繼電保護技術在變壓器故障解決中的應用分析

周剛

（許昌電氣職業學院，河南 許昌 461000）

隨著現代科學技術的不斷發展，人們的生活對電力的依賴程度越來越高，一旦停電，人們的生產生活就會陷入停滯。對已經習慣于電力生活的現代人來說，停電相當于使人們的生活重歸黑暗，所以相關的專業維護人員在日常的工作中應該始終關注對電力系統的維護。變壓器作為電力系統中十分重要的電器元件，對它的保護和維護也是十分重要的，如變壓器發生故障而相關的保護措施不能快速制動的話，變壓器就會產生較為嚴重的故障，所以對繼電保護技術的相關研究是十分重要的。

1 繼電保護技術的具體內涵

繼電保護裝置是指為了保護相關的電氣元件，在變壓器出現故障的時候較為快速和準確的切除出現的故障，由此達到不傷害元件，降低經濟損失的目的。在變壓器出現故障時，通過進行高壓電測量來監控在配電、用電以及輸電過程中的各個環節的相關的電氣元件的使用狀態，當相關的電氣元件出現問題時，能夠通過機電保護的可靠性，盡快發出報警信號，使相關的專業人員能夠盡快發現電氣元件出現了問題，并作出迅速的反應。繼電保護技術能夠在發現問題并迅速示警之后，通過相關的動作使得電氣元件的斷路器跳閘，從而能夠迅速從保護電氣元件的方面出發，來切除故障。在經過這樣的保護機制之后，繼電保護技術能夠自動重合閘門，在使用電器元件的通路中自動投入備用電源，并自動減輕相關電氣元件的負荷，通過遙控、監控等對變壓器進行進行維護。從上文對繼電保護技術的相關闡述，我們能夠發現，繼電保護裝置具有選擇性，表現在對相關的部件進行斷路保護時是具有選擇性的，具有速動性，是指當相關的電器元件發生故障時，能夠迅速做出反應，對電器元件進行保護，具有非常靈敏的反應，能夠迅速發出預警，并且具有其可靠性，能夠迅速做出反應，對任何變壓器元件都具有保護性。這種繼電保護裝置具有一種機械記憶式的保護，即出現問題之后，會迅速依照相關的程序對相關的問題做應急處理，以此達到降低經濟損失，降低安全隱患的作用。

2 變壓器保護設施的常見配置情況

繼電保護裝置的主要作用是為了保護主要的電氣元件，但相關的保護機制是不同的，主要具有主保護、后備保護和輔助保護3 種類型。

2.1 主保護

對變壓器的主保護是指進行差動保護配置。差動保護配置中的主要保護元件有：（1）諧波配置元件，諧波配置元件的作用在于當諧波出現，變壓器可能承載了一些非線性負載，進而可能導致變壓器承載壓力過大而導致的損壞，當變壓器空投時，有效的預防相關電流對變壓器的影響，防止開關誤動。（2）差動元件，差動元件中包括大差和小差，大差是指不包括母聯的兩條母線的進線和出線的電流的矢量和，小差是指包括母聯的一條母線上的進線和出線電流的矢量和，所以在差動元件元件之中，大差會被用來區分故障究竟出現在區內還是區外，小差則被用來對發生故障的母線進行選擇，所以差動元件就是在變壓器出現故障時，根據大差與小差結合之后的結果選擇斷開相關側的開關，但這時出現了一個相關的故障盲區保護，假如母聯開關與母線之間發生了故障，景觀斷路保護的斷路器一側母線的開關跳開，但故障依然存在，這時就處于母線小差的故障盲區，所以應該設置相關的故障盲區保護。（3）啟動元件，啟動元件的作用在于當故障發生時，或者大小差的電流差超越設置的限制時或發生突變情況時，如果相關的差流超過了標準電流，則差動保護裝置就會自發啟動，發生動作以保護變壓器，啟動元件在這一階段發揮了自身的閉鎖作用，因為是在啟動元件動作之后才會為保護裝置提供電源，所以在裝置能夠正常運行或者正常運行的時候發生異常動作裝置不會發生誤動作，這提高了裝置工作的可靠性。但在客觀情況下，電流啟動元件全部類型的電力網絡。（4）判別元件，判別元件就是對裝置內電流的回路情況進行監控和判別，當發生不正常的情況時，會立即發出警報，但閉鎖保護是否啟動是由控制元件來決定的，差動保護的主要原理就是波形識別原理。

2.2 后備保護

后備保護是指對變壓器進行電壓的大幅降低和電流的急劇增加，以此來緩解變壓器承載的壓力。因為當低壓一側發生故障時，在主變抗阻的影響下，高壓側的電壓會再次影響而產生一定程度的變化，這會對高壓側的復合電壓的閉鎖元件的啟動造成影響，可能造成延遲閉鎖或其他問題。所以，但變壓器出現故障時，閉鎖裝置若沒有按時啟動，后備保護就會迅速開啟，以此來全面確保變壓器的故障范圍不會再繼續擴大。

2.3 輔助保護

輔助保護是指一種非電量保護，最終的作用是對發生在變壓器內部的故障進行及時的反映，包括對溫度的監控和保護設施，對壓力的檢測和及時的保護措施，以及釋放壓力的設備，對油位異常的保護設施是一種幫助性的保護。

3 變壓器出現故障的可能原因

在日常的運行過程中，變壓器可能會出現各種各樣的故障，這些故障可能是內部的，也可能是外部的，下面將就變壓器出現故障的可能原因進行分析。

3.1 操作性故障

在工作人員的日常操作中，變壓器會在低電壓一側的斷路器斷開的時候進行相關的檢查和修復，高壓一側的合閘之后了解到主變壓器在這一階段正常之后才會進行低壓側的斷路器合閘。但低壓側與電流感應器出現了短路，所以差動保護不能夠及時進行，兩側的斷路保護都不能進行，最后會導致主變壓器的損壞。

3.2 運行性故障

運行性故障是指相關的電器元件在運行過程中出現了故障，本文以電流互感器和低壓側短路故障為例。低壓側的母線電流增加，導致電壓下降，感應到這一故障之后，繼電保護技術會在很短的延遲之內完成斷開低壓側斷路器的操作，這一操作能夠使得低壓側的母線電壓及時恢復，電流得到恢復，以此來保護主變壓器。但由于發生故障的部分并沒有得到隔離，短路的電流仍舊在從主變壓器發生故障的部位輸送，所以高壓一側的故障電流仍舊存在。但由于相關的限制，高壓一側的電流電壓并不能得到釋放，因而電壓并不能得到可靠的開放性動作，所以故障部位不能得到及時有效的切斷，所以形成了保護盲區。

4 繼電保護對變壓器故障的解決方法

繼電保護技術在實際操作中，由于操作方式的不同，工作原理的不同，會導致保護裝置在一些階段產生了錯誤的判斷，對相關的干擾進行隔絕，就要對低壓側的斷路器進行設置。在此設置相關的輸入壓板，防止出現誤判時的不相關的元件發生動作，并在更為復雜的變壓器中，應該注意改變接線方式或者相關的保護邏輯等方法，以便盡量減少或者避免出現誤判問題。

4.1 高壓側的解決方法

在高壓一側，應該注意，當低壓側的繼電保護裝置在斷開的現實情況下，如果高壓側的電流超出額定電流，就應該對高壓側的繼電保護裝置在短時間內執行斷開連接的任務，即應該迅速完成高壓側跳閘的指令，這是對兩圈的變壓器而言，對三圈的變壓器而言，應該在電流超出額定電流時，相關的后備保護的邏輯就應該變為無論是高壓側，中壓側還是低壓側的斷路保護裝置的開關都會跳開，都在同一時間進行跳閘行為。

4.2 低壓側的解決方法

對低壓側的繼電保護技術來講，就是在做盲區內的繼電保護，應該不斷優化低壓側的后備保護。

對兩圈的變壓器來說，對低壓側的后備保護邏輯進行改進；對三圈的變壓器來講，對中低壓側的后備保護邏輯進行改進，當流經低壓側或中低壓側的電流達到預設定值之后，使高壓側的電路裝置在極端的延時時間內迅速斷開，從電流感應器跳開的位置和電流的大小來看就能夠發現電流感應裝置和中低側的斷路裝置線之間的故障，發現故障并及時處理，能夠在主變壓器出現問題之前解決故障，就能夠解決由于盲區故障沒有解除而導致的二次短路，就能夠防止主變壓器被損壞。

5 結語

上文對繼電保護設備的具體內涵，繼電保護技術的常見配置以及相關的保護機制，以及變壓器出現故障的可能原因以及最終的解決途徑進行了分析。變壓器的重要地位決定了在日常的工作中應該始終注意解決這一不可避免的問題，采用繼電保護技術，能夠迅速對相關問題作出反應，使得相關的損壞和經濟損失降到最低。隨著現代化的不斷普及，以及科技的蓬勃發展，繼電保護技術在對變壓器的保護方面也一定會越來越普及。