大的作用和意義。可是，在具體的操作過程中，檢查工作總是會(huì)被人們所忽視。對(duì)于這一現(xiàn)象，我們必須加以重視。一般情況下，檢查工作有以下幾個(gè)方面：

（一）必須要使屏障的接地、以及保護(hù)屏中各個(gè)機(jī)箱、在屏內(nèi)的排銅上面相接。一般情況下，如果所購(gòu)買的廠家能夠確保其不存在質(zhì)量問題的話，那么是要檢查一下異常情況有無發(fā)生就可以了。

（二）電壓回路、電流的接地工作，必須要保證其可靠安全，比如：要是接在了端子箱的上面，就一定要對(duì)端子箱進(jìn)行仔細(xì)檢查，確保其安全可靠。

結(jié)語

在整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)之中，繼電保護(hù)裝置是最為重要的環(huán)節(jié)之一，同時(shí)也是整個(gè)系統(tǒng)中最關(guān)鍵的設(shè)備之一。它能夠有效保證整個(gè)電力系統(tǒng)平穩(wěn)地運(yùn)行，并在整個(gè)電力系統(tǒng)中發(fā)揮著極其重要的作用。隨著電力行業(yè)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，電力技術(shù)也必定會(huì)持續(xù)提升，人們對(duì)該裝置的要求也將逐漸提高。只有不斷創(chuàng)新、完善和摸索，才能使繼電保護(hù)裝置得到進(jìn)一步的提升。才能推動(dòng)我國(guó)電力行業(yè)持續(xù)健康發(fā)展。

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