电力变压器继电保护研究

电力变压器继电保护研究

米热班古丽·阿不都肉苏力

国网新疆电力有限公司喀什供电公司  新疆  喀什市  844000

摘要：电力行业中，变电运行设备对其发展产生重要影响，通过自动化技术的应用，有效促进了变电设备的进一步发展。但是，在实际实施时，易受各种因素的影响，导致故障的产生，因此，要及时采取维护策略，促进变电运行设备的稳定运行，提升电力行业的进一步发展。因此，变压器的继电保护就显得尤为重要。

关键词：电力；变压器；继电保护

1变压器继电保护原理及系统构成

1.1基本工作原理

变压器保护功能的实现，主要是通过监测变压器运行关键参数的变化情况，然后在所设定的保护规则下改变变压器运行状态，实现故障状态下的变压器保护。其前提是继电保护系统的良好工作状态。对于变压器有着多种保护模式，如瓦斯保护、差动保护等，其工作原理各不相同，但均是建立在变压器运行状态参数测量分析的基础上的，然后执行保护动作程序，来达到变压器保护的目的。

1.2变压器继电保护系统构成

就变压器继电保护系统而言，其构成主要有三部分：一是信号采集部分，主要负责变压器运行参数的监测和收集，然后对收集到的运行数据予以上传处理；二是信号处理部分，根据设定好的处理程序，分析并处理所接收到的变压器监测数据，判断是否达到保护动作阈值范围；三是信号输出部分，主要是执行保护系统处理后的结果，发挥其变压器状态调节和保护的功能。通常对于不同保护来说，会采用不同类型的继电器，其原理及构成也有较大差异，但总体结构有很大相似性。

1.3继电保护作用

在电气自动化系统中，继电保护的主要应用作用为事故预防、自动预警及控制损失，具体如下。在各类电气自动化系统运行故障早期出现阶段，继电保护装置将根据系统电流电压测量值的异常情况，快速发现系统故障问题、锁定故障点，并采取切断设备电源等方式，为系统提供断电保护。在系统运行故障问题较为严重时，继电保护装置所采取各项保护措施难以彻底解决系统故障问题时，装置将事故信息上传至控制中枢，并向值班人员发送自动预警信号，辅助值班人员及检修人员开展后续系统及设备抢修工作，快速恢复系统正常运行状态。在系统运行故障问题过于严重，且难以在短时间内完成抢修作业时，继电保护装置将结合实际情况采取各项保护措施，最大程度减少系统运行故障所造成的损失，避免故障进一步恶化。

2常见故障类型

2.1电流互感器故障

在变压器继电保护系统当中，电磁感应是电力互感器运行的原理，其主要功能即是将原本较大数值电流实现对小电流的转换。在运行过程中，如果电流互感器绝缘部位出现故障如破裂等情况，则将使电流出现窜出等问题，并因此对系统的稳定安全运行产生严重的影响，甚至可能因此导致安全事故的出现。

2.2继电保护引起的故障

当电力变压器正常运行时，继电保护装置能起到正常的保护作用。如果继电保护装置出现功能性障碍，则当电力变压器出现高温、放电等安全隐患时，继电保护装置不能及时的启动，甚至会加剧电力变压器的故障，造成重大损失。

2.3二次回路故障

在继电保护系统中，电压互感器是其中的核心部分，能够在运行中排除电力系统中过高的电压。当电压互感器承受较大电阻负载时，在承受的二次电压数值方面，同一次电压数值具有正比的关系。此时，如果出现电阻降低等情况，则很可能因此导致短路问题的发生。在开口三角电压数值不稳定时，则将因此导致故障问题的发生。这是因在电压互感器中，其中的铁芯很容易因电压升高而影响到稳定性，对此，在实际对继电保护系统故障进行处理时，电压互感器短路问题是需要重视的部分。

3电力变压器继电保护措施

3.1变压器瓦斯保护

当前，许多变压器均采用油浸式设计，变压器油发挥着冷却以及绝缘的作用，而瓦斯保护所针对的正是该类变压器。一般而言，当发生内部故障时，会因内部过电流及放电问题，而导致变压器油快速分解，会产生以瓦斯为主的气体，随着气体排放速度及数量增长，一旦触发瓦斯保护条件，便会自动跳开变压器各侧开关，达到瓦斯保护的目的。该保护的关键在于气体继电器的应用，通常会安装在变压器内部油枕同油箱的连接通道内，能够灵敏的感应瓦斯气体。当变压器内部故障不明显时，仅会分解出较少的气体，而且气体释放速度较慢，在其沿油枕方向移动的过程中，气体继电器会有所感应，若内部气体排放达一定量后，继电器会动作于信号，表现为轻瓦斯动作。而当发生严重内部短路故障时，变压器油会因温度升高而大量分解，气体继电器会快速响应，并导致重瓦斯动作，及时切断变压器电源，起到保护作用。瓦斯保护的优势在于能够有效的应对变压器内部故障，并且其动作具有灵敏、快速等特点，在电力变压器中属于主保护。

3.2变压器过电流保护

该保护主要针对的是变压器本身无故障，在其外部故障影响下而导致变压器电流过大的情况，对变压器也有较好保护效果。一般来说，过流保护并不能作为主保护，而是当作变压器相邻设备的后备保护，能够在相邻设备保护失灵状况下对相间或者接地短路进行保护，既保护了变压器本体，也对相邻设备发挥保护作用。在实际过流保护设置中，通常会设计低电压启动的保护模式，也就是采用阻抗保护，并设计过电流的阈值及时限，这也是后备保护的基本原理。一旦变压器后备过流保护动作，通常会跳开其各侧开关，有效的切断故障电流，也断开了变压器及相邻设备的电源，有效阻止了故障恶化。

3.3变压器差动保护

该类保护的基本原理是通过实时检测变压器各侧开关的电流情况，并进行比对分析，一旦各侧电流出现差额且超出设定限值，便会触发差动保护，会在很短时间内跳开各侧开关，这也是按变压器主保护进行配置的。差动保护所针对的是变压器各侧开关以内部分的故障情况，有很好的保护效果。各侧开关电流的检测主要依靠同极性串联的电流互感器设备，通过将各侧电流取差值，然后输入差动继电器，要求在正常工作状态下，差动继电器输入值为零，因而要合理设置互感器的变比及方向。当变压器内部故障时，会打破各侧电流的平衡，并产生较大的电流差值，触发差动继电器动作，进而自动控制断开各侧开关，进而发挥其保护作用。

3.4温度保护

电力变压器还会有油温、冷却系统异常等情况，油温异常会导致线圈绝缘老化，电气特性变坏，严重时还会引发火灾，电力变压器上层油温不允许超过９５℃，一般运行情况为8５℃，这就需要装设监视温度计和温控装置对电力变压器进行温度保护。

3.5过负荷保护

变压器的负荷能力与所处的环境、负荷的波动、季节的交替、温度的变化等一系列因素有关，当电力变压器的实际容量超过额定容量时，电力变压器会出现过负荷这一不正常运行状态，如果长时间的过负荷运行会加速绝缘老化，也会缩短电力变压器的使用寿命，更严重的过负荷还会造成电力事故，从而影响国民经济与正常的生产生活，因此需要装设过负荷保护。电力变压器有正常过负荷和事故过负荷，它们都应按规定的负荷的倍数确定变压器允许运行的时间，如果发生过负荷这种情况，过负荷保护装置将动作于信号，从而提醒值班人员应该加强对过负荷的幅度、时间、变压器的油温和油位的监视。

4结束语

综上所述，为保证变压器设备安全经济运行，要确保继电保护装置配置的合理性，充分发挥其对于变压器故障的灵敏性和可靠性，进而有效遏制变压器故障发展。对于继电保护及二次工作者来说，首先要对变压器继电保护原理及系统构成有所掌握，建立起坚实的理论知识基础，还要注意积累变压器故障处理经验，了解其常见故障类型及象征，以便使保护配置更加的合理。同时，对于变压器保护装置本身常见的二次回路、互感器等故障也要有所了解，进而提高变压器保护系统可靠性诊断的效率，更好的保障变压器安全运行。

参考文献：

[1]刘歆蔚.电力系统继电保护不稳定原因及对策研究[J].机电工程技术，2019，48（12）：242-244.

[2]徐路强.浅谈继电保护技术在电力变压器故障中的应用[J].电子世界，2019（24）：170-171.