關于電力變壓器繼電保護設計的探討

張羅慶

(國網江蘇省電力公司常州金壇區供電公司，江蘇常州213200)

[摘要]在經濟快速發展的階段，我國電力企業得到了飛速的增長，電網規模也在不斷擴大。為了避免電力系統受到短路故障等方面的威脅，需要合理使用電力變壓器。

關鍵詞 電力變壓器繼電保護設計 電力系統

中圖分類號TM41;TM77

1電力變壓器故障類型概述

對于電力變壓器來說，通常油箱內部容易出現故障問·題，比如相間短路、匝間短路、系統測繞組產生單相接地 短路、鐵芯繞損等。變壓器一旦產生內部故障，將會處于非常危險的境地。究其原因，故障在實際發生過程中容易產生一定的電弧，繞組難以保障良好絕緣，容易遭到較為嚴重的損壞。與此同時，還容易導致燒壞鐵芯。從絕緣材料方面來說，在受熱作用下，容易造成大量氣體的出現，變壓器油箱容易出現爆炸。而油箱外部故障同樣也較為常見。比如，繞組引出線問題、絕緣套管相間短路問題，以及相應接地短路故障。

2電力變壓器保護的配置方案

對于變壓器，繼電保護裝置力求到位。只有這樣，一旦出現異常運行狀態，才能夠得到有效反應，然后通過斷路器切除故障，同時及時發出信號告知相關運行人員，從而采取措施淌除異常。因此，電力變壓器必須做好如下保護：

2.1瓦斯保護

瓦斯保護對于變壓器十分關鍵，屬于主要保護形式。只有落實好瓦斯保護，才能充分保障油浸式變壓器良好運行。比如，對于變壓器油箱內部的多相短路、繞組匝間短路、鐵芯故障、漏油問題等，通過瓦斯保護可以動作十分迅速，同時更加靈敏可靠，結構相對較為簡單。然而，外部電路一旦發生故障，瓦斯保護難以真正反映。除此之外，瓦斯保護涉及的外界因素較多，易受到干擾，產生誤動作圈。

2.2縱聯差動保護

變壓器引出線部位和套管部位容易產生內部短路故障。

(1)從廠用變壓器方面考慮，一旦容量不超過6.3 MVA，或者處于并列運行狀態下，就需要注重加強速斷保護裝備。

(2)備用電壓器方面，或者處于單獨運行下，需要合理控制后備保護時限，一旦超過0.5 s，同樣需要速斷保護。但是，一旦容量超過6.3 MVA，速斷保護難以保持較為靈敏，因此需要進行縱差聯動保護。一旦高壓側電壓達到330 kV，雙重差動保護能夠充分解決故障。

(3)變壓器組方面。如果存在相應的斷路器，發電機單獨進行差動保護即可;一旦沒有斷路器，共用差動保護即可。

2.3過電流保護

實行過電流保護.能夠充分反映過電流故障。同時，瓦斯保護一旦不起作用，過電流保護能夠充分起到后備效果。復合電壓啟動同樣需要相應過電流保護，通常降壓變壓器較為適用。除此之外，還應進行相應阻抗保護。

2.4過勵磁保護

變壓器一旦出現過勵磁現象，將容易引起過電流，因此需要進行相應的過勵磁保護;變壓器高壓側達到500 kV，此時額定磁密接近飽和密度，一旦產生頻率降低、電壓逐漸出現升高，變壓器就會出現過勵磁現象，鐵芯就會出現飽和，容易引起勵磁電流劇增的現象。此時，鐵芯溫度同樣會出現上升，一旦嚴重過熱，就容易引起變壓器絕緣裂化，縮短其使用壽命。基于此，勵磁保護較為關鍵。

3電力變壓器繼電保護設計要點

3.1差動保護設計

差動保護要進行高低壓側的對比，對流過的電流相位進行辨識。環流接線布設在變壓器和互感器中，二者具有相同的變更數值。在常規的運行中顯現出外部的故障，電流在互感器內部流動時和電流在差動繼電器內部流動時差值難以表現出來，二者具有相等的傾向。但是，在變壓器主體的一個點出現故障的時候，就要進行二者電流總和的辨別工作。差動保護最大的特點就是敏銳性強，其將內外的多重故障進行了明確，不用加設其他的設備，并且能及時將其進行切隙。這種保護更加適合應用于主設備。

3.2瓦斯及過負荷保護設計

瓦斯保護是在氣體繼電保護器的作用下實現的，一般使用的瓦斯保護包括了在斷路器跳閘方面保護的重瓦斯和在信號動作保護方面的輕瓦斯。瓦斯保護一是依據氣體的化學成分和數量等進行故障的性質判斷和原因分析，相關人員可以及時觀測到變壓器的異常情況，在最短的時間內進行故障處理;二是對氣體的擴散速度進行監視，間接的對故障的具體位置進行判斷，并且在變壓器嚴重損傷的情況下可以自動切斷電源或者報警，確保變壓器不會受到影響。

3.3過電流保護

瓦斯保護和差動保護是變壓器的主保護，但一般還會增加接地短路和相間接地的后備保護，其作用是避免因外部故障引發的過電流繞組。通常情況下，變壓器的后備相間短路保護會利用過電流的保護，主要是對過電流在啟動低電壓和啟動負荷電壓時進行保護。此外，后備保護還可以使用阻抗保護。

4結束語

總之，變壓器繼電保護裝置可以保證變壓器的穩定運行，因此在電廠發電機變壓器繼電保護裝置的設計中，要根據水電站的實際工作情況，結合變壓器過磁保護、低壓過流保護、零序過流保護和后備保護等，開發一個非常完整的繼電保護程序，以確保變壓器的有效運行。

參考文獻

[1]陳天恩.變壓器差動保護及勵磁涌流1y.:別研究[Dl.淮南：安徽理工大學，2017.

[2]莊重.關于電力變壓器繼電保護設計盼探究[J].黑龍江科技信息，2016，(36):34.

[3]胡天云.基于LabVIEW的發電機繼電保護系統設計與仿真[J].北京聯合大學學報，2017，31(1)：62-66.

[4]杜旭紅，李建偉，趙懷璞，等{室外油浸變壓器火災事故分析與預防措施研究[J].中國新技術新產品，2017(3)：132-133.