淺談電力變壓器繼電保護設計

劉莉

[摘要]本文以探討電力變壓器繼電保護的發展現狀為出發點，對我國電力變壓器繼電保護系統常出現的故障問題進行了分類探究，著重對如何進行電力變壓繼電保護設計進行了探討，并總結開展電力變壓器繼電保護設計研究的重要意義，以完成對電力變壓器繼電保護的設計研究，以求進一步推動我國電力變壓器繼電保護的完善和發展。

[關鍵詞]電力變壓器 繼電保護 設計研究

電力變壓器繼電保護系統可以實時確保電力變壓器的正常工作，當電力變壓器出現故障的時候，及時的采取措施，切斷電力變壓器的工作電流，進而降低電力事故造成的財產損失具有重要作用。但由于我國電力變壓器繼電保護設計正處于起步階段，在其發展中還存在一定的弊端，這對于確保電力變壓器正常工作，不斷實現發電廠的電力穩定輸送是極其不利的。鑒于我國電力變壓器繼電保護設計中存在的諸多問題，筆者將對如何完善發展電力變壓器繼電保護設計進行詳細討論，以求不斷為電力變壓器繼電保護的工作人員和相關學者提供科學、有效的參考依據。

一、電力變壓器繼電保護的基本構成

隨著科學技術的不斷發展，我國電力變壓器繼電保護裝置得到了極大的發展，從傳統型逐漸轉向微機型，部分結構中實現了數字集成化，微機型電力變壓器繼電保護系統的組成基本可以分為三個部分。首先是電力系統信號采集部分，電力系統信號采集部分的主要任務就是了解繼電保護系統實時工作中的各個參數，測量其各種數字信號，將采集到的數字信息傳遞給下一部分的信號處理器。其次是電力變壓器繼電保護信號處理部分，這一部分的主要功能就是對信號采集部分收集到的信號進行處理分析，然后將分析好的數據傳遞給下一部分。信號輸出部分是電力變壓器繼電保護系統的第三部分，其主要功能就是實現對信號的輸出和傳遞。這三個部分相輔相成，共同構成了電力變壓器的繼電保護系統，不同部分之間聯系緊密，對于保障電力變壓器繼電保護系統完善發展具有重要意義。

二、電力變壓器繼電保護系統中存在的主要故障

（一）電力變壓器繼電保護系統中電壓互感器的二次回路故障

電壓互感器是電力變壓器繼電保護系統的重要結構，是用來排除電力回路中超過一定數值的電壓。在電壓互感器正常工作中，可以容忍電壓較大的負載，但由于二次回路電壓會隨著一級回路的電壓增大而增大，當一級回路的電壓過大時，電壓互感器就難以承受二次回路中過高的電壓，出現一系列的短路、燒毀情況，這對于電力變壓器繼電保護系統的正常運行會造成巨大的阻礙。除此之外，由于電壓互感器的芯層含有大量的鐵元素，當電壓互感器兩端的工作電壓較大時，會造成電路的非穩振蕩。由此可見電力變壓器繼電保護系統中電壓互感器的二次回路故障將極大的影響電力變壓器繼電保護系統的正常工作，在完善電力變壓器繼電保護系統時要針對上述問題進行重點討論，以求尋找到相應的解決措施。

（二）電力變壓器繼電保護系統電流互感器的故障

電流互感器故障主要是因為其線路的絕緣材料破損造成的，當線路的絕緣材料收到毀壞，其內部的部分電流就會漏出，這對于電力變壓器的正常運轉是極其不利的，由于漏電現象的存在，在潮濕的環境下會使電力變壓器繼電保護系統的部分結構帶電，嚴重威脅到了工作人員的人身安全。當電力變壓器繼電保護系統檢測到漏電電流的存在，就會采取電力保護措施，切斷相應設備的工作電流，嚴重影響了電力的正常供應。

（三）計算機型電力變壓器繼電保護裝置的故障

隨著信息技術的不斷發展，計算機技術逐漸被應用到了眾多的工業領域和科研領域，與此同時，計算機型電力變壓器繼電保護裝置也得到了很好的發展。但由在實際工作中，計算機型電力變壓器繼電保護系統常常會出現輸入功率不足的現象，缺乏標準的輸入功率就會造成起運行工作中的電力參數不在標準范圍內，如電力變壓器繼電保護系統的輸出電流和輸出電壓，這將對繼電保護系統造成不利影響。

三、電力變壓器繼電保護設計優化方法

（一）差動保護設計

差動保護設計是優化電力變壓器繼電保護設計優化的重要途徑，差動保護主要是將變壓器兩側的電流互感器進行差動保護設計，當差動繼電器兩端的電流與二次互感電流相接近的時候，數值接近于0。為了更好完善差動保護設計，可以通過集成技術，提升變壓器外層保護裝置的抗擊強度，在其前后兩側配有保護驅動裝置，確保電力變壓器在處于非正常工作的時候，可以與周圍線路進行有效隔離。除此之外，在高壓變壓器的周圍可以采用多重差動保護裝置，以加強電力變壓器各個組成部分的安全性能。為了有效避免各個相位匹配電路受到電路短路，電流過大造成的影響，可以在不通過多相電路中采取縱聯差動保護的方式，進而確保電力變壓器繼電保護裝置可以及時阻斷短路電流。在優化差動保護設計中，要注重對繼電保護裝置反應靈敏度的提升，進而降低繼電保護誤判現象的發生。

（二）瓦斯保護設計

瓦斯保護設計是優化電力變壓器繼電保護設計的關鍵環節。這是因為在電力變壓器繼電保護設計中的差動設計啟動前提要求較高，在一般的問題中是不會被驅動的，尤其是存在電力故障氣體中反應。而瓦斯保護的實質就是利用氣體繼電器來進行動作反應。瓦斯保護的方式有兩大方面。第一種方式主要是通過對故障氣體的物理屬性和化學屬性進行分析，通過其濃度和組成成分來判斷電力變壓器出現何種故障，進而將相應的分析結果傳遞給檢測的工作人員，進而由工作人員采取相應的動作和措施。瓦斯保護設計的第二種方式就是利用重瓦斯保護動作于斷路器跳閘，然后再進行相應的檢測和判斷，采取相應措施。所以，瓦斯保護設計中無論是第一種工作方式還是第二種工作方式，都是對非氣體保護設計手段的補充，這對于全面完善發展電力變壓器繼電保護設計都起著至關重要的作用。

（三）過電流保護設計

過電流的保護設計主要分為低壓變壓器的過電流保護設計、高壓變壓器過電流的保護設計，以及負序過電流的保護設計。針對高壓變壓器和低壓變壓器設計，需要在不同電位電壓雙側加有過電流保護裝置，以實現電壓全方位的過電保護，針對負序保護設計，應該秉持相間后備保護遠后背的宗旨，提升各個線路的反應速度，以配合零序電流后備段的實時保護。

四、結語

由于我國電力變壓器繼電保護設計中還存在著一定的發展弊端，這無論對于變電站的安全運轉，還是發電廠的正常供電都是極其不利的。筆者在對現階段我國電力變壓器繼電保護系統發展有所了解后，著重從差動保護設計、瓦斯保護設計、過電流保護設計這三個方面出發，對如何優化電力變壓器繼電保護設計發展進行了重點討論，進而確保繼電保護系統可以實時保障電力變壓器的正常運轉，同時也為電力變壓器繼電保護的工作人員和相關學者提供了切實可行的發展設計建議，以求深入推動我國電力變壓的完善和發展。endprint