220kV變電站變壓器運(yùn)行分析以及繼電保護(hù)對策

丘品開

摘 要：在220kV變電站中，變壓器是非常重要的組成部分，它的運(yùn)行情況直接關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性。220kV變壓器經(jīng)長期的運(yùn)行，就會(huì)產(chǎn)生各種故障。繼電保護(hù)可以在很大程度上確保變壓器的安全，在電力系統(tǒng)中應(yīng)當(dāng)高度重視繼電保護(hù)裝置，為電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全性、高效性、經(jīng)濟(jì)性提供有力的保障，進(jìn)而提高供電企業(yè)的社會(huì)、經(jīng)濟(jì)效益。本文簡單介紹了220kV變電站變壓器，并總結(jié)分析了220kV變電站變壓器運(yùn)行繼電存在的主要問題、繼電保護(hù)措施，以期為220kV變電站變壓器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行提供一定的保障。

關(guān)鍵詞：220kV變電站；變壓器；繼電保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM77 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隨著我國電力系統(tǒng)的飛速發(fā)展，220kV變電站變壓器的運(yùn)行環(huán)境也更加復(fù)雜，進(jìn)而對繼電保護(hù)的要求也越來越高。然而，我國當(dāng)前220kV變壓器的運(yùn)行中依然存在著很多的問題，嚴(yán)重影響了供電的質(zhì)量與效率。為了保證220kV變壓器運(yùn)行的安全可靠，應(yīng)當(dāng)充分利用繼電保護(hù)，減小變壓器發(fā)生故障的概率。

1.變壓器的主保護(hù)和后備保護(hù)的分類及其作用

1.1 變壓器主保護(hù)。主保護(hù)是滿足設(shè)備安全、系統(tǒng)穩(wěn)定的要求，可以用最快的速度有選擇性地切除保護(hù)設(shè)備、線路故障的保護(hù)。

（1）差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)是套管引出線相間短路、變壓器內(nèi)部的保護(hù)，以及中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路保護(hù)，還可以反應(yīng)變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路。這種保護(hù)方法對繞組引起的接觸不良、變壓器內(nèi)部鐵芯過熱不能反應(yīng)，當(dāng)繞組匝間短路的匝數(shù)較少時(shí)也可能反應(yīng)不出。

（2）瓦斯保護(hù)。這種保護(hù)方法可以反應(yīng)鐵芯等部件漏油或過熱、繞組匝間短路、單相接地短路以及繞組相間短路等故障。它雖然可以反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，但是不能反應(yīng)套管引出線的故障，所以瓦斯保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)共同組成變壓器的主保護(hù)。

1.2 后備保護(hù)

（1）零序電流保護(hù)。在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中運(yùn)行的變壓器都裝設(shè)零序電流保護(hù)，當(dāng)變壓器高側(cè)或高壓側(cè)線路發(fā)生接地時(shí)，產(chǎn)生零序電流，零序電流保護(hù)動(dòng)作。這里認(rèn)為變壓器低壓側(cè)繞組為三角形接線。它可作為變壓器高壓繞組引出線，母線接地短路的保護(hù)，同時(shí)還可做相鄰線路及變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)。

（2）過點(diǎn)流保護(hù)。該種保護(hù)形式能夠視為電流速斷、氣體保護(hù)形式的后備方法，主要帶時(shí)限動(dòng)作用于跳閘，通常在外部短路導(dǎo)致過電流的情況中應(yīng)用。

（3）過負(fù)荷保護(hù)：主要應(yīng)用于變壓器過載導(dǎo)致過電流的情況中，作用于信號(hào)，見表1。

2. 220kV變電站變壓器運(yùn)行繼電存在的主要問題

2.1 運(yùn)行電壓故障。220kV變電站的運(yùn)行環(huán)境非常復(fù)雜，很多外界因素會(huì)影響其運(yùn)行情況，導(dǎo)致不同的故障。在各種外界因素的影響下，會(huì)影響變壓器的輸電質(zhì)量，并導(dǎo)致供電電壓發(fā)生異常，倘若不能及時(shí)采取相應(yīng)的解決措施，一定會(huì)對整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行產(chǎn)生一定的影響。比如當(dāng)變壓器氣體發(fā)生異常時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致信號(hào)跳躍，這樣就會(huì)致使變壓器內(nèi)部發(fā)生各種故障；如果變壓器外部發(fā)生了短路問題時(shí)，就會(huì)導(dǎo)致電力設(shè)備運(yùn)行時(shí)的溫度上升，油面下降，影響了供電電壓的穩(wěn)定性，此外還會(huì)對變壓器造成一定程度的損壞。

2.2 變壓器繼電干擾異常。在電力系統(tǒng)中，變電站的主要作用是改變輸電線路電壓，可以將發(fā)電廠中電能輸送至較遠(yuǎn)的地方，可以減小電能的損耗。一般情況下，對220kV變電站繼電保護(hù)產(chǎn)生影響的電磁干擾有：（1）斷電器自身產(chǎn)生故障；（2）相關(guān)工作人員與電力設(shè)備外殼接觸導(dǎo)致的火花放電；（3）電力系統(tǒng)自身產(chǎn)生短路問題；（4）雷擊等來自一次系統(tǒng)的干擾。以上所述的幾種幾點(diǎn)干擾會(huì)阻斷線路的輸電，進(jìn)而使得電磁干擾源、受干擾產(chǎn)生的二次回路通過一定的方式連接起來，這樣就會(huì)產(chǎn)生連接回路，嚴(yán)重影響變壓器的供電電壓。

3. 220kV變電站變壓器的繼電保護(hù)措施

3.1 變壓器運(yùn)行狀態(tài)措施。在變壓器的運(yùn)行過程中，應(yīng)當(dāng)全方位監(jiān)控其運(yùn)行情況，以便減小因變壓器外部短路故障、過負(fù)荷等引起的輸電風(fēng)險(xiǎn)，提高220kV變電站的輸電效率，并減小電網(wǎng)運(yùn)行產(chǎn)生的成本。220kV變電站變壓器運(yùn)行故障的保護(hù)主要有溫度信號(hào)、過流繼電、過負(fù)荷、差動(dòng)與電流速斷、氣體等形式。通過這些形式的保護(hù)能夠在很大程度上檢測、控制變壓器的運(yùn)行情況，為變壓器的安全運(yùn)行提供提供的保障。

3.2 保護(hù)裝置。在220kV變電站變壓器的繼電保護(hù)系統(tǒng)中，繼電保護(hù)裝置是保證其順利運(yùn)行的基本條件，所以應(yīng)當(dāng)制定相應(yīng)的措施來維護(hù)繼電保護(hù)裝置，充分發(fā)揮裝置的使用性能。這就需要盡量確保裝置使用性能可以滿足系統(tǒng)實(shí)際的需求，全面掌握繼電保護(hù)裝置的運(yùn)行情況，并按照其運(yùn)行情況進(jìn)行系統(tǒng)的分析，進(jìn)而可以推算變壓器是否處于正常的運(yùn)行狀態(tài)。此外，還應(yīng)當(dāng)借鑒國內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，引進(jìn)先進(jìn)的設(shè)備與技術(shù)，建立完善的繼電保護(hù)系統(tǒng)。還可以通過制定科學(xué)檢修計(jì)劃的方法，安排相關(guān)工作人員貫徹落實(shí)平時(shí)的維護(hù)、檢修工作，并按照繼電保護(hù)裝置的實(shí)際情況及時(shí)找出保護(hù)措施中的不完善之處，以便制定相應(yīng)的完善策略。

3.3 防干擾保護(hù)。在變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)中，防干擾保護(hù)是非常重要的一部分，其主要作用是消除外界的干擾因素，比如防護(hù)干擾源、防回路干擾、配線防干擾等等。其中，防護(hù)干擾源指的是在最大程度上減小接地電阻、提高變壓器的電位，防止電力運(yùn)輸中產(chǎn)生干擾源；防回路干擾主要是針對二次回路的，通過相應(yīng)的措施來提高變壓器的防干擾性能，并利用主動(dòng)切斷一、二次回路聯(lián)系耦合的方法來建立屏蔽線，降低輸電回路中的干擾；配線防干擾是通過減小對變壓器運(yùn)行效率具有影響的配線因素，并利用繼電保護(hù)來確保電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

3.4 接地的問題。在繼電保護(hù)中，接地是十分關(guān)鍵的組分。分析接地問題的過程中，應(yīng)當(dāng)先將屏障、機(jī)箱中的接地問題清除掉，這些均是接在保護(hù)屏銅排上的，所以，應(yīng)當(dāng)詳細(xì)檢查銅排自身接入地網(wǎng)的情況，這是非常重要的環(huán)節(jié)。

3.5 定值區(qū)的問題。微機(jī)保護(hù)具備多個(gè)定值區(qū)，一旦電力系統(tǒng)運(yùn)行方式發(fā)生改變，多個(gè)定值區(qū)就可以很方便地更改定值了。就繼電保護(hù)而言，如果定值區(qū)產(chǎn)生了錯(cuò)誤，將會(huì)是非常嚴(yán)重的問題，所以，為了保證定值區(qū)的準(zhǔn)確性，相關(guān)工作人員應(yīng)當(dāng)高度重視定值區(qū)的管理，如圖1所示。

結(jié)語

在整個(gè)電力系統(tǒng)中，220kV變電站變壓器的運(yùn)行是否良好直接關(guān)系著整個(gè)電網(wǎng)的安全性、穩(wěn)定性以及可靠性。本文總結(jié)分析了當(dāng)前220kV變壓器運(yùn)行繼電中存在的主要問題，并提出了有效的繼電保護(hù)措施，通過加強(qiáng)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的檢查力度，做好變壓器運(yùn)行的管理工作，并及時(shí)解決變壓器運(yùn)行中發(fā)生的故障，為220kV變壓器的安全運(yùn)行提供一定的保障。

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