淺談繼電保護技術在電力變壓器故障中的應用

王富民 曹成

摘要：在電力系統的運行過程中，變壓器是十分關鍵的部分，如果出現故障，將會直接影響整個電力系統的安全性。本文就對繼電保護技術在電力變壓器故障中的應用措施進行探討。

關鍵詞：繼電保護;電力;變壓器;故障

變壓器是電力系統中的關鍵設備，其運行的質量對整個電力系統具有重要的影響。當變壓器發生故障時，保護裝置拒動或者不能快速切除故障，可能造成變壓器不同程度的損壞，甚至燒毀。針對變壓器出現的的大部分故障類型，目前都有較完善的保護措施。

1、電力變壓器繼電保護裝置的基本含義

電力變壓器繼電保護裝置的主要作用是確保電力系統穩定運行，給予用戶提供可靠和安全的供電服務，其中電力變壓器繼電保護的主要功能有以下幾點。（1）一旦電力變壓器系統產生動作信號或者故障信息就能夠快速做出回應，確保繼電保護功能和設計能力能夠充分發揮出來。（2）若是變壓器產生異常問題或者故障問題時，能夠迅速命令繼電保護動作將電力變壓器切點，并隔離線路異常問題和故障問題，減少故障事故帶來的影響。（3）電力變壓器繼電保護能夠減少異常問題或者故障問題帶來的經濟損失，確保電網和電力變壓器運行的經濟性和穩定性。電力變壓器繼電保護裝置主要具有四種性能，即靈敏、快速、可靠以及選擇等多種性質。其中靈敏性是指繼電保護對于設備設定的動作故障和相關異常情況能夠及時可靠的完成中斷動作。而繼電保護裝置的快速性則是指設備在發生故障時能夠以最快的速度促使斷路器跳閘，從而斷開故障，終止異常狀態。繼電保護裝置的可靠性則主要劃分為兩種形式，即可信賴性和安全性，其中可信賴性是指繼電保護在正常動作過程中出現異常或者故障時，能夠及時準確的完成既定動作，安全性是要求繼電保護在非設計狀態下，能夠立即停止動作，從而將損失降至最低。

2、變壓器設備的繼電保護配置

2.1負荷保護和過電流保護

過負荷故障指的是因超定額負荷引起的故障，出現過負荷故障時如果三相對稱仍可繼續運行比較短的一段時間，在這段時間內繼電保護會檢測到故障信號并發出警報，同時做出過負荷保護反應。在裝配過負荷保護時需按變壓器實際型號和負荷狀況選擇安裝方式，對于雙繞組變壓器，降壓式需安裝于高壓側，升壓式需安裝于發電機一側，而三繞組變壓器（直接帶負荷）還需配置負荷檢測以及電流互感裝置。過電流指的是超載流量引起的短路、過載故障。

2.2瓦斯保護

瓦斯保護是以氣體反應狀態進行的繼電保護，多用于大中型的油浸式變壓器繼電保護中，包括重瓦斯保護和輕瓦斯保護兩種。前者在二次回路故障或者油面驟然急劇下降狀態自動跳閘保護裝置，后者則在發現故障瞬間發出警報。瓦斯保護具有高靈敏度、低成本的優點，不過該保護裝置只能用于變壓器內部的故障保護反應，不能對外部故障做出保護反應。

2.3差動保護

差動保護分為橫差保護和縱差保護兩種形式，前者設計原理為循環電流原理，依照設備電流過差判斷故障，如電流過差為0則無需啟動保護，如出現電流分流等故障則電流過差會增大，超出定值時立刻啟動保護將變壓器與電網系統斷開，從而控制故障的影響范圍;后者主要用于變壓器設備內部的繞組保護反應，包括絕緣保護管套的單相接地、中性點接地和相間短路等故障。

2.4后備保護

后備保護指的是主保護裝置的備用保護裝置，主保護在電力回路發生故障時會在故障瞬間斷開回路元件，但是當主保護受到其他原因的影響沒有瞬間做出保護，另外一個保護即后備保護就會在接下來較短的時間內斷開故障回路，做出保護反應。

3、繼電保護技術改進措施

3.1變壓器瓦斯故障排除

變壓器出現瓦斯保護方面上的故障問題應該從變壓器系統檢測方面開始，重點多瓦斯保護信號進行檢查對瓦斯保護動作之間的關系進行檢查，確定瓦斯保護故障的根本原因和故障所在，變壓器瓦斯保護強化的基礎上，預防誤動作對瓦斯保護之間產生的影響，變壓器在瓦斯保護動作產生之后要立即對變壓器氣體和油體進行色譜分析，及時確定變壓器瓦斯保護故障類型和原因，變壓器瓦斯保護設備進行檢修和內部結構調整來確定變壓器瓦斯保護的準確性和有效性。

3.2變壓器繞組故障排除

根據變壓器繞組運行特點和系統規律對其進行合理規劃之后，控制變壓器運行時間，避免變壓器出現繞組長時間高溫運行和超負荷運行產生的加快繞組惡化和絕緣體惡化的速度問題。根據變壓器生產制造和運行檢修等實際工作要求，建立目的性強烈的防范變壓器繞組運行故障意識，做好變壓器繞組的檢查修理和維護工作，做好對變壓器繞組故障的防范和處理工作，及時解決繞組的故障問題。

3.3變壓器油位油溫油質故障排除

值班人員應該時常對油位上升或者是下降變化進行檢查，油位過低時需要檢查其原因采取相關解決措施，油位過高時將油箱內的油適當放出部分來保證變壓器安全穩定的運行。變壓器在運行過程中出現油溫過高過熱現象，應該立刻對變壓器油溫冷卻裝置進行常規檢查來確保其是否正常運行，檢查變壓器是否存在超負荷或者是長時間高溫運行，從而來采取相關預防措施和解決措施。如果不能直接對變壓器立即采取降溫處理措施，應該及時采取切斷電源的方法，進一步對問題故障進行確定和排除。

3.4變壓器實際需要考慮問題和措施

主變電壓出現高壓保護之后，應該增加一和門的電路，低壓側斷路器運行斷開時，高壓側電流會逐漸達到規定值，在規定時間內高壓側的邏輯電路就會跳開，在變壓器實際使用過程中會由于運行方式的差別，差動保護裝置和技術的判斷也會出現不同，這就不需要具有針對性的對其進行分析。在兩圈變化之后，低壓側需要將斷路器關閉之后進行檢查修理工作，此時高壓側斷路器和主變運行時，為了保證低壓側位置不變高壓側斷路器就會頻繁啟動，此時應該裝設一款低壓側斷路器裝置輸入板，安裝后利用低壓側和高壓側來防止外界環境干擾，低壓側熱設備應用應該在運行后及時將斷路器裝置數據輸入位置輸入板中。

4、繼電保護技術在變壓器故障解決實際應用中應當重視的問題和應對措施

在兩圈的變壓器中，當低壓側的開關斷路器進行檢修或者處于冷備用時期時，高壓側的斷路器和主變正常運行狀況下，為了避免低壓側斷路器的位置發生變化而導致的高壓側保護動作頻繁啟動，最好在低壓側的斷路器部位設置一塊輸入壓板，斷開防止干擾。如果低壓側的開關處于正常運行或者熱備用的狀態時，要及時放置好此輸入壓板。在三圈的變壓器中，會出現與兩圈變壓器相同的問題，除此之外，還要注意到高、中、低壓側的斷路器正常運行但是低、中壓側的斷路器處于熱備用的狀態情況下，很大程度上會出現中、低壓側的線路短路，從而導致高壓側啟動過電流保護動作，在低、中壓側的斷路器發生斷開的位置出現高、中、低壓側斷路器跳開的現象出現，因此，要充分關注各種動作時限的相互配合。對于三圈變壓器，一般采用改變中、低壓側的接線和保護邏輯等方法，盡量避免出現上述情況。

5、結語

在電力系統的安全穩定運行中，變壓器起著至關重要的作用，但是后者受到環境條件、污垢淤積、絕緣保護損壞、設備老化等外部或內部因素的影響，存在一定的故障風險，而繼電保護可將變壓器故障風險及損失控制在最小的范圍內。對此應深入研究了解變壓器中的繼電保護裝置及其保護技術，充分發揮繼電保護技術的作用，提高變壓器和電力系統運行的安全、穩定和可靠。

參考文獻：

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