淺談繼電保護(hù)技術(shù)在電力變壓器故障中的應(yīng)用

武方劍 黃曉

摘要：電力變壓器故障類型與繼電保護(hù)方式研究目前受到電力企業(yè)的重視。主要圍繞對于電力變壓器常見故障和繼電保護(hù)方法進(jìn)行研究。在實(shí)踐中，若繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行產(chǎn)生了問題，這有可能導(dǎo)致重大電力事故的發(fā)生。因此，為了能夠最大限度消除電路變壓器故障，需要通過低壓開關(guān)作為判斷依據(jù)，并適當(dāng)改變外接線，從而減少變壓器故障。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;故障類型;繼電保護(hù)

為了保障電力變壓器系統(tǒng)和功能發(fā)揮，出現(xiàn)相應(yīng)的繼電保護(hù)技術(shù)和設(shè)備，而這一環(huán)節(jié)也就成為電力技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用重要環(huán)節(jié)。要了解電力變壓器保護(hù)的功能特點(diǎn)，就要知道電力變壓器經(jīng)常會(huì)遇到哪些故障，例如套管處故障和匝間故障等，通過尋找變壓器的常見故障點(diǎn)，也能明確電力變壓器保護(hù)的未來升級方向。

一、繼電保護(hù)裝置要求

繼電器需要滿足下列幾個(gè)基本要求：速動(dòng)性、靈敏性、可靠性和選擇性。選擇性：故障產(chǎn)生于供電系統(tǒng)中時(shí)，線路自我產(chǎn)生的故障或發(fā)生故障的設(shè)備產(chǎn)生反饋效應(yīng)，對應(yīng)的保護(hù)器或斷路器發(fā)生拒動(dòng)狀況，相鄰線路或設(shè)備應(yīng)當(dāng)承擔(dān)起故障切除的責(zé)任。速動(dòng)性：繼電保護(hù)裝置在發(fā)生故障時(shí)必須在第一時(shí)間切斷故障部位，縮短用戶和設(shè)備在不穩(wěn)定電壓中運(yùn)行的時(shí)間長度，盡最大可能縮減設(shè)備損壞的可能性以提升系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定程度，控制障礙影響范圍，提升備用設(shè)備及備用電源等上述備用設(shè)備自動(dòng)投入運(yùn)行的效果。為發(fā)揮相間速斷保護(hù)與零序順時(shí)段保護(hù)的作用，一般從縮減斷路器切斷電通路的時(shí)間與控制繼電器固有的動(dòng)作時(shí)間出發(fā)，以實(shí)現(xiàn)速動(dòng)性的提升。斷路器與保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)間之和是切斷電路整體故障的最短時(shí)間。靈敏性：電路保護(hù)裝置的及時(shí)響應(yīng)會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的反應(yīng)，響應(yīng)速率間隔越小，對異常工況或可能的故障反饋越精準(zhǔn)迅速，越方便電路維護(hù)者們及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)反饋，此種能力被稱為靈敏性。可靠性：在繼電保護(hù)裝置的電路保護(hù)范圍中，若有故障發(fā)生，繼電保護(hù)裝置必須及時(shí)響應(yīng)，在電路未發(fā)生故障時(shí)繼電保護(hù)裝置不應(yīng)該被誤觸發(fā)產(chǎn)生動(dòng)作。保護(hù)裝置自身的質(zhì)量和運(yùn)行維護(hù)水平關(guān)系到誤動(dòng)率和拒動(dòng)率。這兩個(gè)數(shù)值體現(xiàn)了電路整體的運(yùn)行維護(hù)水平，也反映了整個(gè)保護(hù)裝置本身的質(zhì)量問題。繼電保護(hù)裝置的可靠性取決于構(gòu)成其的硬件和軟件，其應(yīng)當(dāng)包括必要的報(bào)警、閉鎖和自動(dòng)監(jiān)測措施。以上這些要求，是實(shí)際工作中，對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行組裝設(shè)置，以及后期的維護(hù)和運(yùn)用，產(chǎn)生一定的評測作用。在實(shí)際的操作過程中，必須要辯證統(tǒng)一上述的數(shù)據(jù)，以期在電路維護(hù)當(dāng)中獲得更好的效果。上述四個(gè)參數(shù)之間，互相聯(lián)系，相互制約，有時(shí)甚至存在矛盾。故在實(shí)際的操作過程中，必須要辯證統(tǒng)一上述的數(shù)據(jù)，以期在電路維護(hù)當(dāng)中獲得更好的效果。

二、電力變壓器常見故障

1.電力變壓器主要組成部分

在電力企業(yè)中運(yùn)用的電力變壓器內(nèi)容較多，按照作用來分，變壓器可以分為特種變壓器和電力變壓器，特種變壓器是特殊行業(yè)中使用的特種設(shè)備，電力變壓器在社會(huì)中應(yīng)用較為廣泛，主要包括鐵芯、繞線、絕緣套管等。電力變壓器中還有其他如儲(chǔ)油罐、冷卻裝置、引線繼電器、吸濕器開關(guān)以及各種調(diào)壓裝置等重要組成部分。

2.異響故障

在對聲音的判斷上，能夠?qū)﹄娏ψ儔浩鞯墓收项愋瓦M(jìn)行初步的判斷。電力變壓器的運(yùn)行聲音異常在故障運(yùn)行中較為常見。正常運(yùn)行中電力變壓器發(fā)生了連續(xù)且均勻的嗡嗡聲，可能是由于電量變壓器某個(gè)部位出現(xiàn)了超負(fù)荷現(xiàn)象，如果運(yùn)行的時(shí)間較為均勻且連續(xù)，而且聲音大小是變化的，則要考慮的是電網(wǎng)過負(fù)荷或過電壓鐵芯和硅鋼片的接觸出現(xiàn)問題。

3.繞組故障

電壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了氣體保護(hù)，這是由于層間短路、鐵芯故障、套管內(nèi)部出現(xiàn)了故障，或者是繞組出現(xiàn)了斷線等，使得變壓器油起到分解作用產(chǎn)生故障，此時(shí)的電弧尤其是電壓器的絕緣材料容易產(chǎn)生氣體，設(shè)置相應(yīng)的氣體保護(hù)裝置會(huì)有效地進(jìn)行保護(hù)和監(jiān)護(hù)，一旦故障發(fā)生，就容易發(fā)生氣體保護(hù)動(dòng)作。針對故障類型，氣體保護(hù)動(dòng)作各有不同，例如對于重瓦斯氣體故障和輕瓦斯故障，氣體保護(hù)動(dòng)作會(huì)發(fā)出不同的信號(hào)，氣體保護(hù)裝置發(fā)出輕瓦斯保護(hù)信號(hào)時(shí)，可以根據(jù)氣體保護(hù)裝置的動(dòng)作原因進(jìn)行查找，例如采用變壓器色譜分析方法，判斷和分析變壓器故障。

4.電壓器的分接開關(guān)故障

由于管護(hù)工作不到位，例如充油型的電力變壓器在分接開關(guān)上就容易出現(xiàn)大大小小的故障，表現(xiàn)為變壓器上油泥等物質(zhì)的堆積或銹蝕現(xiàn)象出現(xiàn)，故障發(fā)生時(shí)往往電阻增大，尤其是在下雨天的時(shí)候密閉性不足，使得一些潮濕的物質(zhì)進(jìn)入到變壓器分接開關(guān)內(nèi)部，導(dǎo)致變壓器開關(guān)分接引線和當(dāng)中的靜出頭，出現(xiàn)了固定絕緣桿的變形。

三、做好電力變壓器繼電保護(hù)的方法

1.以瓦斯保護(hù)的氣體變化

保護(hù)通過相應(yīng)變壓器油將其作為冷卻介質(zhì)和絕緣（一般采用克拉瑪依油），是一種有效的瓦斯保護(hù)電壓便利及保護(hù)。就其具體情況分析來說，也就是一旦出現(xiàn)變壓器油箱故障，而事故點(diǎn)電流和電弧等多方面的影響是可以通過變壓器油和隔離器料通過熱反應(yīng)而生成大量的氣體進(jìn)行保護(hù)，氣體的排出量和速度，與變壓器的具體情況是密切相關(guān)的，由此來保障電力變壓器設(shè)備的安全。就這種保護(hù)方式的具體應(yīng)用來說，是將氣體繼電器裝置為目標(biāo)進(jìn)行安裝的，通過裝設(shè)置管道當(dāng)中來使得較少的油箱形成氣體，原管道上行而保證輕瓦斯或重瓦斯報(bào)警器里油面降低，通過這一方式形成信號(hào)警告。

2.電力變壓器的差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)方案也是管理電力變壓器繼電保護(hù)工作的重要一環(huán)，這種保護(hù)方式主要是通過將電力變壓器兩端電流差額情況進(jìn)行體現(xiàn)而形成保護(hù)動(dòng)作，來完成保護(hù)的整體目的。那么就這一保護(hù)技術(shù)的設(shè)備用作原理來說，主要是根據(jù)電力變壓器兩端電流互感器的特殊，由此來進(jìn)行同極性端串聯(lián)，處于回路當(dāng)中的情況，可以通過改動(dòng)繼電器進(jìn)行并聯(lián)，那么此時(shí)就體現(xiàn)了流入差動(dòng)繼電器電流兩端的電流互感器電流差，在這一方面要科學(xué)合理的選用兩端電流互感器變比等，由此來使兩端的二次電流向量一致。在這一過程中，進(jìn)入差動(dòng)繼電器的電流數(shù)值為零，而形成相關(guān)保護(hù)設(shè)備的動(dòng)作。

3.完善高壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作

想要完善高壓側(cè)后備保護(hù)動(dòng)作，需要在兩圈變壓器主變高壓后備增設(shè)門電路，使其邏輯更為合理，在實(shí)際保護(hù)工作中，低壓側(cè)斷路器斷開并且高壓側(cè)電流較大，可以結(jié)合設(shè)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器，與兩圈變壓器后備保護(hù)相同，在三圈變壓器后備保護(hù)工作中，也需要增設(shè)門電路，從而加強(qiáng)邏輯性，在實(shí)際工作中，如果低壓側(cè)斷路器斷開，或中壓側(cè)斷路器斷開，同時(shí)高壓側(cè)電流較大，查處規(guī)定范圍是，需要結(jié)合預(yù)定時(shí)間跳低、中、高三側(cè)斷路器。對于中壓側(cè)變壓器后備保護(hù)邏輯改進(jìn)以及低壓側(cè)變壓器后備保護(hù)邏輯改進(jìn)工作，需要增設(shè)門電路，這時(shí)，如果低壓側(cè)斷路器斷開，同時(shí)低壓側(cè)的電流較大，并且超出規(guī)定崗位，需要結(jié)合預(yù)定時(shí)間跳高壓側(cè)斷路器。

結(jié)語

發(fā)電廠作為電力事業(yè)發(fā)展的重要組成部分，繼電保護(hù)作為發(fā)電廠安全運(yùn)行保障的重要基礎(chǔ)，電力能源的安全穩(wěn)定生產(chǎn)運(yùn)行才能確保電力事業(yè)的可持續(xù)發(fā)展的有力支撐。所以，在電流環(huán)路中產(chǎn)生環(huán)流錯(cuò)誤導(dǎo)致電路的正常運(yùn)行受到干擾時(shí)，切斷故障區(qū)域與電路的聯(lián)系，控制電力系統(tǒng)故障的波及范圍，最大限度縮減損失，用這種方法來保證電力系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 鄭彥鳳，范宸華.電力變壓器故障類型與繼電保護(hù)方式研究核心探究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2019，16（35）：21+23