電力變壓器的繼電保護(hù)思路構(gòu)建

王圣元　劉滿燕

摘? ?要：電力變壓器運(yùn)行的好壞直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定性能。而繼電保護(hù)是電力變壓器能夠應(yīng)對(duì)各種突發(fā)問(wèn)題，保障電力變壓器穩(wěn)定性和可靠性的重要裝置。因此，必須加強(qiáng)對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)的重視程度，采用科學(xué)的繼電保護(hù)措施。本文首先對(duì)繼電保護(hù)做簡(jiǎn)單的概述，然后探討電力變壓器常見的運(yùn)行故障問(wèn)題以及繼電保護(hù)的相關(guān)措施和方法，希望有助于加強(qiáng)和改善變壓器繼電保護(hù)性能。

關(guān)鍵詞：電力變壓器? 繼電保護(hù)? 思路? 構(gòu)建

中圖分類號(hào)：TM77? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）07（a）-0036-02

隨著工業(yè)生產(chǎn)水平和人們生活水平的提高，整個(gè)社會(huì)的用電需求量顯著增加，這就對(duì)電力系統(tǒng)提出了更高的要求。而變壓器作為整個(gè)電力系統(tǒng)的重要組成部分，對(duì)保障電網(wǎng)系統(tǒng)穩(wěn)定性發(fā)揮著重要作用，因此，加強(qiáng)電力變壓器的繼電保護(hù)功能，減少變壓器所引發(fā)的安全事故，能夠?yàn)橛脩魟?chuàng)造一個(gè)安全穩(wěn)定可靠的電力資源供應(yīng)環(huán)境。

1? 繼電保護(hù)概述

繼電保護(hù)是確保電力變壓器乃至整個(gè)電力系統(tǒng)正常穩(wěn)定運(yùn)行的重要措施。一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)異常情況或者供電出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)能夠在其有效距離內(nèi)以最短的時(shí)間向值班人員發(fā)出故障信號(hào)，以確保值班人員能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，消除故障[1]。同時(shí)，繼電保護(hù)系統(tǒng)也可以根據(jù)故障的實(shí)際情況，自動(dòng)切除某些故障設(shè)備，盡量減少故障的蔓延，控制故障的發(fā)生范圍。

當(dāng)發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置能夠快速靈敏的做出相應(yīng)的反應(yīng)動(dòng)作，其動(dòng)作具有一定的選擇性，且動(dòng)作的結(jié)果具有可靠性。其中，靈敏性一般用靈敏系數(shù)表示，靈敏系數(shù)的高低直接反映出繼電保護(hù)對(duì)于故障的處理能力。可靠性是指繼電保護(hù)裝置不會(huì)發(fā)生拒動(dòng)作。快速性是指繼電保護(hù)裝置能夠快速做出反應(yīng)動(dòng)作，并將故障的負(fù)面影響降低到最小。選擇性是當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，在最小的區(qū)域內(nèi)切除故障以維持供電。繼電保護(hù)裝置的經(jīng)濟(jì)性主要表現(xiàn)在整個(gè)裝置系統(tǒng)的前期投入、運(yùn)行及維護(hù)成本等方面，以及因裝置不完善引發(fā)的誤動(dòng)或者拒動(dòng)行為對(duì)社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成的影響等方面，需要全面綜合的考慮[2]。

2? 電力變壓器常見的運(yùn)行故障問(wèn)題

2.1 內(nèi)部短路

電力變壓器內(nèi)部短路一般表現(xiàn)為相間短路、繞組短路、中性點(diǎn)接地短路、單項(xiàng)接地短路，如果電力變壓器出現(xiàn)內(nèi)部短路，則通常表現(xiàn)為繼電保護(hù)裝置失靈或者繼電保護(hù)裝置異常運(yùn)行。在這種情況下，一般很難對(duì)正在運(yùn)行的電力變壓器進(jìn)行切除或者停止等控制性動(dòng)作。更為嚴(yán)重的情況下會(huì)造成繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)燒毀或者癱瘓。

2.2 外部短路

電力變壓器的外部短路故障主要與電力變壓器的外接線或者外接端子有關(guān)，當(dāng)其受到污染或者異物堵塞時(shí)往往就會(huì)造成外部短路，進(jìn)而造成電力變壓器受到損害，同時(shí)也會(huì)威脅到繼電保護(hù)裝置的功能與安全性。需要特別注意的是，一旦電力變壓器的高壓側(cè)出現(xiàn)外部短路，由于其電壓過(guò)高則后果不堪設(shè)想。

2.3 繼電保護(hù)引起的故障

當(dāng)電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)裝置能起到正常的保護(hù)作用。如果繼電保護(hù)裝置出現(xiàn)功能性障礙，則當(dāng)電力變壓器出現(xiàn)高溫、放電等安全隱患時(shí)，繼電保護(hù)裝置不能及時(shí)有效的啟動(dòng)，甚至?xí)觿‰娏ψ儔浩鞯墓收希斐芍卮髶p失[3]。

3? 電力變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)的相關(guān)措施和辦法

3.1 變壓器的輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是電力變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)的主要方式之一，一般分為輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)。如果變壓器的油箱存在故障，則瓦斯保護(hù)能夠很好的反應(yīng)出來(lái)。例如，當(dāng)變壓器繞組的絕緣出現(xiàn)劣化、變壓器的絕緣套管內(nèi)部出現(xiàn)故障、變壓器繞組內(nèi)部出現(xiàn)斷線、變壓器繞組之間發(fā)生層間短路、變壓器油面下降、變壓器油箱漏油、變壓器導(dǎo)線焊接不良、變壓器的分接開關(guān)出現(xiàn)接觸不良等，在這些情況下，都需要瓦斯保進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作，且要求動(dòng)作靈敏可靠，以及時(shí)排除系統(tǒng)中的故障問(wèn)題[4]。

對(duì)于油浸式的變壓器，一旦變壓器內(nèi)部出現(xiàn)故障，在電弧的作用下變壓器的絕緣材料就會(huì)受熱發(fā)生分解，同時(shí)釋放出大量氣體，該氣體就會(huì)沿著變壓器的油箱向油枕方向流動(dòng)。這種保護(hù)就被成為瓦斯保護(hù)。氣體流動(dòng)的速度直接反映出變壓器內(nèi)部故障搶礦的嚴(yán)重性。因此，氣體流速度可以作為判斷變壓器內(nèi)部故障情況的一個(gè)指標(biāo)。

3.2 變壓器的電流速斷保護(hù)

通常情況下，利用變壓器電源側(cè)的電流速斷保護(hù)作為主要的保護(hù)方式。這種保護(hù)方式的優(yōu)點(diǎn)在于接線簡(jiǎn)單且執(zhí)行速度較快。但是，電流速斷保護(hù)裝置的局限性就在于其動(dòng)作值較大，因此只能對(duì)部分變壓器原邊繞組進(jìn)行保護(hù)，而不適用于全部范圍內(nèi)的保護(hù)，其保護(hù)范圍相對(duì)較短，有些情況下該裝置的靈敏度也不能達(dá)到要求。因此，電流速斷保護(hù)裝置只適用于較小容量的變壓器，且不能單獨(dú)作為電力變壓器的主保護(hù)。

3.3 變壓器的差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)裝置一般是用來(lái)保護(hù)元器件的，通過(guò)比較元器件兩側(cè)電流的大小與方向來(lái)做出判斷，一旦出現(xiàn)故障問(wèn)題，能夠做出快速反應(yīng)，以最快的速度將與之相關(guān)聯(lián)的故障進(jìn)行切斷以保護(hù)其他裝置，減少故障范圍的擴(kuò)大，所以變壓器的差動(dòng)保護(hù)具有良好的保護(hù)性能。差動(dòng)保護(hù)裝置的保護(hù)范圍主要針對(duì)變壓器電流互感器之間的所有電氣設(shè)備以及相關(guān)的接線電路，對(duì)于保護(hù)范圍以外的故障均不會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。變壓器的差動(dòng)保護(hù)具有靈敏度高，選擇性強(qiáng)，操作簡(jiǎn)單等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用在各種電力機(jī)組設(shè)備中。

3.4 電力變壓器的過(guò)載荷保護(hù)

一般情況下，變壓器過(guò)負(fù)荷是三相對(duì)稱的，只需要在其中的一相上連接電流繼電器即可實(shí)現(xiàn)電力變壓器的過(guò)載荷保護(hù)，并在一定程度范圍內(nèi)進(jìn)行動(dòng)作信號(hào)延長(zhǎng)。對(duì)于雙繞組變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)一般裝在主電源測(cè)。而對(duì)于單側(cè)電源三繞組降壓變壓器，根據(jù)三側(cè)繞組之間容量是否相同，相應(yīng)的在電源側(cè)和繞組容量較小的那側(cè)設(shè)置相應(yīng)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。如果是兩側(cè)電源的三繞組降壓變壓器或者聯(lián)絡(luò)變壓器，則三側(cè)均需要裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。對(duì)于油浸式電力變壓器，允許其在一定的承受范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)倪^(guò)負(fù)荷運(yùn)行，但是如果實(shí)際負(fù)荷量超過(guò)其額定容量的20%～30%，則應(yīng)將過(guò)負(fù)荷保護(hù)信號(hào)延時(shí)10～15s，以保證動(dòng)作信號(hào)的準(zhǔn)確性。

4? 保障電力變壓器繼電保護(hù)裝置穩(wěn)定運(yùn)行的注意事項(xiàng)

在運(yùn)行變壓器之前，要對(duì)繼電保護(hù)裝置進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，查看其裝置是否受損，并重點(diǎn)檢查保護(hù)動(dòng)作是否能夠正常完成，以保障繼電保護(hù)裝置在變壓器正常運(yùn)行期間能夠發(fā)揮相應(yīng)的作用。同時(shí)，電力變壓器繼電保護(hù)裝置越來(lái)越多的采用定值區(qū)，因此有必要加強(qiáng)和完善定值區(qū)，確保其準(zhǔn)確運(yùn)行，以保證電網(wǎng)安全運(yùn)行效率。對(duì)于電力變壓器的繼電保護(hù)裝置也需要做好日常檢查和維護(hù)，定期查看變壓器所有設(shè)備的運(yùn)行情況以及各種連接件和焊接點(diǎn)之間的緊固性，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)質(zhì)量隱患，予以有效解決。

5? 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，深入研究和發(fā)展電力變壓器的繼電保護(hù)裝置，使其最大程度上發(fā)揮相應(yīng)的作用和功能效果，并根據(jù)不同故障類型的電力變壓器制定有效的繼電保護(hù)措施。這樣能夠在一定程度上提高變壓器的故障檢修能力，保障電力變壓器正常穩(wěn)定的運(yùn)行，以提供一個(gè)安全穩(wěn)定可靠的電網(wǎng)系統(tǒng)。

參考文獻(xiàn)

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[2] 王鵬.500kV變電站變壓器運(yùn)行及繼電保護(hù)措施深入探討[J].通訊世界，2018（7）：215-216.

[3] 陳乙源.關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用與實(shí)踐研究[J].山東工業(yè)技術(shù)，2018（10）：185.

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