電力變壓器的繼電保護思路構建

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元器件，設置相應的繼電保護裝置，可保證供電的可靠和系統(tǒng)運行安全。本文將在分析電力變壓器常見故障的基礎上，介紹分析了電力變壓器繼電保護的工作原理、基本構成等，希望對構建電力變壓器繼電保護思路有所幫助。

關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；電力工程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.171

1 電力變壓器的常見的故障分析

電力變壓器常見故障分為油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障有繞組的相間短路、接地短路、匝間短路和鐵芯的繞損等。當郵箱內故障發(fā)生時，在其內部會產生電弧。從而以興起絕緣物質劇烈氣化，最終可能會引起火災、爆炸等安全事故。油箱外故障包括絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。當發(fā)生故障問題時不但會傷害電力變壓器，還會影響繼電保護設備的功能和運行安全。當外部短路發(fā)生在電力變壓器高壓側時，會因為電壓過高而出現(xiàn)嚴重損害。此外，電力變壓器在正常運行時會受到繼電保護的制約和保護，但是在繼電保護出現(xiàn)故障以后，電力變壓器的功能就可能因失去保護而出現(xiàn)損害，導致電力變壓器溫度上升，出現(xiàn)放電等危害。在繼電保護沒有啟動時，使得電力變壓器的故障問題更加嚴重，給變壓器帶來嚴重損害。

2 電力變壓器繼電保護工作原理和特點分析

2.1 電力變壓器繼電保護工作原理

電力系統(tǒng)繼電保護的作用是為了保證該電力系統(tǒng)的安全、可靠運行。但是在電力系統(tǒng)變壓器的繼電保護中，和整體電力系統(tǒng)的繼電保護原理不同，在電力系統(tǒng)中確認和測量不同環(huán)節(jié)的故障狀態(tài)以后才能開展繼電保護工作，保證繼電保護工作良好的狀態(tài)，然后分析在不同工作狀態(tài)和環(huán)節(jié)中的運行參數，整合分析數據，找出不同點，并以此為依據制定繼電保護方案并執(zhí)行。

2.2 電力變壓器繼電保護工作特點

電力變壓器的繼電保護設計具有以下幾個特點或優(yōu)勢：第一，變壓器繼電保護裝置具有可靠性的特點，繼電保護專職不會發(fā)生誤動，只有在需要繼電保護狀態(tài)下才會開始工作。在繼電保護裝置負責的范圍內，還要發(fā)現(xiàn)電力變壓器出現(xiàn)故障，繼電保護立即啟動，做出及時的反應，從而可保證變電器的安全。第二，當在繼電保護范圍內電力變壓器出現(xiàn)故障或處于不正常運行狀態(tài)下時，繼電保護會根據故障問題的不同而發(fā)出不同的指令，做出不同的反應，具有靈敏性的特點。第三，在電力系統(tǒng)運行中，利用共享的數據可有效解決變壓器運行中存在的問題，還能通過數據分析系統(tǒng)和遠程監(jiān)控等方式保證繼電保護裝置正常運行，為電力變壓器安全可靠地運行提供保障。

3 電力變壓器繼電保護的基本構成

隨著科學技術的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，關于電力變壓器的繼電保護系統(tǒng)設置，目前已使用微機型的繼電保護系統(tǒng)，在微機型狀態(tài)下，變壓器繼電保護主要由電力系統(tǒng)信號采集電力系統(tǒng)信號處理和電力系統(tǒng)信號輸出三個部分組成。其中電力系統(tǒng)信號采集的作用是對電力系統(tǒng)內所有電力數值進行收集，在整理后將數據傳輸給電力系統(tǒng)繼電保護部分。電力系統(tǒng)信號處理指的是對電力系統(tǒng)信號采集部分采集到的信號數據進行一定處理，并做好問題的分類和處理。信號傳輸部分的作用是將信號數據以精準無誤的方式傳輸給電力系統(tǒng)，保證調節(jié)工作有效完成。

4 電力變壓器繼電保護設計優(yōu)化對策

4.1 差動保護設計

差動保護裝置在設計時，手心必須保證縱聯(lián)差動保護設計有效，也就是在電力變壓器并列運行并且容量在6.3MVA以上，單獨運行容量超過10MVA時采用該保護設計方式。為保證設計有效，比遜遵循電力變壓器低壓側和高壓側互感器環(huán)流接線的原則，高于330KV的高壓側應將差動保護裝置設置在引出線部分。其次，應根據變壓器和斷路器設置差動保護裝置數量如果在安裝斷路器的情況下，則應在電力變壓器和發(fā)電機間安裝獨立的差動保護裝置，如果還沒有設置斷路器，則應根據電力變壓器容量確定要安裝的保護裝置數量。此外，在設置差動保護裝置中CT二次繞組時要注意：第一套差動保護回路時要連接獨立的CT繞組，保證旁代切換，第二套差動保護回路則應在主變套管中接CT繞組，但是不用切換旁代。

4.2 瓦斯保護設計

瓦斯保護設計的作用是為了避免因為油箱內溫度的升高，使得絕緣材料遭到破壞，或變壓油出現(xiàn)氣體膨脹問題而導致爆炸的現(xiàn)象。現(xiàn)階段大部分電力變壓器都安裝了繼電保護裝置，但是因為瓦斯保護裝置容易受到溫度和濕度等外部因素影響，所以會影響保護的實際效果。在設計中要注意和其他保護方式結合，提高保護的效率和質量，保證電力變壓器繼電保護的可靠性。

4.3 過電流保護設計

過電流保護裝置的作用是在電力變壓器各側母線出現(xiàn)故障時起到一定的制約和保護作用。在設計時要根據不同的電壓側實際情況開展。一般而言，在變壓器低壓側采用的是三相式三卷變壓器，在中高壓側設置復合電壓閉鎖過流保護裝置、間隙保護裝置和零序方向過電流保護，在低壓側采用復合電壓鎖閉過流保護。在設置復合電壓鎖閉過流保護時考慮到保護裝置元件復雜，所以電流元件一般要大于電力變壓器的額定電流，在低壓側還應安裝一套低電壓鎖閉元件。

4.4 高壓變壓器保護設計

過電流保護在高壓側的變壓器規(guī)定了低壓側母線的靈敏系數，過電流保護裝置則需要設置在變壓器高壓側斷路器和低壓側斷路器之間。當低壓側出現(xiàn)故障時，保護裝置則可以作為低壓側的后備保護或主保護。

5 結語

綜上所述，關于電力變壓器繼電保護的設計，設計的有效性關系著電力系統(tǒng)繼電保護工作能否有效開展，關系著電力變壓器的穩(wěn)定可靠，從而對電力系統(tǒng)的安全運行產生影響。所以要根據實際電力工程情況做好電力變壓器繼電保護系統(tǒng)的設計和執(zhí)行，及時發(fā)現(xiàn)和解決故障問題，保證電力系統(tǒng)的正常運行。

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作者簡介：趙亞鑫（1990-），男，河南商丘人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護。