電力變壓器繼電保護設計策略研究

張瑩瑩 宋軍

摘 要：在整體的電力變壓器的運行體系中變壓器的繼電保護環(huán)節(jié)是其中的重要組成，在日常的運行中只有確保電力變壓器繼電保護能夠順暢的工作，才能促進整體電力變壓器的安全工作，在現(xiàn)階段人們對電力的供應需求逐漸增大，對電力安全性的要求也越來越高，因此需要對電力變壓器繼電保護設計進行不斷的完善，不斷提升其工作性能以及運行的穩(wěn)定性。

關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；設計策略

在當前電力行業(yè)的快速發(fā)展中電網(wǎng)的規(guī)模也得到了不斷的擴大，分布密集程度逐漸增大，在整個的電力系統(tǒng)運行中變壓器的工作也會受到其他因素的影響，在正常的電力變壓器運行中可能會出現(xiàn)一些故障，出現(xiàn)問題就會對電力系統(tǒng)整體造成不利影響，所以，在日常的設計維護中人們要確保供電的不間斷與穩(wěn)定性狀態(tài)，就必須嚴格設置變壓器繼電保護的性能與工作狀態(tài)。

1 電力變壓器繼電保護的工作原理

電力變壓器的繼電保護系統(tǒng)主要的工作原理是根據(jù)電力系統(tǒng)出現(xiàn)電力數(shù)值改變而產(chǎn)生的電力變壓器繼電系統(tǒng)的自我調(diào)節(jié)功能。在電力變壓器的系統(tǒng)中繼電保護不管處于一個怎樣的工作狀態(tài)，其工作運行的主要目標就是確保電力系統(tǒng)的安全運行，在電力變壓器繼電保護體系中，工作的基本原理與保護工作原理是不相同要想確保繼電保護的工作狀態(tài)是否良好就需要對系統(tǒng)中不同環(huán)節(jié)程序的工作狀態(tài)進行測量與確認，對其不同工作狀態(tài)下的數(shù)據(jù)參量進行逐一的分析，然后根據(jù)整合的數(shù)據(jù)尋找其中的不同點，從而產(chǎn)生不同的原理概念。繼電保護系統(tǒng)如果是處于正常的運行的時候，其主要的工作原理就是先測量，再就是邏輯，最后一步是執(zhí)行，如果繼電保護的運行狀態(tài)出現(xiàn)問題就會產(chǎn)生相應的運行故障，這種時候通常都需要使用正常工作時的物理量與出現(xiàn)問題時的物理量進行對比，來實現(xiàn)工作狀態(tài)的測量與分析。

2 電力變壓器繼電保護的基本結(jié)構(gòu)

在這幾年的發(fā)展過程中，電力變壓器繼電保護設計已經(jīng)進入了微機型的繼電保護體系這一階段，這一種類的繼電保護工作系統(tǒng)主要是由三個部分構(gòu)成的，一部分就是由電力系統(tǒng)信號的采集程序構(gòu)成的，其主要的工作功能就是對電力內(nèi)部運行體系中產(chǎn)生的各項數(shù)據(jù)信息進行收集與整理，然后將整理后的各項電力參數(shù)準確完整的傳遞給電力系統(tǒng)中的繼電保護程序。第二部分的主要是由電力體系中的信號處理程序構(gòu)成的，其主要的工作運行目的就是將電力系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種信號進行收集然后經(jīng)過有效的處理進行運用，并且將其中產(chǎn)生的問題根據(jù)一定的形式進行歸類與處理。第三部分主要是由信號輸出設備構(gòu)成的，其主要的工作原理就是將需要輸出的信號信息對電力系統(tǒng)進行準確、及時的傳遞，從而完成電力變壓器繼電保護設計中的調(diào)節(jié)工作。

3 電力變壓器繼主要故障類型分析

3.1 電力變壓器產(chǎn)生繞組故障

繞組是變壓器的核心部件，負責電能的傳輸和轉(zhuǎn)換，構(gòu)成了變壓器輸人/輸出電能的電氣回路，繞組故障是出現(xiàn)在變壓器線圈、縱絕緣中的故障，可分為繞組短路、斷路、變形等。如果變壓器的線圈導線表面存在毛刺，那么在它運行的時候就會受到電磁力的作用，毛刺會使得導線不能絕緣，進而造成線圈短路的問題產(chǎn)生，如果變壓器的線圈由于受潮等影響進入水分，那么變壓器在工作的時候就會比較容易產(chǎn)生匝間短路的問題。另外，如果線圈的接頭部分的焊接質(zhì)量較低或者線圈與導電桿的接觸不良，那么變壓器則會因為接頭溫度過高加速局部的絕緣功能的老化，這樣當其絕緣惡化發(fā)展到一個極限的時候，繞組就會出現(xiàn)短路。在變壓器的正常工作過程中其外部如果出現(xiàn)比較嚴重的短路問題，繞組的外部形態(tài)就會因為受到機械力與電動力的共同作用產(chǎn)生不可逆轉(zhuǎn)的變化，這種情況是引發(fā)繞組變形的主要原因，這一狀況出現(xiàn)之后就會影響變壓器的正常工作，另外，如果發(fā)生雷擊繞組的薄弱部分也會發(fā)生絕緣損壞或者擊穿的狀況。

3.2 電力變壓器的鐵芯故障與分接開關故障

鐵芯是除繞組之外的又一重要部件，它與繞組共同負責電磁能量的傳遞和交換，要想確保變壓器穩(wěn)定運行，鐵芯的質(zhì)量也在其中起著決定性的作用。變壓器的鐵芯問題通常是發(fā)生在磁路之中的，這種類型的故障主要表現(xiàn)在三個部分，其一就是鐵芯疊片發(fā)生絕緣故障，這時會產(chǎn)生大沖擊力的電流，進而會產(chǎn)生很多的熱量，從而影響變壓器中線圈以及鐵芯的絕緣功能，還會增加變壓器的鐵耗。其二就是鐵芯在制作的時候，如果產(chǎn)生較大的毛刺或者疊片發(fā)生彎曲，那么鐵芯容易發(fā)生局部的變形與短路，進而形成渦流損壞變壓器。其三就是在變壓器正常的工作時應避免鐵芯出現(xiàn)多點接地的狀態(tài)，否則會產(chǎn)生局部溫度過高，從而使得變壓器發(fā)生跳閘或者損壞的故障。另外，分接開關運行的傳動結(jié)構(gòu)較為復雜，而且開關還要進行頻繁的切換操作，這樣會提升其故障的發(fā)生幾率，造成分接開關問題的主要因素就是產(chǎn)品質(zhì)量的不達標，比如選擇開關接觸問題，不能合到位，就會使得出頭溫度升高或者斷軸等問題，如果切換開關的觸點接觸不好就會造成絕緣部件的機械強度減弱，如果油室的密封狀況不合格就會使得判斷失誤，如果變壓器結(jié)構(gòu)中的低壓控制電器和輔助器件質(zhì)量不達標，就會造成分接開關發(fā)生誤動、拒動的故障。

4 電力變壓器繼電保護設計的策略分析

4.1 電力變壓器繼電保護中的差動保護設計要點

變壓器差動保護動作電流的設計原則是將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常運行時的環(huán)流接線，變壓器處于正常運行時，差動繼電器內(nèi)的電流等同于兩側(cè)電流互感器二次電流的差，該值非常接近于零，因此繼電器不會動作，差動保護也不會發(fā)生動作 。在微機型的繼電保護設備應用中采取高性能微型計算機對芯片進行處理，為相關技術的研究提供了很大的技術支持，取得了不錯的研究成果，并且在許多城市的電力系統(tǒng)中都得到了應用，為了對電力變壓器套管以及引出線、內(nèi)部短路等問題進行真實全面的反映，如果變壓器的高壓側(cè)電壓在300kV及以上類型，應該選擇雙重的差動保護設置，能夠達到通過瞬時動作來斷開各側(cè)斷路器，可以有效的降低變壓器的故障產(chǎn)生幾率。在電力變壓器的雙重差動保護設備中，相關電流互感器的二次繞組設置應先將第一套保護電流回路與互感器中的二次繞組連接，在旁代時便無需進行切換操，再將第二套保護與原后電流互感器的二次繞組進行連接。

4.2 電力變壓器繼電保護的瓦斯及過負荷保護設計

一般情況下，當變壓器內(nèi)部出現(xiàn)比如匝間短路、鐵芯局部燒損、絕緣劣化、等問題時差動保護不會產(chǎn)生動作，但是瓦斯保護卻能在這些狀況下產(chǎn)生動作，由此可見，瓦斯保護主要是由氣體繼電器來完成的，通常使用的瓦斯保護主要包含輕瓦斯保護動作于信號以及重瓦斯保護動作于斷路器跳閘著兩方面，第一種的保護方式是按照氣體的數(shù)量、化學成分等條件來進行故障原因與性質(zhì)實施判斷，這樣管理人員就能夠即刻注意到變壓器的運行異常，從而進行第一時間的故障處理。第二個方面具體的方式就是監(jiān)視氣體的速度，然后分析其實際的成分與特點，可以間接的指導故障成因與實際的部位，而且在變壓器出現(xiàn)嚴重損傷時進行自動報警或者阻斷電源，保證變壓器不受影響。變壓器處于正常運行時，其過負荷通常是三相對稱的，因此保護裝置只需使用一個電流繼電器進行連接并通過延時動作于信號就可以實現(xiàn)，對于那種雙繞組的變壓器類型來說，過負荷保護應當在主電源側(cè)進行安裝，在單側(cè)電源三繞組降壓型變壓器中，如果繞組的容量都相同，則應將過負荷保護電源側(cè)進行安裝，如果容量不一樣，就要在電源側(cè)與繞組容量最小的一側(cè)設置過負荷保護，這在電力變壓器繼電保護的過負荷保護設計中都是需要特別注意的要點。

5 結(jié)語

在社會經(jīng)濟發(fā)展的推動下，人們對電力系統(tǒng)的供電安全、穩(wěn)定的要求更加高，變壓器在電力體系中擔任著比較重要的工作職責，變壓器的具體工作情況直接影響著供電的穩(wěn)定性與安全性，電力變壓器繼電保護在運行的時候會受到其他方面的影響，產(chǎn)生一些運行問題，對人們的日常用電造成阻礙，繼電保護技術的設計推廣與應用可以有效的減少變壓器發(fā)生故障。

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