電力變壓器繼電保護設計的思考

范繼偉

摘 ?要：我國社會經濟發展水平不斷提高，電力需求也有所能加。在電力系統當中，變壓器繼電保護裝置非常重要，能夠更好的保障供電網絡安全運行。近年來，我國的電力消耗總量逐年提高，但是相對應地，電力供應網絡的穩定性也面臨著更為嚴峻挑戰，所以，需要我們對電力變壓器繼電保護設計的問題開展相應的探究。本文針對繼電保護設計的工作原理和設計方案進行總結和分析，希望可以提供有效的參考，進一步促進我國電力事業的發展。

關鍵詞：電力變壓器;繼電保護;設計

近年來，我國電力工程建設規模越來越大，而電網的建設也取得了一定的成就，不僅電力網絡越來越復雜，同時電力線路也延伸到了更偏遠的地區。電力變壓器是電氣系統中非常重要的設備，尤其是其中的繼電設計水平更是決定著電力線路運行的整體的安全性。但是電力變壓器設備大多是露天使用的，所以很容易由于外力作用而出現故障，如果造成變壓器損壞，則很容易影響電網系統運行的穩定性。不難看出，總結電力變壓器繼電保護設計的要點，并進行相應的改進，有很大的現實意義。

1 電力變壓器繼電保護

1.1 電力變壓器繼電保護工作原理分析

在電力系統的運行過程中，電力數值并非是一成不變的，但是為了保證電力系統運行安全性，就需要電力變壓器繼電系統的調節功能，這樣的功能就通過繼電保護系統實現的。電力變壓系統平穩正常運行的基礎就是繼電保護功能的正常發揮，但是隨著線路所處地區的不同，其面臨的情況也有所區別，這也會在一定程度上影響到繼電保護的具體工作原理。所以在設備檢查工作中，需要首先測量設備的參數來分析設備運行狀態，將不同狀態下的數據加以對比和收集，這樣就可以判斷出繼電保護系統是否在正常工作。另一方面，這些參數也可以決定繼電保護系統的運行狀態，在正常情況下，繼電保護系統都是先測量后執行的，而在設備故障的情況下，則需要首先確定設備故障的情況下所形成的物理參量，并且將其與設備常規運行時所形成的結果來相比較。

1.2 變壓器繼電保護系統的構成情況

隨著技術的發展和進步，變壓器的繼電保護體系已經實現了微型化。具體來說，其構成可能分為三個部分，分別對應信號采集、信號處理以及信號輸出功能。信號采集部分的功能在于可以及時將電力系統內的電力數值情況加以收集，并且將其向繼電保護裝置加以傳輸;對于信號處理部分而言，其主要功能就是將信號采集部分發來的數據加以分析，找到問題之后整合起來;而信號輸出部分的就是將需要輸出的信號向電力系統進行傳遞，實現相應的調節功能。

2 電力變壓系統繼電保護故障分析

變壓系統繼電保護系統故障可以分為兩個大類，分別是油箱內部故障以及油箱外部故障。顧名思義，油箱內部故障發生在變壓器設備的內部，常見類型如相間短路、單相接地失靈等等，這些問題可能出現在高壓側，也可能出現在高壓側，也可能出現在低壓側。變壓器內部出現故障就會造成較為嚴重的安全故障，這類故障會產生較大的電弧，不僅僅會讓繞組損壞，鐵芯也會由此被破壞，更為嚴重的是絕緣材料和變壓器油會由于受熱分解，而導致大量氣體揮發出來，最終導致油箱爆炸，所以這類故障一旦出現就要立即檢修，避免造成更為嚴重的后果。此外，油箱外部故障則主要指變壓器繞組引出線與絕緣套管發生相間短路以及接地短路的現象。電力變壓器繼電保護系統的不正常運行工作狀態主要包括以下幾個方面的內容。其一，由變壓器外部短路而產生的過電流及變壓器外部接地而產生的過電流;當實際負荷超過額定負荷容量而引起的過負荷狀態;由油箱漏油導致的油面降低以及當冷卻系統發生故障時產生的溫度升高等現象。與此同時，當其磁通量密度接近鐵芯的飽和磁通量密度時，對于大容量的變壓器而言，還很有可能會發生變壓器過勵磁故障等。以上的這些非正常的工作狀態都會給鐵芯、繞組等一些其他的金屬構件造成不利的影響，從而對變壓器的絕緣效果造成不同程度的威脅。

3 電力變壓器繼電保護系統的有效設計方案

3.1 差動保護設計

變壓器繼電保護系統的差動保護設計原則是：使變壓器兩側的電流互感器按照正常工作狀態下的環流接線進行。在正常運行的狀態之下，差動繼電器中的電流值即為兩側電流互感器二次電流的差值，一般情況下，它近似等于零。當差動繼電器不工作時，其具有的保護作用也會相應停止。隨著高性能計算機芯片的出現，差動保護設計也已取得了一定的成果，因此，對于高壓側電壓大于330千伏的變壓器，可以采用雙重差動保護設計，從而對裝置的實際運行狀態進行有效的保護。

3.2 瓦斯保護設計

當變壓器內部出現嚴重漏油、匝間短路、鐵芯局部燒毀以及絕緣失效、油面下降等故障時，差動保護設計的實際應用意義就會受到限制，這時就需要采用瓦斯保護設計。通過將氣體繼電器安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導油管中，可以很容易實現瓦斯保護的目的。一般情況下可以將瓦斯保護分為兩種。其一是輕瓦斯保護動作信號，可以通過分析氣體的數量、顏色及化學成分等判斷出該保護動作產生的原因以及所發生的故障類別;另一種是重瓦斯保護動作，能夠對氣體產生的速度進行監視，同時對氣體的成分和特征進行分析，從而有效推斷出故障發生的原因以及程度。

3.3 高壓變壓器保護設計

電力變壓器繼電保護裝置的可靠性是由安全和值得信賴這兩部分組成的。安全指的是繼電保護裝置不會發生誤動，也就是說只有在需要繼電保護的狀態下才進行反應和工作。

當變壓器高壓側的過電流保護對其低壓側的母線具有規定的靈敏系數時，可以在其間配置過電流保護裝置，使之成為低壓側母線的保護設施。此外，在變壓器的高壓側可以設置一個反時限過流保護裝置，從而對該變壓器的熱穩定性進行保護。與此同時，在變壓器的低壓側還應另外安裝一保護裝置，在其中性線上安裝零序電流保護裝置，如跳高壓側短路器，同時規定經過該裝置的不平衡電流不能超過額定電流的25%。

4 總結

總而言之，對于整個電力網絡來說，電力變壓器作用非常重要，重要環節。作為電力工作人員來說，就需要及時分析可能存在的問題和故障，進而給電網運行質量提供安全保障。在系統設計和設備維護工作中，經過總結可以發現，二次回路的問題以及電流互感器設備的問題都是繼電保護故障的重要了成因，所以承擔設備維護以及系統設計的人員也需要對該問題重視起來，進而不斷提高電網設備的運行穩定性。

參考文獻

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