電力變壓器保護配置常見問題分析及解決方案

姜忠民

摘 要 電力變壓器是電力從產(chǎn)生到輸送給用戶使用的重要連接設備，其裝設的各種保護配置目的是為了保障變壓器可靠運行。本文則主要分析變壓器保護配置中的后備保護、非電量保護及微機保護應用等三個方面常見問題，并給予相應的解決方案，以供工程應用參考。

【關鍵詞】變壓器 保護配置 問題

變壓器的主要參數(shù)有額定電壓、額定容量、額定頻率、額定變比、阻抗電壓百分數(shù)等，是發(fā)電廠和變電所的重要元件之一。然而在實際運行中，不同類型的變壓器故障會嚴重影響電網(wǎng)穩(wěn)定性，從而十分有必要針對變壓器容量裝設繼電保護裝置，以下則集中探討分析變壓器保護配置中的常見問題，對保障變壓器可靠運行起著重要的促進作用。

1 變壓器保護配置原則

1.1 縱聯(lián)差動保護

實現(xiàn)縱差保護可通過比較變壓器高、低壓測電流的相位及大小，當變壓器出現(xiàn)外部故障或正常運行時，流入差動保護回路的電流接近為零，若故障出現(xiàn)于變壓器內部或引出線部位，兩側電流互感器的電流之和是繼電器電流流入差動保護。縱差保護之所以作為電力變壓器的主保護，因其具備選擇性好和靈敏度高的優(yōu)點，如變壓器的單獨運行容量為100MVA以上或6.3MVA以上的并列運行變壓器，應裝設縱聯(lián)差動保護。

1.2 瓦斯保護

變壓器保護中的瓦斯保護，可充分反映變壓器內部等故障，如分接開關接觸不良、內部多相短路、鐵芯或外殼間短路、繞組內部斷線等，瓦斯保護可在變壓器內部發(fā)生輕微故障時自動開啟保護裝置，若嚴重故障產(chǎn)生大量瓦斯時，其保護裝置可斷開變壓器各電源側的斷路器。雖然瓦斯保護靈敏度高，結構簡單，但變壓器有向外部線路故障或因外界因素發(fā)生的誤動作都不能給予充分反應，因此，它只能反映內部故障。

1.3 過電流保護

電力變壓器外部相間短路情況都可通過過電流保護反映，一般適用于降壓變壓器，對于系統(tǒng)聯(lián)絡變壓器及大容量的升壓變壓器可采用單相式低電壓起動的過電流保護，對于過電流保護靈敏度不夠可采用復合電壓起動的過電流保護。

1.4 過負荷保護

由于過負荷電流三相對稱，為了預防電力變壓器應過負荷引起的過電流，一般將過負荷保護電流繼電器接入一相線路中可實現(xiàn)保護作用。若變壓器容量為0.4MVP并單獨運行作為其他負荷備用電源，可根據(jù)過負荷的大小裝設過負荷保護。

2 發(fā)電廠變壓器保護配置常見問題及解決方案

2.1 后備保護問題

變壓器保護配置中保護變壓器安全的最后一級跳閘保護設備則是變壓器高壓側相間后備保護，同時還作為其他側母線和出線故障的后備保護。后備保護的配置原則是保護或斷路器拒動時，當變壓器中、低壓測母線出現(xiàn)故障而無法切除的情況下及只有一套保護運行時，應盡量簡化減少誤動機率。關于后備保護常見問題，多集中在過流保護和零序電流保護。首先過流保護，一般復合電壓閉鎖過電流保護是聯(lián)絡變壓器高壓測和110kV降壓變壓器配置最多的，按額定負荷電流整定電流定值，無電源側出線保護最長動作和時間定值相結合，從而有較長的保護時間。本測出線最后一級保護時間與中、低壓測過電流保護相結合，往往當中、低壓母線出現(xiàn)故障時，變壓器線圈通過較大的故障電流，直接損害變壓器，影響其安全穩(wěn)定運行，為此，應在電源規(guī)劃時合理規(guī)劃供電方式來避免多級線路串供的可能。根據(jù)變壓器過電流保護整定原則，一般按照1.4倍額定電流整定高測壓過電流，電流的絕對數(shù)值會隨著變壓器容量的增大而不斷增大。所以，應在檢查保護動作的過程中留意低壓側及各條線路的保護是否有動作，綜合分析各種情況。其次，零序電流保護；當電流系統(tǒng)出現(xiàn)不對稱運行時就有可能產(chǎn)生零序電流。由于隔離開關或斷路器接觸電阻三相不一致，隔離開關與斷路器母線倒閘操作時都有可能產(chǎn)生零序環(huán)流。

2.2 非電量保護問題

在變壓器保護配置中，非電量保護起著非常關鍵的作用，為了反映變壓器油箱壓力過高或冷卻系統(tǒng)故障等，會將非電量保護裝設在升壓、降壓變壓器、聯(lián)絡變壓器等。非電量保護常受外界影響，因此導致出現(xiàn)較多的誤動次數(shù)，造成此現(xiàn)象的直接原因是除冷卻器外經(jīng)延時跳閘外，其他非電量保護中的其他裝設均采用開入直跳方式。因此，非電量保護設計的重點是防止誤動作，分析誤動原因并予以解決，降低非電量保護誤動率。其常見問題主要有以下幾點：

2.2.1 接點防護不到位

引起非電量保護誤動的常見原因就是非電量保護的接點防護不到位，觸電導通因非電量保護接點絕緣下降后造成出口，防潮防水性能下降，變壓器內部非電量保護繼電器安裝的部位在大風大雨的情況下滲入雨水，導致接點受潮。除此之外，操作人員在完成外部轉接端子箱的工作后有可能忘記關好端子箱的門，雨水進入端子箱內，從而端子受潮。

2.2.2 需敷設較長的二次電纜

需敷設較長的二次電纜才能滿足非電量保護工作，再加上二次電纜在長期運行中處于很強的電磁場中，對強烈的干擾信號十分敏感，較易引起光敏三極管的觸發(fā)導通，造成保護繼電器的誤動。

2.2.3 非屏蔽電纜

在施工過程中如不根據(jù)反措要求直接將交流電纜和直流電纜捆綁在一起，十分容易引起保護誤動作。

針對非電量保護配置常見問題，給予以下運行對策：做好壓力釋放閥和主變瓦斯繼電器等外部接點的防護工作，電纜管口涂密封膠，注意防水，增加防雨罩。二次電纜采用屏蔽電纜，交直流分開。由于非電量保護因抗干擾能力較差引起的誤動情況較多，應做好相應的抗干擾措施，如適當增加延時，動作電壓滿足55%～70%UN，當直流系統(tǒng)正、負極對地絕緣對稱時，一定程度上提高動作電壓能有效防止保護誤動作。在敷設電纜時盡量遠離活動線或高壓線，屏蔽電纜兩端接地，避免非電量因受外部操作干擾而出現(xiàn)誤動。

2.3 微機保護應用問題

微型電子計算機技術在變壓器保護領域中取得了巨大的成功，有效保障了變壓器的安全穩(wěn)定運行。在國內變壓器微機保護技術得到了普遍應用，由于變壓器微機保護具備專業(yè)性、高度集成化和程序化等特點，要求維護人員不僅要具備高水平的相關知識和管理能力，還要進一步加強對問題的分析能力。微機保護常見問題主要有以下方面：endprint

2.3.1 主保護配置

主保護的差動保護可選擇二次諧波制動原理實現(xiàn)優(yōu)勢互補。躲勵磁涌流方式是眾多變壓器差動保護中技術相對成熟的一種，其原理是根據(jù)二次諧波制動，然而這種方式在進行合閘操作時，內部故障會導致涌流制動，差動保護可能不會起保護作用。合閘操作故障只有當涌流消失后，主保護才可以出口，造成涌流時間達5秒以上，形成差動保護拒動。此外，當自耦變壓器發(fā)生內部故障時，勵磁涌流能夠對故障有較敏感的反應，但需要在現(xiàn)場進行零差保護的極性實驗，發(fā)生誤動作的概率較大。針對上述特點，最好選擇自動校對零差保護的極性的裝置設置零差保護，避免復雜的極性實驗。

2.3.2 后備保護配置

過流保護是后備保護裝置中常見問題，它與其他保護裝置不同的地方就在于細節(jié)方面。如復合電壓使用；復合電壓的使用在最新的變壓器微機保護中更具有靈活性，可以簡單的實現(xiàn)并聯(lián)變壓器各側的復合電壓，如果對某側的電壓互感器進行檢修，可以利用壓板對本側的電壓進行投退操作，從根本上改善變壓器某側保護造成失去閉鎖的問題。

3 結語

總之，近年來隨著計算機技術的飛速發(fā)展，大部分電力變壓器繼電保護已更換成微機保護，新的保護配置也不斷應用其中。為了保障電力變壓器的可靠運行，應重視其日常運行管理維護，及時針對保護配置中常見問題予以解決，防止事故發(fā)生，提高電力變壓器的安全穩(wěn)定運行。

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作者單位

中國能源建設集團湖南火電建設公司電力調試院 湖南省長沙市 410000endprint