論繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用

胡定友

國網重慶市電力公司開州區供電分公司

論繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用

胡定友

國網重慶市電力公司開州區供電分公司

變壓器在電力系統中的地位作用是不言而喻的。電力系統發生故障時，如果保護裝置不能快速啟動，變壓器會發生嚴重損壞，甚至發生燒毀現象。變壓器發生故障的原因很多，類型也有很多種，針對這些故障要有較為全面的保護舉措，繼電器保護技術就是其中之一。本文就對繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用進行分析和探討。

電保護技術；變壓器；故障解決；應用

1 變壓器設備的繼電保護配置

1.1 過負荷保護和過電流保護

過負荷故障指的是因超定額負荷引起的故障，出現過負荷故障時如果三相對稱仍可繼續運行比較短的一段時間，這段時間內繼電保護會檢測到故障信號并發出警報，同時做出過負荷保護反應。在裝配過負荷保護時需按變壓器實際型號和負荷狀況選擇安裝方式，對于雙繞組變壓器，降壓式需安裝于高壓側，升壓式需安裝于發電機一側，而三繞組變壓器(直接帶負荷)還需配置負荷檢測以及電流互感裝置。過電流指的是超載流量引起的短路、過載故障。

1.2 瓦斯保護

瓦斯保護是以氣體反應狀態進行的繼電保護，多應用于大中型的油浸式變壓器繼電保護中，包括重瓦斯保護和輕瓦斯保護兩種。瓦斯保護具有高靈敏度、低成本的優點，不過該保護裝置只能用于變壓器內部的故障保護反應，不能對外部故障做出保護反應。

1.3 差動保護

在變壓器的諧波閉鎖差動保護中，涉及到的絕大多數都是啟動和差動元件，主要囊括諧波制動和異常判定以及其他等多種元件。繼電保護裝置的保護過程主要劃分為以下幾個方面：(1)啟動元件的使用。主要包含差流突變量和超限兩種元件，在實際使用過程中如果差電流產生變動并且持續性的超過啟動電流時，便立即激發啟動保護動作。而啟動元件在差動電流超過超限啟動電流并且超過5ms時，立即啟動保護動作。(2)差動元件的使用。主要作用是在變壓器產生故障或者線路異常時，實現快速切斷電路的基本功能。(3)諧波元件的基本作用是變壓器在空投狀態能夠有效避免勵磁涌流產生的差動保護錯誤動作，而動作產生的依據其實是差流中二次諧波分量電流和基波分量電流的基本比例。(4)比率制動部件。比率制動部件的主要作用是變壓器外部產生故障，差動保護便能立即啟動制動功能，減少故障問題的影響范圍，并且比率制動部件對于內部故障具有較高的靈敏度。

1.4 后備保護

后備保護指的是主保護裝置的備用保護裝置，主保護在電力回路發生故障時會在故障瞬間斷開回路元件，但是當主保護受到其他原因的影響沒有瞬間做出保護，另外一個保護即后備保護就會在較短的時間內斷開故障回路，做出保護反應。

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，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。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。

2.2 盲區故障排除下的繼電保護

首先，對中低壓側的后備保護邏輯做出改進。對于雙繞變壓器，其中低壓測后備保護與高壓側邏輯相同，若低測壓中低壓測的斷路裝置斷開，且電流超出定值，則高壓側的斷路裝置會在規定時間內跳開，如圖1所示。而在三繞變壓器中，其中低壓測后備保護邏輯與通過雙繞變壓器大致相似，當中低壓測的斷路裝置斷開且電流超出定值時，低、中、高壓測的斷路裝置均會在規定時間內跳開，如圖2所示。依照上述邏輯可根據中低壓測斷路裝置跳開位置和電流大小判斷出電流互感裝置和中低壓側斷路裝置間的故障，解決故障，防止二次短路造成主變損毀。

圖1 雙繞變壓器中、低壓側后備保護邏輯

圖2 三繞變壓器中、低壓側后備保護邏輯

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。變壓器繼電保護技術實際應用易受到變壓器運行方式的影響，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。

結語

在電力系統的安全穩定運行中，變壓器起著至關重要的作用，但是后者受到環境條件、污垢淤積、絕緣保護損壞、設備老化等外部或內部因素的影響，存在一定的故障風險，而繼電保護可將變壓器故障風險及損失控制在最小的范圍內。對此，應深入研究了解變壓器中的繼電保護裝置及其保護技術，充分發揮繼電保護技術的作用，提高變壓器和電力系統運行的安全、穩定和可靠。

[1]林亦鵬.探析變壓器故障解決中繼電保護技術的應用[J].科技與創新，2014，(13)：20+23.

[2]冉小康.繼電保護技術在電力變壓器故障中的應用[J].科技與企業，2012，(11)：150-151.

胡定友，男，1972年8月出生，重慶開縣人(籍貫)