电力变压器继电保护研究

电力变压器继电保护研究

谢佳奇

中国南方电网深圳供电局有限公司 广东深圳 518001

摘要：经济的发展，促进社会对电力的需求也逐渐增加，这有效地推动了电力企业的发展。减少电力系统长时间断电，防止出现电力事故以保障电力设备安全平稳运行，工程上常采用继电保护这一方法来对电路进行维护。在实践中，若继电保护装置的运行产生了问题，这有可能导致重大电力事故的发生。本文就电力变压器继电保护展开探讨。

关键词：继电保护；整定计算；电力系统

引言

变压器在电力系统中占据重要位置且造价昂贵，一旦故障将会造成电力系统的大面积停电，给生产生活带来巨大的影响，甚至产生巨大的经济损失，变压器的故障类型多种多样，对于不同的故障类型需要采取相对应的保护措施，可见对于变压器的保护显得尤其重要。

1电力系统继电保护的要求

电力系统同时驱动着数以亿计的电气设备，因此其供电可靠性一下成为最为重要的考核指标，这就要求对继电保护装置进行设计时，应使其具备足够的先进性。电力系统使从发电到用电的一系列过程融为一体，其本身具有高度的复杂度和耦合度，要想保证其可靠稳定运行具有一定的难度。一套先进的继电保护系统应具备以下几个特征：一是可靠性。继电保护由多个电力电子元器件组合设计而成，每一个器件都具有不可替代的作用，只要其中一个器件出现误动或损坏，整个继电保护装置将无法工作。二是灵敏性。继电保护系统在复杂的电路中，需要准确区分多种电路故障并实现自动动作，无论是哪种类型，只要达到动作条件，都应该快速而准确地进行动作，要求具有很高的灵敏性。三是选择性。为了保证电力系统故障影响范围的最小化，一般会设置主保护和后备保护等类型的继电保护环节，它们是在特定条件下进行选择性动作的，例如后备保护只能在主保护失效的前提下才能动作，以合理控制故障影响的扩散。四是快速性。电力系统中的电能传输和能量交换是十分迅速的，在故障条件下，一些设备会在瞬间烧坏，造成严重经济损失，因此继电保护装置必须快速动作，避免严重事故的发生。

2电力变压器常见故障

2.1异响故障

在对声音的判断上，能够对电力变压器的故障类型进行初步的判断。电力变压器的运行声音异常在故障运行中较为常见。正常运行中电力变压器发生了连续且均匀的嗡嗡声，可能是由于电量变压器某个部位出现了超负荷现象，如果运行的时间较为均匀且连续，而且声音大小是变化的，则要考虑的是电网过负荷或过电压铁芯和硅钢片的接触出现问题。

2.2变压器异常运行状态

变压器异常运行状态包括下列几种:过电流的外部相间保护，变压器温控失灵，导致冷却系统发生故障进而导致变器压力过高，变压器产生漏电，额定电压长期过载导致负荷增大，等等。

2.3绕组故障

电压器在运行过程中出现了气体保护，这是由于层间短路、铁芯故障、套管内部出现了故障，或者是绕组出现了断线等，使得变压器油起到分解作用产生故障，此时的电弧尤其是电压器的绝缘材料容易产生气体，设置相应的气体保护装置会有效地进行保护和监护，一旦故障发生，就容易发生气体保护动作。针对故障类型，气体保护动作各有不同，例如对于重瓦斯气体故障和轻瓦斯故障，气体保护动作会发出不同的信号，气体保护装置发出轻瓦斯保护信号时，可以根据气体保护装置的动作原因进行查找，例如采用变压器色谱分析方法，判断和分析变压器故障。

3做好电力变压器继电保护的方法

3.1瓦斯保护

瓦斯保护作为变压器的主保护，用于对变压器内部故障和不正常运行状态中的油面降低的防护，下面对油浸式变压器的瓦斯保护进行介绍，图1为瓦斯保护的原理接线图，根据故障的严重程度，产生的瓦斯气体量不同，油面降低产生的气体量比较少，瓦斯继电器KG上面的触点闭合产生轻瓦斯信号，不需要跳闸，当变压器内部短路故障产生时，发热严重产生大量的瓦斯气体，由信号继电器KS发出重瓦斯信号，同时发出跳闸命令跳变压器两侧断路器，切除故障，本接线图中采用了带保持线圈的中间继电器KCO，主要是为了防止故障时油速不稳定造成的不能可靠跳闸，KCO为电压起动，电流保持的中间继电器，电压线圈阻抗比较大，为了保证KS能够准确发出重瓦斯信号，所以需要将KCO起动线圈并联R2，提高KS的灵敏度。而XB的作用主要是气体继电器试验时或变压器刚投入运行时，将XB切换至R1处，使重瓦斯仅发信号不跳闸。

图1瓦斯保护原理接线图

3.2过流保护

过流保护主要依据电路中流过检测元器件的电流量来判断电力系统的运行状态，在正常运行条件下，流过电路的电流总是在一个相对稳定的范围内波动，如果出现故障，电流将迅速发生改变。例如短路故障，它将造成电流的突然上涨，而过流保护装置检测到大电流后迅速动作，从而防止设备烧坏。在变压器中，过流保护通常与瓦斯保护配合使用，对变压器进行内外部的全方位保护。

3.3差动保护

变压器出现故障时，利用差动保护来进行保护。首先进行分析和判断故障之后，完成对变压器输入和输出端的电流分析，采用差动保护装置进行变压器运行的保护，外部故障可以表现为继电器两侧的电流差值变小，如果是内部故障，继电器的两侧电流数值和继电器的电流会引发触发差动保护。无论是哪一种差动保护动作都会引起出口跳闸，或电流保护和负荷保护，一般是在进行负荷电压启动的时候，运行过电流保护，使升压变压器按照不同的短路电流来进行划分，过电流保护主要用于对变压器进行降压。

3.4完善高压侧后备保护动作

想要完善高压侧后备保护动作，需要在两圈变压器主变高压后备增设门电路，使其逻辑更为合理，在实际保护工作中，低压侧断路器断开并且高压侧电流较大，可以结合设定时间跳高压侧断路器，与两圈变压器后备保护相同，在三圈变压器后备保护工作中，也需要增设门电路，从而加强逻辑性，在实际工作中，如果低压侧断路器断开，或中压侧断路器断开，同时高压侧电流较大，查处规定范围是，需要结合预定时间跳低、中、高三侧断路器。对于中压侧变压器后备保护逻辑改进以及低压侧变压器后备保护逻辑改进工作，需要增设门电路，这时，如果低压侧断路器断开，同时低压侧的电流较大，并且超出规定岗位，需要结合预定时间跳高压侧断路器。

结语

变电站作为电力事业发展的重要组成部分,继电保护作为变电站安全运行保障的重要基础,电力能源的安全稳定生产运行才能确保电力事业的可持续发展的有力支撑。所以在安全防护等方面,必须要采取有效措施发挥重要作用。作为电力系统中的重要设备，电力变压器影响了电网的稳定运行。出现故障时，应第一时间做好设备安全的防护，采用相对的措施对电力系统稳定性进行维护，进行继电保护策略的实施，针对电力变压器的各种故障进行有针对性的解除，这对保障供电可靠性具有重要意义。

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