淺論電力變壓器繼電保護設(shè)計

耿磊

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720134

摘要：本文主要針對設(shè)計電力變壓器繼電保護裝置，進而找出合理的設(shè)計措施，從幾個方面進行討論。

關(guān)鍵詞：電力；變壓器；繼電；保護；設(shè)計

一、電力變壓器繼電保護的主要構(gòu)成

電力系統(tǒng)在長時間的演變和發(fā)展下，已經(jīng)初步達(dá)到了理想的狀態(tài)，由過去老式的繼電保護系統(tǒng)到現(xiàn)在的微機型繼電保護裝置。這種繼電保護裝置的組成包括有幾個部分。第一部分，主要是負(fù)責(zé)采集電力系統(tǒng)的信號裝置。收集并整理系統(tǒng)內(nèi)部的電力數(shù)值，再通過收集的數(shù)據(jù)通過進行有效的傳遞，最后交給繼電保護裝置。第二部分，主要是負(fù)責(zé)處理電力系統(tǒng)的信號。它可以把采集整理的信號進行有效的處理，再把影響作用對其分類解決。第三部分，主要負(fù)責(zé)信號輸出任務(wù)。由于這部分比較關(guān)鍵，必須要確保輸出的信號要準(zhǔn)確無誤，確保電力系統(tǒng)正常運行工作。

二、電力變壓器繼電保護主要的工作原理

變壓器繼電保護裝置主要的工作原理指的就是在電力系統(tǒng)當(dāng)中，由于電力數(shù)值會產(chǎn)生一定的波動，從而具有調(diào)節(jié)功能作用的裝置。電力變壓器繼電系統(tǒng)的運行狀態(tài)必須是安全可靠的，這也是為了確保電力系統(tǒng)正確運行的基礎(chǔ)。當(dāng)然，電力系統(tǒng)運行狀態(tài)不同時，發(fā)揮出的保護作用也是不同的，在這種情況下，就必須要通過分析運行參數(shù)找到具體的數(shù)據(jù)值，從而判斷繼電保護的運行狀態(tài)。并且，準(zhǔn)確有效的參數(shù)也可以作為運行依據(jù)，形成相應(yīng)的工作原理。如果繼電系統(tǒng)在運行時處于正常狀態(tài)時，就可以先進行測量。如果運行狀態(tài)非正常時，那么就要先找到故障問題再進行測量，對比其運行的結(jié)果。

三、電力變壓器的故障問題

（1）在非正常運行下，發(fā)生故障的問題包括有，超負(fù)荷引起的容量負(fù)荷、過電流、油面減少引發(fā)的故障、高電壓產(chǎn)生的過勵磁故障以及高溫度下引發(fā)的故障。另外，非正常運行當(dāng)中產(chǎn)生的低頻率也會對變壓器產(chǎn)生一定的影響，由于額定工作時鐵心和磁通的密度會比較接近，所以就會引發(fā)變壓器出現(xiàn)故障，在非正常運行時就會導(dǎo)致鐵芯金屬過熱，導(dǎo)致影響變壓器的主要性能受損。

（2）產(chǎn)生電力變壓器故障主要包括有兩方面，一方面是內(nèi)部故障，另一方面是外部故障。內(nèi)部故障指的就是當(dāng)變壓器的郵箱產(chǎn)生問題時，也就是說在高、低壓側(cè)繞組間發(fā)生短路，一般發(fā)生故障短路的位置在中性點接地的系統(tǒng)中，也會發(fā)生在燒壞的鐵芯繞損等問題。一旦在變壓器內(nèi)產(chǎn)生故障，那么是非常危險的，所產(chǎn)生的電弧以及電流會燒壞鐵芯，同時也會損壞繞組的絕緣，當(dāng)問題嚴(yán)重時也會造成變壓器產(chǎn)生大量的氣體，造成變壓器爆炸的嚴(yán)重事故。所以，一旦發(fā)生這些危險時，繼電保護就會立刻切斷故障，起到一個保護的作用。產(chǎn)生外部故障最明顯的一個問題就是在絕緣套管以及引出線上發(fā)生短路現(xiàn)象。造成短路最明顯的一個現(xiàn)象就是絕緣套管和引出線上的短路問題，或者是在繞組的匝間出現(xiàn)短路，這些都是最產(chǎn)生故障最多的問題，所以，必須要根據(jù)變壓器的容量設(shè)計繼電保護，從而達(dá)到理想的效果。

四、設(shè)計方案措施

（1）如果變壓器內(nèi)部發(fā)生了短路、漏油、絕緣失效、鐵芯燒毀以及油面下降等問題時，那么應(yīng)用差動保護設(shè)計起到的作用并不理想，會受到一定的限制，此時，最好應(yīng)用瓦斯保護設(shè)計。主要是把氣體繼電器裝置到變壓器的導(dǎo)油管中，從而實現(xiàn)瓦斯保護的效果。我們可以把瓦斯保護分為兩種，一種是輕瓦斯保護裝置，主要是對氣體的顏色和數(shù)量判斷出發(fā)生故障的性質(zhì)以及產(chǎn)生的原因等。而另一種則是對重瓦斯進行保護，監(jiān)視氣體產(chǎn)生的速度影響，分析氣體的主要成分，最后找出產(chǎn)生故障主要問題和產(chǎn)生程度的大小。

（2）設(shè)計變壓器繼電保護的主要原則有幾個方面。第一，如果要在正常狀態(tài)下運行時，就必須要把變壓器兩側(cè)的互感器進行環(huán)流接線，并且按照變壓器保護電流正常運行狀態(tài)下的電流互感器二次環(huán)流接線。當(dāng)變壓器的運行狀態(tài)是正常時，差動繼電器中的電流就會產(chǎn)生二次電流，此時，電流互感器二次電流數(shù)值為0。差動繼電器如果不產(chǎn)生動作時，其保護也就不會有動作。電流互感器如果發(fā)生在二次回路時，此時的變壓器就會處在較大的狀態(tài)當(dāng)中，而差動保護就不會有其它的動作。近幾年以來，計算機芯片性能都有了很大的提升，所以在變壓器的保護裝置中主要都是對全部的后備進行保護，并且全力開發(fā)主變壓器的保護裝置，其應(yīng)用成果是非常廣泛的，同時也應(yīng)用到了電力工程當(dāng)中。因此，在高電壓的變壓器當(dāng)中如果安裝了雙重的差動保護，那么就會對變壓器的套管和內(nèi)部故障產(chǎn)生一定的反應(yīng)，實現(xiàn)了變壓器繞組和繞組匝間短路的差動保護。另外，最重要的一種保護就是電流速斷保護，達(dá)到瞬間斷開斷路器的效果。

（3）設(shè)計低壓變壓器在過電流時進行保護裝置。一般情況下，如果是應(yīng)用三相式的變壓器時主要是在變壓器的低壓側(cè)，一旦在壓側(cè)出現(xiàn)短路時，或者是沒有發(fā)揮出阻抗保護時，那么就起不到保護的作用。所以，在所有相鄰元件的后備必須要達(dá)到保護的作用。如果發(fā)生這種問題時，可以在低壓側(cè)設(shè)計一個復(fù)合電壓閉鎖過流保護，也可以在高、中壓側(cè)安裝一個復(fù)合的電壓閉鎖過流保護。另外，在設(shè)計高壓變壓器保護裝置時，當(dāng)變壓器高壓側(cè)電流保護會對低壓側(cè)母線產(chǎn)生一定的靈敏度，所以，就可以對變壓器高壓側(cè)短路以及低壓側(cè)斷路器安裝一個保護裝置。一旦變壓器低壓側(cè)產(chǎn)生停運問題以及發(fā)生故障時，就會發(fā)生在開關(guān)和TA間出現(xiàn)非正常狀況，此時保護裝置則當(dāng)作變壓器低壓側(cè)母線后備保護設(shè)計應(yīng)用，也可以作為主保護的設(shè)計應(yīng)用。有一點我們也是可以忽略的，就是發(fā)生非金屬性短路時，會出現(xiàn)靈敏度不足的阻抗保護，或者是出現(xiàn)延時以及超時的問題發(fā)生。通過在對上述問題發(fā)生過程當(dāng)中，最好的解決方法就是在變壓器的高壓側(cè)設(shè)計一個保護裝置，可以安裝保護變壓器，也就是熱穩(wěn)定的反時限過流裝置。并且必須把這種設(shè)置的整定值要與變壓器的熱穩(wěn)定相適應(yīng)，除此之外，對變壓器低壓側(cè)也要進行相應(yīng)的保護，安裝一個電流保護裝置。

五、結(jié)論

由于電力變壓器會受到外接負(fù)荷的影響，所以，在工作當(dāng)中就會出現(xiàn)很多問題，發(fā)生故障，對電力系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的作用，對變壓器造成很嚴(yán)重的損壞。在以上討論中我們可以看出，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器繼電保護有著非常重要的作用。在設(shè)計繼電保護時必須要掌握要點，如果在其中還存在哪些問題應(yīng)及時處理，確保電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運行。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃婷君.試論電力變壓器繼電保護設(shè)計[J].科技信息，2010（15）.

[2]李俊狄.關(guān)于電力變壓器繼電保護設(shè)計的探究[J].建筑工程技術(shù)與設(shè)計，2016（6）.