繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的運(yùn)用研究

郭曉群

（福建煤電股份有限公司 供電公司，福建 龍巖 364000）

繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的運(yùn)用研究

郭曉群

（福建煤電股份有限公司 供電公司，福建 龍巖 364000）

變壓器作為變電站的核心設(shè)備，其運(yùn)行可靠度是保證變電站安全，穩(wěn)定供電的有效前提，目前福建煤電股份有限公司供電公司所屬的變電站主要有5個(gè)35 kV變電站以及各生產(chǎn)礦井的6 kV中央變和采區(qū)變。若變壓器發(fā)生故障，不僅會(huì)給企業(yè)造成直接經(jīng)濟(jì)損失，還會(huì)制約電網(wǎng)供電安全，影響礦井的安全生產(chǎn)。因此，保證變壓器的正常運(yùn)行是變電檢修運(yùn)維人員工作中一項(xiàng)尤為重要的工作。針對(duì)此，文章以變壓器繼電保護(hù)技術(shù)為衡量點(diǎn)，對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的運(yùn)用進(jìn)行了深層次探究。

繼電保護(hù)；變壓器；故障；實(shí)際運(yùn)用

變壓器穩(wěn)定性、可靠性運(yùn)行和電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)息息相關(guān)，而繼電保護(hù)技術(shù)的正確運(yùn)用，可在變壓器內(nèi)外部故障發(fā)生之時(shí)迅速采取保護(hù)措施，避免變壓器二次損壞，從而將變壓器故障損失予以最小化控制。但是，變壓器繼電保護(hù)技術(shù)針對(duì)實(shí)際應(yīng)用階段，易出現(xiàn)拒動(dòng)和誤動(dòng)現(xiàn)象，對(duì)變壓器穩(wěn)定運(yùn)行造成威脅，例如，當(dāng)對(duì)變壓器設(shè)定過(guò)電流保護(hù)時(shí)，整定的動(dòng)作值就要考慮到能躲過(guò)變壓器在通電一瞬間所產(chǎn)生的礪磁涌流，變壓器的礪磁涌流通常會(huì)達(dá)到變壓器額定電流的8～9倍。否則就會(huì)造成開(kāi)關(guān)誤動(dòng)。因此，加強(qiáng)繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的運(yùn)用，成為當(dāng)前變電檢修人員刻不容緩的責(zé)任。

1 變壓器繼電保護(hù)技術(shù)

所謂繼電保護(hù)，即在變壓器內(nèi)外故障發(fā)生時(shí)，依據(jù)電流、電壓以及油溫等參數(shù)的變化，開(kāi)展故障原因及范圍分析工作，進(jìn)而做出保護(hù)行為。結(jié)合《繼電保護(hù)及安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》相關(guān)規(guī)定，變壓器繼電保護(hù)不僅涉及變壓器內(nèi)部元件的主保護(hù)，還應(yīng)對(duì)變壓器外部配置的設(shè)備，線路實(shí)施后備保護(hù)，從而確保變壓器穩(wěn)定運(yùn)行，其具體可分為瓦斯保護(hù)、差動(dòng)保護(hù)、后備保護(hù)、速斷保護(hù)、非電量保護(hù)等內(nèi)容。

第一，瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)主要在大中型變壓器中較為常見(jiàn)，通常容量在800 kVA及以上的油浸式變壓器和安裝在車間內(nèi)的400 kVA及以上的油浸式變壓器上裝設(shè)有瓦斯保護(hù)，該保護(hù)分為輕瓦斯和重瓦斯，輕瓦斯作用于信號(hào)，重瓦斯作用于跳閘，在變壓器內(nèi)部發(fā)生油面下降，短路，擊穿故障時(shí)，結(jié)氣體繼電器的使用，通過(guò)氣體繼電器對(duì)氣體成分和速度的判斷，實(shí)現(xiàn)變壓器故障診斷及部位排查工作。例如：變壓器在濾油，加油過(guò)程中或密封不嚴(yán)密，導(dǎo)致空氣進(jìn)入變壓器以及油面下降，變壓器輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)；繞組短路，套管擊穿，二次回路故障可通過(guò)重瓦斯繼電保護(hù)的方式，確保裝置跳閘。

第二，差動(dòng)保護(hù)。從整體上來(lái)講，差動(dòng)保護(hù)以基爾霍夫電流定律為基準(zhǔn)，若變壓器出現(xiàn)故障，則流進(jìn)變壓器的電流和流出的電流不相等，在這環(huán)節(jié)上產(chǎn)生電流差，而該項(xiàng)差值大于差動(dòng)保護(hù)裝置的整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作，將變壓器的各側(cè)開(kāi)關(guān)跳開(kāi)，斷開(kāi)電源，從而對(duì)設(shè)備實(shí)施保護(hù)。

第三，后備保護(hù)。后備保護(hù)顧名思義即為設(shè)備的備用保護(hù)，變壓器的后備保護(hù)是其主保護(hù)的備用保護(hù)，當(dāng)回路發(fā)生故障時(shí)，主保護(hù)繼電保護(hù)裝置即可發(fā)出故障信號(hào)，將主保護(hù)元件予以斷開(kāi)，跳開(kāi)故障回路，但若因某些因素的存在，導(dǎo)致保護(hù)裝置主保護(hù)行為無(wú)法執(zhí)行，則由后備保護(hù)裝置開(kāi)啟保護(hù)，執(zhí)行回路斷開(kāi)命令。以保護(hù)變壓器安全。

第四，速斷保護(hù)。趨近于變壓器電源端繼電保護(hù)裝置，因保護(hù)時(shí)限過(guò)長(zhǎng)，可利用整定值增大的方式，對(duì)保護(hù)裝置動(dòng)作范圍實(shí)施限定，便于變壓器故障時(shí)保護(hù)動(dòng)作的開(kāi)啟。

第五，非電量保護(hù)。非電量保護(hù)主要以變壓器自身信號(hào)燈重置為前提，通過(guò)報(bào)警指令的發(fā)出，以CPU為基準(zhǔn)點(diǎn)對(duì)其報(bào)警信號(hào)予以記錄，如開(kāi)關(guān)量信號(hào)、驅(qū)動(dòng)信號(hào)等?？傊?，非電量保護(hù)作為變壓獨(dú)立保護(hù)技術(shù)，一般在油位異常、繞組故障等方面較為常見(jiàn)。

2 繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的運(yùn)用

2.1 盲區(qū)故障

關(guān)于變壓器繼電保護(hù)技術(shù)故障，具體可分為運(yùn)行盲區(qū)故障、操作盲區(qū)故障兩類。一是運(yùn)行盲區(qū)故障。以電流互感器、低壓側(cè)短路故障為例，低壓側(cè)母線電流的增加，導(dǎo)致電壓偏低，促使低壓側(cè)保護(hù)裝置斷開(kāi)電路，啟動(dòng)主變保護(hù)，從而將低壓側(cè)母線電壓恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)范圍。但是，因故障點(diǎn)未采取隔離手段，導(dǎo)致電流在主變輸送環(huán)節(jié)出現(xiàn)障礙，致使低壓側(cè)母線電壓無(wú)法完成自主開(kāi)放工作，其原因在于：高壓側(cè)母線電壓的升高，使其主變阻抗能力明顯下降，難以快速且及時(shí)完成故障點(diǎn)切除工作，從而形成繼電保護(hù)盲區(qū)。二是操作盲區(qū)故障。針對(duì)變壓器運(yùn)行階段，檢查與維修工作的開(kāi)展，應(yīng)以低壓側(cè)裝置斷開(kāi)為前提，使高壓側(cè)裝置在主變沖擊環(huán)節(jié)恢復(fù)至標(biāo)準(zhǔn)范圍，并對(duì)低壓側(cè)裝置實(shí)施閉合，結(jié)合電流輸出，確保變壓器穩(wěn)定運(yùn)行及故障排查。在此環(huán)節(jié)，低壓側(cè)裝置和斷路裝置若出現(xiàn)漏檢、地刀未斷開(kāi)問(wèn)題，致使繼電差動(dòng)保護(hù)無(wú)法做出指令行為，即使在低壓側(cè)裝置穩(wěn)定運(yùn)行的前提下，其聯(lián)動(dòng)趨勢(shì)下的電流保護(hù)工作也難以發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)。

2.2 盲區(qū)故障排除下的繼電保護(hù)

首先，優(yōu)化低壓側(cè)后備保護(hù)。針對(duì)雙繞變壓器，其中低壓側(cè)后備保護(hù)流程為：中低壓側(cè)短路裝置及時(shí)發(fā)出斷開(kāi)命令，促使高壓側(cè)裝置在額定電流超出的前提下跳閘，具體情況如圖1所示。而三繞變壓器，后備保護(hù)流程基本與雙繞變壓器一致，即在電流額定值超出，中高壓側(cè)裝置可在限定時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)跳閘工作，如圖2所示。針對(duì)此，可依據(jù)變壓器低中高壓側(cè)裝置跳閘邏輯，對(duì)電流互感器、中低壓側(cè)裝置故障予以判斷，避免在二次短路的情況下，出現(xiàn)變壓器主變?cè)p毀問(wèn)題。

其次，優(yōu)化高壓側(cè)后備保護(hù)。以雙繞變壓器為例，其高壓側(cè)后備保護(hù)流程為：基于低壓側(cè)裝置斷開(kāi)、額定電流超出的情況，高壓側(cè)裝置可在限定時(shí)間內(nèi)完成跳閘命令；而三繞變壓器后備保護(hù)為：中低壓側(cè)裝置斷開(kāi)、高壓側(cè)電流超出，則高中低側(cè)裝置分別出現(xiàn)跳閘行為。

最后，實(shí)際應(yīng)用。對(duì)于變壓器繼電保護(hù)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，易受到變壓器運(yùn)行方式的影響，而出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置誤動(dòng)現(xiàn)象。對(duì)此，以變壓器運(yùn)營(yíng)狀況為前提，通過(guò)針對(duì)性、輔助性措施的運(yùn)用，將變壓器故障進(jìn)行嚴(yán)格控制。如雙繞變電器，若低壓側(cè)開(kāi)關(guān)介于冷備/檢修狀態(tài)，而主變?cè)?、高壓?cè)裝置保持運(yùn)行，則應(yīng)在高壓側(cè)裝置處設(shè)定輸入壓板，預(yù)防低壓側(cè)裝置位置變化引起的高壓側(cè)繼電誤動(dòng)保護(hù)；三繞變壓器還需對(duì)高中低側(cè)裝置預(yù)熱問(wèn)題予以判斷，并采用緊密配合的方式，對(duì)繼電裝置保護(hù)行為進(jìn)行規(guī)范，使其能夠在界限邏輯控制、改善邏輯控制的前提下，對(duì)中低壓側(cè)裝置短路故障實(shí)施有效預(yù)防，從而降低高壓側(cè)過(guò)電流現(xiàn)象發(fā)生概率。

圖1 雙繞變壓器后備保護(hù)邏輯

圖2 三繞變壓器后備保護(hù)邏輯

3 結(jié)語(yǔ)

總結(jié)上文，變壓器是變電站運(yùn)行不可或缺的主要設(shè)備，然而因故障問(wèn)題，導(dǎo)致變壓器發(fā)展空間受到阻礙。對(duì)此，若要對(duì)供電的穩(wěn)定性和安全性實(shí)施有效控制，則應(yīng)逐步加大關(guān)于繼電保護(hù)技術(shù)的調(diào)查，針對(duì)其運(yùn)行盲區(qū)故障、操作盲區(qū)故障等問(wèn)題，及時(shí)采取應(yīng)對(duì)策略，如優(yōu)化低壓側(cè)后備保護(hù)、優(yōu)化高壓側(cè)后備保護(hù)等手段的選擇，可對(duì)變壓器內(nèi)繼電保護(hù)技術(shù)故障予以嚴(yán)格控制，保障生產(chǎn)礦井的安全供電。

[1]繆玉生，肖虎.繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的應(yīng)用[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2014（35）：131.

Research on application of relay protection technology in transformer fault resolution

Guo Xiaoqun
（Fujian Coal Power Co., Ltd., Power Company, Longyan 364000, China）

As the core equipment of transformer substation, its operating reliability is an effective precondition to ensure the safety and stability of power supply in substations. Currently, Fujian Coal Electric Co., Ltd., a power supply company of the main substation, has five 35 kV substation and 6 kV central transformer and mining area change in various production mines. If the transformer fault occurs, not only it will cause direct economic loss to the enterprise, but also restricts the safety of power network and affects the safe production of the mines. Therefore, it is a very important work for transformer maintenance and repair people to ensure the normal operation of the transformer. For this, based on the technology of transformer relay protection measure, the paper has carried out the deep studies on the application of relay protection technology in transformer fault.

relay protection; transformer; fault; practical application

郭曉群（1974— ），男，福建南安，大專，助理工程師；研究方向：變電維護(hù)檢修技術(shù)管理及機(jī)電技術(shù)管理。