變壓器繼電保護裝置應用現狀及改造措施

潘 鋒

（廣西送變電建設有限責任公司，廣西 南寧 530000）

0 引 言

變壓器繼電保護裝置改造關系著電力能源利用效率的提高和供應質量的優化，在滿足人們對電力能源需求的同時，將電力系統運行風險降到最低。通過科學應用變壓器、適當調節電流輸送以及保證電壓穩定等，助力電力系統節能降耗。隨著社會發展與生產速度加快，供電需求越來越大，對供電質量要求越來越嚴格，這種情況下變壓器的工作壓力增加。若變壓器風險不能及時排除，則必然會威脅電力系統的安全運行，還會引發一系列作業故障。基于此，需要加大對變壓器繼電保護裝置應用現狀的研究力度，積極探索改造路徑，提高變壓器的功能保護水平，更好地為電力系統服務。

1 變壓器繼電保護裝置改造

變電工程中，為保證電力系統安全，必須實時監測電氣量信息，了解系統組成元件運行是否存在異常狀態，具體涉及電壓波動、功率穩定性、電流輸送以及頻率變化等。變壓器繼電保護裝置出現問題必然會威脅整個系統的安全，通過對繼電保護流程的梳理，實時檢測變壓器繼電保護裝置的運行參數，在此基礎上明確繼電保護定值，制定完善的改造方案[1]。鎖定被保護對象，實時監測系統狀態與參數變化情況，結合測量數據及時對比監測整定值，分析其中的邏輯關系與變化規律，為下一步執行動作的確定提供參考。

2 變壓器繼電保護裝置應用現狀

2.1 變壓器繼電保護裝置機械控制有待優化

變壓器繼電保護裝置機械控制影響因素復雜，加上系統運行要求非常嚴格，電力需求增加，變壓器繼電保護裝置在實際應用中面臨巨大壓力[2]。繼電保護裝置的機械控制部分需要對被保護對象展開實時監測，確保被保護對象出現異常現象能夠及時掌握，并迅速切斷斷路器，從而實現過流保護的目標。繼電保護裝置的運行負荷增加，能耗消耗大，雖然能夠完成保護任務，但是存在精準度低、機械控制卡死等問題[3]。繼電保護裝置控制卡死會影響其保護與控制功能的發揮，需要人工介入才能恢復，降低了保護動作效率與保護可靠性。

2.2 繼電保護裝置觸點氧化不良問題嚴重

變壓器繼電保護裝置應用中，觸點氧化不良問題需要解決。傳統繼電保護裝置的規劃應用以分散設置為主，實際安裝操作期間因繼電保護裝置接線布置復雜，無法對所有元件均進行內部連接與管理，暴露在外的元件受外界環境的影響，觸點位置氧化現象嚴重。如果后期養護不到位，氧化現象持續加劇，繼而引發觸點接觸不良現象，繼電保護裝置功能受阻，靈敏度下降[4]。

2.3 變壓器繼電保護裝置精度有待提高

變壓器繼電保護裝置應用中存在定額整定難度大與保護動作精度低等問題，傳統繼電保護定值根本不能滿足繼電保護工作需求，需要結合電力系統運行情況與供電需求靈活調整相關保護定值。繼電保護裝置實際工作中的定額整定并非易事，加上目前的變壓器繼電保護系統缺乏定值分級標準，因此調整會出現不及時或不適合等問題。此外，受定值分級的影響，繼電保護裝置的精度下降，可靠性受影響，無法有效發揮變壓器繼電保護裝置的作用[5]。

3 變壓器繼電保護裝置應用改造措施

針對220 kV 藍湖送變電工程展開研究，積極對變壓器繼電保護裝置的應用進行改造，尤其是其中的線路間隔保護方面，參照《繼電保護和安全自動裝置基本試驗方法》（GB/T 7261—2016）、《繼電保護和安全自動裝置技術規程》（GB/T 14285—2006）、《繼電保護和電網安全自動裝置檢驗規程》（DL/T 995—2016）以及《輸電線路保護裝置通用技術條件》（GB/T 15145—2017）等進行改造施工。此次改造施工作業涉及大量工具，如兆歐表、繼電保護測試儀、可變直流電源、數字萬能表、載波綜合測試儀、高頻振蕩器、選頻電平表、多功能相位儀以及精度儀等[6]。

3.1 繼電保護裝置硬件升級改造

整合電力系統各節點，科學分析繼電保護裝置應用中的影響因素，隨后制定可行性改造升級方案，保證電力系統安全可靠運行。升級繼電保護裝置，提升其兼容性，有效凸顯繼電保護裝置的應用優勢。科學調整硬件結構，打破繼電保護工程模塊單一的局限性，打造更完整的電力系統。在繼電保護裝置原有硬件基礎上，增設信號輸入模塊、通信模塊、總線模塊以及雙中央處理器（Central Processing Unit，CPU）模塊等，設置多個外部連接接口，對電力系統監測所采集的數據信息展開濾波處理，以此獲得繼電保護裝置安全運行條件與監測邏輯命令[7]。

3.2 優化繼電保護裝置信號采集

根據電力系統變壓器繼電保護裝置的應用需求，信號采集至關重要。電力系統數據基數大，為便于信息采集處理，將采樣信號分為交流信號和直流信號。雖然交流信號采集效率較高、維護簡便，但是采集精度方面并不理想[8]。運用繼電保護裝置轉換電力系統監測提取的信號，以直流信號形式進行傳輸，整個過程并不復雜且濾波方便。在實際應用中，因為前期投入成本大，后期維護要求嚴格，加上信號采集效果并不理想，所以繼電保護裝置信號采集、數模轉換功能優化十分迫切。

交流電壓變換電路方面，結合繼電保護裝置特點，借助電壓互感器幫助繼電保護裝置快速轉變電力系統的電壓信號。同步設置隔離屏障，從而保障變壓器繼電保護裝置的穩定運行。通過對電壓的二次調整，提高電能轉換效率，實現微弱電壓調整，提升繼電保護裝置對波形失真的控制能力[9]。

3.3 做好變壓器繼電保護裝置改造絕緣檢查

變壓器繼電保護裝置改造中，絕緣檢查至關重要。針對絕緣保護裝置制定絕緣檢查方案，確保電流檢查、信號回路絕緣檢查等全覆蓋。繼電保護裝置絕緣檢查依托于絕緣試驗，需要保證繼電保護裝置中互感器屏蔽層均做到安全接地。采取有效措施進行接地測量，待測量操作完成后，及時進行系統回路對地放電。回路接地測量期間，要求所有工作人員控制好回路工作狀態，并將被檢測裝置及時切斷。

3.3.1 屏柜接線前的絕緣檢查

針對變壓器繼電保護裝置改造，積極對屏柜接線展開絕緣檢查。以運行單位為代表對施工過程進行介入，從多方面管控。明確裝置絕緣檢查內容，及時拔出裝置插件，斷開弱電聯系回路，隨后鎖定保護屏柜內側位置，連接直流回路、交流電流回路以及交流電壓回路等端子，測量裝置絕緣電阻[10]。

3.3.2 屏柜接線前外部回路絕緣檢查

屏柜接線前外部回路絕緣檢查是變電器繼電保護裝置改造的重要內容。根據繼電保護裝置的電流、電壓等參數，將外部接線全部連接，應用1 000 V 兆歐表對其絕緣電阻進行測量。

3.3.3 屏柜接線后絕緣檢查

應用1 000 V 兆歐表完成對電流、電壓等進行測量。

3.4 斷路器與操作箱二次回路檢查

對于斷路器、操作箱等的檢查，需要根據檢查要求設計傳動試驗，對斷路器就地分閘、遠方分閘以及合閘傳動，隨后展開就地合閘閉鎖回路實驗。將斷路器兩側母線刀閘合上，為規避斷路器跳躍回路傳動，還要對操作箱防跳進行檢查。針對繼電保護裝置中斷路器本體三相不一致回路傳動的檢測，從動作時間角度出發，根據調動機構要求對本體進行核實。若存在2 路三相不一致跳閘回路開關，則需設置電源獨立實驗，核實操作電源、回路是否處于對應狀態，以此達到繼電保護裝置運行控制的目的。此外，需檢查繼電保護裝置的觸電狀態，注意做好觸電安全防護處理。為保障繼電保護裝置功能正常運行，對低閉鎖合閘、閉鎖跳閘等進行檢查。明確出口繼電器、回路繼電器運行動作，并實時進行電壓檢驗，其中出口繼電器的額定電壓要求控制在55%～70%，回路繼電器的額定電壓要求≤80%。

3.5 繼電保護裝置通道檢驗

3.5.1 通道連接配有光纖接線盒的復用光纖通道連接如圖1所示，未配光纖接線盒的復用光纖通道連接如圖2 所示。

圖1 配有光纖接線盒的復用光纖通道連接

圖2 未配光纖接線盒的復用光纖通道連接

3.5.2 復用光纖通道具體測試

設計繼電保護裝置中的復用光纖通道測試，測試的主要內容包括繼電保護裝置的發光功率、接收功率等。參考廠家給定范圍測試發光功率，合理控制繼電保護裝置損耗，尤其是尾纖、接頭。此外，要測試傳輸線路縱聯保護信息，調整其中的數字式通道傳輸時間，保證其不大于12 ms。根據提前繪制的測試圖例開展工作，測試期間需要確保光纖通道處于正常連接狀態，兩側運行正常，才能確保光功率計測量保護裝置發信端尾纖光功率測量準確，保護裝置能夠實時接收光功率。通過對測試結果的對比，鎖定尾纖狀態。

4 結 論

通過對變壓器繼電保護裝置應用現狀的分析，制定相應的改造措施。電力系統結構復雜，運行影響因素多，繼電保護裝置在實際應用中需根據電力系統的運行狀況積極改造。變壓器繼電保護裝置實際應用中存在一些問題，如機械控制不到位、觸電氧化嚴重、測量精確度有待提高等。為保障電力系統運行穩定性，加大對變壓器繼電保護裝置的改造力度，從多方面對繼電保護裝置進行升級，并做好檢驗、測試等工作。在基礎硬件升級的同時，不能忽略信號采集與模數轉換功能的強化，完善復用光纖通道測試方案等，在此基礎上提高變壓器繼電保護裝置的應用效率。