電力變壓器的繼電保護技術的應用實踐

田琨

摘要：我國人口眾多，各項社會生產總量大，對電力的需求較大。然而電力資源的生產涉及到眾多復雜的技術，配電系統的正常運作也需要大量器械設備的輔助。為了保障供電的穩定性，給用戶提供滿意的服務，緩解目前的用電壓力，電力企業需要對各方面進行優化升級。電力變壓器在配電系統中是使用最普遍的零件之一，其功能的發揮情況與配電系統的運作息息相關。因此，對電力變壓器進行繼電保護是很有必要的，能夠消除很多不必要的麻煩，將配電系統發生故障的概率控制在較低的水平內。可見對電力變壓器的繼電保護技術進行研究，能夠實現對電力資源的有效利用，使電力企業獲得理想的經濟效益。

關鍵詞：電力變壓器;繼電保護;應用

繼電保護是一整套設備， 從互感器二次回路、經繼電保護裝置到斷路器跳閘線圈， 具體包括設計、整定、配置、調試幾方面技術內容。由測量部分、邏輯部分及執行部分共同構成了繼電保護， 邏輯信號經測量有關電氣量， 再經適當處理后給出， 負責對保護裝置是否該動作進行判斷;使保護裝置依據一定邏輯關系， 確定是否跳閘或發出信號使斷路器， 這是邏輯部門的任務;執行部門則是將保護裝置承擔的任務全部完成。

1 電力變壓器繼電保護的作用

1.1 瓦斯保護的作用

變壓器繼電保護主要有三種，首先介紹瓦斯保護。瓦斯保護具有比較完備的系統，其操作原理是：電力變壓器內部油面在正常運作情況下是不會有太大漲落的，一旦其出現故障，后面高度可能會出現驟降的情況。瓦斯系統能夠感知油面下降的速度，并進行實時監控，如果檢測到速度不在合理的范圍內，瓦斯系統會自動觸發預警。接下來瓦斯系統還會根據實際情況做出合理的反饋，不同瓦斯類型反饋的方式和內容之間存在一定差異。對于重瓦斯而言，如果變壓器內部的氣壓升高超過了規定的標準，系統將會自動跳閘，停止變壓器的工作。而對于輕瓦斯而言，變壓器內部的氣體情況會被看做重要的依據和參考。

1.2 差動保護的作用

接下來是差動保護。差動保護也有不同的類型，目前最常見的是縱聯差動保護。作為電力變壓器繼電保護中最重要的部分，差動保護起到的作用不容忽視。變壓器出現的很多種情況都可以通過差動保護系統得到合理解決。例如變壓器的相關組件遭到損壞，變壓器會自動切斷自身的斷路器，以起到保護變電器功能的作用，避免造成更嚴重的損失。根據相關研究數據，縱聯差動保護的主要原理是，借助差接法的作用，實現位于變壓器兩段的電流互感器能夠互相感應，當變壓器出現故障時，兩個電流互感器將會互相作用，加大通過的電流強度，電流增大到一定強度，電路會直接短路，從而阻止了電壓器繼續運作。而變壓器正常工作時，縱聯差動保護系統則不會工作妨礙變壓器運作。更重要的是，縱聯差動保護系統與其他設備幾乎沒什么關聯，其功能具有獨立性，不容易受外界的影響。

1.3 變壓器相間短路后備保護

最后介紹變壓器相間短路后備保護。眾所周知，變壓器很容易受到相連線路的影響，一旦外部線路故障出現短路的情況，變壓器的運作就會異常。因此，在電力系統中，外部短路現象是工作人員頭疼的情況之一。為了盡量避免這一情況，需要采取全面的措施即使預防。變壓器相間短路后，線圈中電流的強度通常較大，這時候后備保護系統能夠和前面提到的瓦斯保護系統、差動保護系統進行合理的聯系，起到可觀的保護作用。因此，設置相間短路是目前成本較低，且比較基礎的一種保護類型。

2 電力變壓器繼電保護的特點

2.1 高可靠性的特點

在科學技術發展迅猛的時代背景下，目前電力系統中的數據信息庫已經比較完善，保密性也很先進了。這從很大程度上保障了電力變壓器在工作中收集到的數據的可靠性。同時，這些數據還可以作為后續維修過程中的依據和參考，給維修工作人員提供了極大的便利性。此外，大數據時代下，建立完善的信息和管理系統是目前的大趨勢。將信息進行收集整理，根據信息的種類和有效性，選擇性的進行存儲，同時將分散的信息傳遞到其他用戶和系統，實現信息共享。這樣一來，即使每一用戶或者某處工作站因為操作不當出現信息丟失的情況，也能夠輕易地找到信息備份，而不至于出現大的漏洞。

2.2 實用性強

電力系統運行中常常會出現各種運行問題，而這些問題的解決常常需要依賴數據共享信息系統來進行解決，通過對系統存儲數據的分析與處理，提高了變電器繼電保護系統數據的實用性，促進故障的解決，提高了電力系統運行的穩定性。

3 變壓器故障原因及繼電保護措施

3.1 故障原因

內部原因：變壓器匝間發生短路或者油溫超過標準值、油位發生異常情況、瓦斯繼電器異常等， 這些都會使變壓器發生故障。

外部原因：運行過程中， 引線搭接及冷卻器故障、變壓器絕緣套管因某些原因變形、繞組發生放電現象、絕緣體受損等。

3.2 變壓器繼電保護措施

變壓器保護一般分為保護和后備保護， 常見的主保護有差動保護和瓦斯保護， 常見后備保護有復合電壓閉鎖方向過流保護和零序方向過流保護。

差動保護：差動保護主要包括比率制動差動保護和差動速斷保護。正常運行的情況下， 三繞組變壓器三側電流向量之和為零， 即i I2+ill2+illl2=0。如變壓器內部短路時， 差動電流為Id=I1+I2+I3， 也就是與各側短路電流之和。比率制動差動保護和差動速斷保護的啟動條件是一樣的：當差動電流Id大于電流起動整定值Icdqd時啟動元件動作開放比率差動保護和差動速斷保護。但是比率制動差動保護和差動速斷保護的動作條件是不同的， 比率制動差動的動作特性是：差動電流動作值隨制動電流的增大而成某一比率的增大， 而制動電流的算法則是不同保護廠家也有不同， 一般是變壓器三側電流絕對值之和再乘以一個系數。一般來說， 比率制動差動保護要經過TA飽和或斷線判別及勵磁涌流判別后才能出口。利用比率制動的特性防止了區外故障時由于TA的暫態和穩態飽和造成保護誤動， 而區內故障能可靠動作。而差動速斷保護的動作條件則是當任意一相差動電流大于差動速斷整定值時保護瞬時動作跳開變壓器各側開關。差動速斷保護主要是為了在變壓器發生嚴重區內故障時能夠快速切除故障， 保障變壓器及電網的安全。

變壓器瓦斯保護：瓦斯保護作為變壓器的主保護， 主要反映變壓器的匝間短路、鐵芯故障等變壓器內部故障。瓦斯繼電器是變壓器瓦斯保護核心元件， 判斷變壓器內部有無故障通過變壓器油箱與油枕間瓦斯繼電器。變壓器輕微故障時絕緣物分解產生氣體， 且氣體緩慢產生， 聚集到繼電器內的氣體， 繼電器動作， 閉合接點， 稱為輕瓦斯保護， 一般來說輕瓦斯保護只做發信用， 不作用于跳閘。而如果是嚴重的故障， 變壓器內部會產生大量氣體在油箱中， 強烈油流會對繼電器沖擊， 重瓦斯動作接點閉合， 此時會作用于跳閘并將信號發出， 稱為重瓦斯保護。

4結語

綜上所述，經濟社會的發展使得電力需求逐步增加，進而對電力變壓器繼電保護技術提出了更高的要求，不同的保護有不同的優勢，也存在各自的局限，只有對其有一定的了解和掌握，并結合具體情況進行合理的利用，需要滿足供配電的要求，提高電力系統運行的可靠性與有效性，避免電力系統故障，降低電力安全事故的發生，達到縮減成本、減少損耗，為人們的生產生活提供便利性，實現長遠發展的目的。

參考文獻

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