淺論變壓器繼電保護

吳俊復

摘 要：電力變壓器是電力系統中大量使用的重要的電氣設備，它的故障將對供電可靠性和系統正常運行帶來嚴重的后果，同時大容量變壓器也是非常貴重的設備，本文重點介紹了變壓器的保護的容量和重要程度裝設性能良好、動作可靠的保護。

關鍵詞：差動保護；2瓦斯保護；過電流和過負荷保護

變壓器故障可分為油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障包括相間短路、繞組的匝間短路和單相接地短路；油箱外部故障包括引線及套管處會產生各種相間短路和接地故障。變壓器的不正常工作狀態主要由外部短路或過負荷引起的過電流、油面降低等。

對于上述故障和不正常工作狀態變壓器應裝設如下保護：

1）為反應變壓器油箱內部各種短路和油面降低，，應裝設瓦斯保護。

2）為反應變壓器繞組和引線的相間短路，以及中性點直接接地電網側繞組和引線的接地短路及繞組匝間短路，應裝設縱差動保護或電流速斷保護。

3）為反應變壓器外部相間短路引起的過電流和同時作為瓦斯、縱差動保護（或電流速斷保護）的后備應裝設過電流保護。

4）為反應接地電流系統外部接地短路，應裝設零序電流保護。

5）為反應過負荷應裝設過負荷保護 。

1 差動保護

瓦斯保護只能反應變壓器油箱內部的故障，而不能反應油箱外絕緣套管及引出線的故障，因此，瓦斯保護不能作為變壓器唯一的主保護，對容量較小的變壓器可以在電源側裝設電流速斷保護。但是電流速斷保護不能保護變壓器的全部，故當其靈敏度不能滿足要求時，就必須采用快速動作并能保護變壓器的全部繞組，絕緣套管及引出線上各種故障的縱聯差動保護。

在本設計中，采用由BCH-2繼電器起動的縱聯差動保護，如表1。

為了防止外部短路引起的過電流和作為變壓器差動保護、瓦斯保護的后備，變壓器應裝設后備保護。后備保護的方案有過電流保護、負荷電壓起動的過電流保護、負序過電流保護和低阻抗保護等。

目前，已廣泛采用復合電壓起動的過流保護作為變壓器的后備保護。故在本設計也采用復合電壓起動的過流保護。

電流繼電器一次動作電流按躲過變壓器額定電流整定：

=1.3； =0.85 ；

=1.3/0.85×419.90=592.8A。

對于降壓變電站低壓繼電器一次動作電壓，應按最低工作電壓整定。=0.9×220/1.2×1.15=143.48A。

負序電壓繼電器的一次動作電壓，應按躲過正常運行時的不平衡電流整定取=0.06kV ，=6.6kV。

在中性點直接接地的變壓器上，一般應裝設反應接地短路的保護作為變壓器的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。如果變壓器中性點直接接地運行，其接地保護一般采用零序電流保護，保護接于中性點引出線的電流互感器上。所以在本設計中變壓器的接地保護采用零序電流保護。

過負荷保護反應變壓器對稱負荷引起的過流保護。保護用一個電流繼電器接于一相電流上，經延時動作于信號。過負荷保護的動作電流按躲過變壓器額定電流整定，即：

式中取1.05，Kb取0.85。

高壓側：IDZ=（1.05/0.85）×40000/（31/2×230）=124.03kA

低壓側：IDZ=（1.05/0.85）×40000/（31/2×63）=452.8kA

2 瓦斯保護

瓦斯保護是反應變壓器油箱內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內部各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。

瓦斯繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中，油箱內的氣體通過瓦斯繼電器流向油枕。目前，國內采用的瓦斯繼電器有浮筒擋板式和開口杯式兩種型式。在本設計中采用開口杯式。

瓦斯保護的整定：

（1） 一般瓦斯繼電器氣體容積整定范圍為250—300m，變壓器容量在10000KVA以上時，一般正常整定值為250cm2，氣體容積值是利用調節重錘的位置來改變。

（2） 重瓦斯保護油流速度的整定

重瓦斯保護動作的油流速度整定范圍為0.6—1.5m/s，在整定流速時均以導油管中的流速為準。因此，本設計中，為了防止穿越性故障時瓦斯保護誤動作，可將油流速度整定在1m/S左右。

3 過電流和過負荷保護

為了判別是內部故障還是外部故障引起后備保護的動作，過電流保護可采用兩個時限元件相繼動作.

一.過電流保護的整定計算

動作電流的整定

結束語；本文對我國電力變壓器繼電保護裝置存在的一些故障問題進行了分析，并從三個方面提出了繼電保護裝置的設計方案，以及在保護裝置中的設計數據，只有做好每一步，電力變壓器才能得到保障，電力事業才能發展壯大，以達到保證電網經濟運行的目的。參考文獻；周培華；淺談電力系統中繼電保護的發展趨勢，孟廷；變壓器經濟運行（容量）。

（作者單位：遼寧工貿學校）