電力變壓器繼電保護設計要點

(湖南華菱漣鋼能源中心 湖南 婁底 417000)

電力變壓器繼電保護設計要點

伍良偉

(湖南華菱漣鋼能源中心湖南婁底417000)

電力變壓器繼電保護設計的內容比較復雜，需要對具體設計形式進行了解，按照設計流程實施。相關工作人員需要做好繼電保護設計工作，按照流程要求進行。本次研究中以電力變壓器主要故障為基礎，結合實際情況對具體設計要點進行分析。

電力變壓器；繼電保護；設計要點

隨著電力系統的不斷進步和發展，電網擴展了現有規模，密集性更強，在電力體系中，變壓器是重要的器件，其運行和各個時段存在一定的聯系，電壓器正常運轉后，受到其他因素的影響，可能會存在不同類型的故障，為了保證變壓器正常運行，需要做好日常繼電保護工作，避免出現故障。繼電保護設計分為不同的類型，針對具體設計要點可知，在后續應用階段，按照預設要求以及模式進行，能保證其穩定性。以下將對電力變壓器繼電保護設計的要點進行分析。

一、變壓器主保護

根據現有保護系統可知，繼電保護本身有比較高的可靠性，主要是由于繼電保護配置比較合理，質量、技術以及性能等都處于比較高的水平下，在繼電保護裝置實際運行中，必須做好日常維護和管理工作，尤其是在信息管理技術應用階段，系統的保護和應用是重點。根據防護要求可知，防御變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護存在聯系，由于防御變壓器的繞組是以多相短路、中性點直接接地電網等對電流保護有一定的影響，因此需要做好外部系統的防御工作。防御中性點直接接地電網中外部接地短路的零序電流保護。瓦斯保護在設計的重點是避免加熱油箱絕緣材料由于變壓或者其他現象出現爆炸，電力變壓器安裝的繼電保護形式符合具體設計指標，由于外界溫度和濕度是不斷變化的，可能會存在失誤操作的現象。在瓦斯設計和保護中需要注意與其他保護方式比如勵磁保護、過電流保護等的結合、從而提高保護效率、提高瓦斯繼電保護的可靠性。

二、變壓器后備保護

后備保護涉及到過流保護、復合電壓啟動的過流保護、負序過流保護、零序電流保護等。根據繼電保護處理結構以及各類方案可知，在設計和應用過程中，如果存在保護體系設計不到位或者其他類型的現象，勢必對結構穩定性造成影響，因此在設計階段，必須按照保護設計流程和要點進行，避免出現設計不合理的現象，增加難度。

(一)過電流保護

瓦斯保護以及差動保護是變壓器的主保護，變壓器增加了接地短路以及相間接地后備保護，為了避免出現嚴重的故障，需要做好電流和電壓處理工作。此外后備保護作為負荷電壓，通過后備保護后，能避免系統出現不穩定的現象。在保護裝置處理階段，根據處理要求和方案要求可知，只有按照保護準則和具體要求落實，才能提升其穩定性，避免系統受到影響。如果存在處理不到位或者其他現象，則勢必對系統穩定性造成影響。

(二)復合電壓啟動的過流保護

電壓取自本側的YH或變壓器各側的YH。動作判據:動作值小于低電壓元件整定值。負序電壓元件，電壓取自本側或變壓器各側，動作判據:動作值大于負序電壓元件整定值。過流元件，電流取自本側的LH，任一相電流大于過流定值。根據變壓器故障以及類型要求可知，不同區域變壓器外部環境存在較大的差異，經過系統的數據分析以及案例分析后，所有故障分為不同的類型，在數據處理中必須根據保護裝置要求進行。對存在的各類故障解決后，能實現系統的維護和處理。在操作過程中按照保護路床實施。

(三)負序過流保護、零序電流保護

繼電保護系統運行以數據的使用和共享為基礎，對各類數據處理后能解決具體問題，不僅操作上比較便利，同時也有比較強的實用性，提升系統自身穩定性。在保護系統設計中，需要對接地時產生的零序進行處理，零序電流保護指利用接地時產生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現接地保護。設計前需要對電纜進行處理，零序電流保護的最大特點是:只反映單相接地故障，因為系統中的其他非接地短路故障不會產生零序電流，所以零序電流保護不受任何故障干擾。電力系統發生不對稱短路或者三相不對稱運行時，發電機定子繞組中就有負序電流，這個電流在電動機氣隙中產生反向旋轉磁場，相對于轉子為兩倍同步轉速。因此在轉子部件中出現倍頻電流。需要做好電流保護工作。

(四)后備保護

過流保護稱之為后備形式，根據裝置本體、母線以及多樣化線路要求，對雙重繞組、主電源側可以進行此類保護，根據接線狀態可知，在必要的情況下需對故障類型解析。如果時限比較長，則可以斷開變壓器，排除故障。主電源預設階段，在短時間內可以斷開斷路器，如果此類途徑不敏感，則可以對其進行后備預測，根據考量實際要求可知，靈活處理后可供保護。

三、差動保護裝置設計

電力變壓器并列運行的容量>6.3MVA,如果單獨運行時容量>10MVA,則可以采用縱聯動保護設計，為了實現這一方式，在后續應用過程中要對電力變壓器的數值進行分析，高壓側互感器環流接線設計是重點，對于電壓值超過330KV則可以在引出線的位置安裝差動保護裝置。電力變壓器設計中提前設計了斷路器，在這種情況下，在電力變壓器以及發電機之間可以直接安裝獨立的保護裝置，如果沒有安裝斷路器需要根據變壓器容量確定保護裝置的數量。通常情況下在100MA以下的變壓器和發電機，可以共用一個保護裝置，容量在100MVA以上的變壓器或者發電機則可以分別設立保護裝置[3]。如果第一套差動保護回路設計不當，則需要獨立連接CT繞組，根據切換方式可知，如果是第二套差動保護回路，則需要根據套管連接組的類型進行預設，不需要切換其他裝置。變壓器差動保護裝置如下：

圖一：變壓器差動保護裝置

四、電力變壓器負荷保護設計

瓦斯保護的實現是以氣體繼電保護器作為基礎，在現有作用下實施。通常情況下采用的瓦斯保護是包括了在斷路器跳閘方面保護的重瓦斯和在信號動作保護方面的輕瓦斯。

第一種保護的方式則是以化學成分和數量等進行分析，相關工作人員需要及時觀測變壓器異常情況下的運行情況，在短時間內對其進行處理。第二種在設計階段，對存在的問題進行分析后，按照實際情況審核，對自身特點以及成分分析后，間接對故障位置進行確定，在變壓器損傷的情況下是可以直接切斷電源的，保證變壓器不會受到影響。

系統在正常運行的前提下，三相是對稱的，在電流繼電保護中采用保護裝置進行連接，采用延時動作信號能實現保護功能。電力變壓器超過負荷后可能會產生不同程度的變動，例如雙繞組類型，需要在電源側安全過負荷保護，在三繞組單側降壓型變壓器設計中，如果有相同的變量，則需要在電源側安裝過負荷保護，如果容量不足，過負荷保護則需要設置在繞組比較小的電源側[4]。

五、高壓變壓器保護設計

過電流保護在高壓側的變壓器規定低壓側母線的靈敏系數時，過電流保護要在變壓器高壓側的斷路器上，如果低壓側出現故障，需要對開關和故障進行審核。根據低壓側后備保護要求可知，在特殊情況下，非金屬材質短路現象的出現，會導致靈敏度下降，最好的方式就是將一個保護的變壓器穩定的反時限過流保護設置在高壓側，保證變壓器符合電流數值要求。

六、結束語

社會經濟不斷發展，對電力變壓器的繼電保護設計有更多的要求，在整個系統分析過程中，考慮到繼電保護的特殊性，在供電過程中需要從安全性和穩定性的角度入手，做好基礎處理工作。如果出現用電異常或者其他現象，必須按照流程要求進行處理，避免出現故障。此外需要大力推廣和應用繼電保護技術的設計，使其適應系統應用要求，進而保證電力系統的可持續發展。

[1]李春明.關于電力變壓器繼電保護設計的探析[J].黑龍江科技信息,2017,(02):75.

[2]于水婧.電力變壓器的繼電保護設計[J].時代農機,2015,42(06):43-44.

[3]陳良杰.對電力變壓器繼電保護設計的探討[J].通訊世界,2014,(24):210-211.

[4]張琴.電力變壓器故障類型分析與繼電保護設計[J].機電信息,2013,(18):25-26.

伍良偉(1982-)，男，大專，助理工程師，主要從事電力系統自動化等方面。