淺談電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

文/解占元，內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

淺談電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

文/解占元，內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司錫林郭勒電業(yè)局阿巴嘎供電分局

隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展,作為整個(gè)電力變壓器系統(tǒng)的重要組成部分,電力變壓器繼電保護(hù)裝置具有至關(guān)重要的作用。因此,只有使整個(gè)電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常的運(yùn)行狀態(tài),才能夠在一定程度上保證電力變壓器繼電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。如今,人們對(duì)于電力的需求水平日益增長(zhǎng),對(duì)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的研究就顯得非常有必要。本文將主要從電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的角度進(jìn)行分析,同時(shí)對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理、基本組成及該系統(tǒng)的常見(jiàn)故障類型進(jìn)行闡述,從而得出電力變壓器繼電保護(hù)中故障的有效排除措施。

電力變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)

伴隨著經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，我國(guó)的電力工業(yè)發(fā)展迅速，電力已走進(jìn)了現(xiàn)代社會(huì)的方方面面，離開了電力，所有的家用電器將會(huì)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，人們的日常生活將無(wú)以為繼；工業(yè)系統(tǒng)更是少不了電力的支持，幾乎所有的機(jī)械設(shè)備都需要電力的支持，因此維持電力的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，十分重要。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，變壓器的作用十分的重要，電力變壓器在供電系統(tǒng)中，可以有效地調(diào)節(jié)電氣輸出電路中電流的變化，相當(dāng)于供電系統(tǒng)中的“自動(dòng)開關(guān)”，起到自動(dòng)調(diào)節(jié)、安全保護(hù)、轉(zhuǎn)換電路等作用。

1 電力變壓器常見(jiàn)的故障

電力變壓器由于各種人為的或者環(huán)境的因素，在使用過(guò)程中難免會(huì)產(chǎn)生這樣那樣的故障。廣義的說(shuō)常見(jiàn)的變壓器故障分為兩種類型。第一種類型是內(nèi)部故障，這種故障主要發(fā)生在電力變壓器的油箱里面；第二種類型是外部故障，這種類型的故障在油箱外部比較常見(jiàn)，常發(fā)生在絕緣套管及其引出線上。在故障發(fā)生時(shí)，前者要切除變壓器可以依靠差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作以及瓦斯；而后者一般只能由差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)。在故障發(fā)生的情況下，利用瓦斯和差動(dòng)保護(hù)等的速動(dòng)保護(hù)切除故障變壓器，變壓器的動(dòng)穩(wěn)定性則是設(shè)備是否損壞的主要因素。

如果電力變壓器的故障發(fā)生在兩側(cè)母線及其相連的間隙時(shí)，若故障設(shè)備的保護(hù)裝置保護(hù)拒動(dòng)或者故障設(shè)備未配保護(hù)，如低壓側(cè)母線保護(hù)等，這種情況下切除故障變壓器只能靠變壓器后備保護(hù)動(dòng)。此時(shí)由于故障造成的過(guò)量電流就可能通過(guò)變壓器一段時(shí)間，這是因?yàn)殡娏ψ儔浩鞯暮髠浔Ｗo(hù)帶具有延時(shí)性。電力變壓器在故障發(fā)生的情況下依然工作屬于不正常的工作狀態(tài)，會(huì)對(duì)電力設(shè)備造成很大的損害，如設(shè)備周圍的絕緣材料迅速老化導(dǎo)致電力設(shè)備的某些零部件熱量過(guò)高。因此為了保護(hù)電力設(shè)備，在電力變壓器發(fā)生故障時(shí)應(yīng)及時(shí)將其切除避免其他故障的發(fā)生。

2 電力變壓器繼電保護(hù)的原理

在電力變壓器發(fā)生故障時(shí)，主要表現(xiàn)為電流增加、電壓降低以及電壓和電流間的相位發(fā)生變化。繼電保護(hù)的原理就是根據(jù)電力變壓器正常運(yùn)行時(shí)與故障發(fā)生時(shí)的電流、電壓參數(shù)差別而進(jìn)行工作的[1]。例如，電流保護(hù)的繼電保護(hù)是根據(jù)電流增大工作的；電壓保護(hù)的繼電保護(hù)是根據(jù)電壓降低工作的；而阻抗類型的繼電保護(hù)工作是根據(jù)電壓和電流比值的變化進(jìn)行的；差動(dòng)保護(hù)類型的繼電保護(hù)特點(diǎn)是利用電力設(shè)備各端電流大小和相位的差別而進(jìn)行工作等。

3 電力變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)方案

電力變壓器在整個(gè)電力系統(tǒng)中的作用非常重要，因此它的穩(wěn)定運(yùn)行，直接關(guān)系到電網(wǎng)的安全，針對(duì)變壓器經(jīng)常出現(xiàn)的故障，繼電保護(hù)裝置可以有效的檢測(cè)到電力變壓器的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，及時(shí)的將出現(xiàn)的問(wèn)題反饋給相關(guān)的維修人員，在有重大的故障時(shí)，及時(shí)的切除問(wèn)題設(shè)備，保障電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定。

3.1 瓦斯保護(hù)裝置

前面講到，電力變壓器常見(jiàn)的故障分為油箱內(nèi)部故障和外部故障，瓦斯保護(hù)裝置就是針對(duì)油箱內(nèi)部問(wèn)題進(jìn)行檢測(cè)和保護(hù)的設(shè)備。瓦斯保護(hù)裝置主要的工作部分是氣體變壓器，當(dāng)油箱的內(nèi)部由于各種原因出現(xiàn)內(nèi)部溫度過(guò)高時(shí)，它可以保證油箱內(nèi)部的溫度保持正常，及時(shí)的排出多余的高溫?zé)崃?，瓦斯保護(hù)裝置分為兩種，輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)的主要作用體現(xiàn)在它能夠及時(shí)的檢測(cè)內(nèi)部氣體的各種狀況，并傳達(dá)給工作人員，幫助其判斷出現(xiàn)的問(wèn)題；重瓦斯保護(hù)主要體現(xiàn)在油箱內(nèi)部出現(xiàn)重大問(wèn)題時(shí)，可在發(fā)出故障信號(hào)的同時(shí)，可以傳出信號(hào)，直接的切斷電閘，保護(hù)電力變壓器，等待維修人員排除故障。

3.2 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)以比較變壓器高壓側(cè)、低壓側(cè)的電流大小和相位來(lái)實(shí)現(xiàn)作為構(gòu)建原理。如果電力變壓器發(fā)生了故障，差動(dòng)繼電器內(nèi)部的電流就會(huì)增大，約等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之和差，此時(shí)，差動(dòng)保護(hù)裝置就會(huì)發(fā)出故障的信號(hào)，切斷電力動(dòng)保護(hù)裝置在電力變壓器繼電保護(hù)中運(yùn)用十分的廣泛，差動(dòng)保護(hù)裝置具有靈敏度較高，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，可靠性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，在實(shí)際的使用中用途較廣泛。

3.3 過(guò)電流保護(hù)

瓦斯保護(hù)裝置的主要工作是針對(duì)油箱的內(nèi)部狀態(tài)，如果是油箱外部出現(xiàn)了問(wèn)題，那么瓦斯保護(hù)裝置就無(wú)能為力了，而過(guò)電流保護(hù)則可以檢測(cè)到油箱外部出現(xiàn)的故障問(wèn)題，可以成為瓦斯保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)的另一個(gè)后備保險(xiǎn)裝置，在外部的出線與絕緣套管出現(xiàn)問(wèn)題導(dǎo)致短路，出現(xiàn)電流過(guò)大時(shí)做出檢測(cè)，電流檢測(cè)裝置如果檢測(cè)到不正常的電流數(shù)值時(shí)，就會(huì)發(fā)出故障信號(hào)，幫助維修人員及時(shí)處理問(wèn)題，排除隱患。

3.4 速斷保護(hù)

速斷保護(hù)按照被保護(hù)設(shè)備的短路電流整定，當(dāng)短路電流超過(guò)整定值時(shí)，則保護(hù)裝置便會(huì)發(fā)出信號(hào)動(dòng)作，指揮斷路器跳閘，電流速斷保護(hù)一般沒(méi)有時(shí)限，為避免失去選擇性，不能保護(hù)線路全長(zhǎng)，因此存在保護(hù)的死區(qū)。為克服此缺陷，常采用略帶時(shí)限的電流速斷保護(hù)以保護(hù)線路全長(zhǎng)。時(shí)限速斷的保護(hù)范圍不僅包括線路全長(zhǎng)，而深入到相鄰線路的無(wú)時(shí)限保護(hù)的一部分，其動(dòng)作時(shí)限比相鄰線路的無(wú)時(shí)限保護(hù)大一個(gè)級(jí)差。

4 結(jié)語(yǔ)

電力變壓器是現(xiàn)代電力系統(tǒng)的重要組成部分，如果它出現(xiàn)故障，將會(huì)極大的影響電力系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，電力變壓器的常見(jiàn)問(wèn)題主要分為油箱內(nèi)部問(wèn)題和外部的問(wèn)題，繼電保護(hù)設(shè)備可以有效的保護(hù)變壓器，根據(jù)不同的工作原理，可以分為瓦斯保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)，速斷保護(hù)四種方式，這幾種方式都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在設(shè)計(jì)使用時(shí)應(yīng)該全面地考慮，揚(yáng)長(zhǎng)避短，從而充分保護(hù)好變壓器的安全運(yùn)行，保證電力系統(tǒng)的的安全運(yùn)行。

[1]王耀輝.電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)[J].城市建設(shè)理論研究(電子版).2016(20).

[2]周迅燕.淺談電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用.2014(25).

[3]莊重.關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探究[J].黑龍江科技信息.2016(36).