浅谈电力变压器继电保护设计刘翔

浅谈电力变压器继电保护设计刘翔

刘翔1姜成花2陈志帅3

(1.国网山西省电力公司忻州供电公司检修公司二次运检山西忻州034000;2.国网山西省电力公司忻州供电公司信息通信公司山西忻州034000;3.中国电子科技集团第二研究所山西太原市030000)

摘要：在电力系统的继电保护装置中，通常要求其具有较好的选择性、较高的可靠性以及良好的使用稳定性。传统的继电保护装置是按照动作值的整定计算来进行的，灵敏度校验方面采用最小运行方式进行检验。但是这种传统的继电保护装置的缺点主要体现在整定保护时间过长，继电保护时间有限以及保护故障检测比较困难等。本文根据笔者多年的工作经验，围绕“浅谈电力系统的继电保护设计”这一主题，结合实际情况，对其进行了深入而全面的分析和研究，希望能够对相关工作人员的工作起到一定的帮助作用，并供读者参考。

关键词：变压器；继电保护；工作原理；基本构成

引言

电力变压器是电力系统和工厂企业的重要电气设备，它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，影响很大；它的故障对整个企业或车间的供电带来严重影响，因此必须根据变压器的容量和重要程度装设它的继电保护装置。

1对电力变压器所发生故障类型的分析研究

一般情况下，油箱外部发生故障和油箱内部发生故障，是导致电力变压器发生故障的两大重要原因。而油箱内部发生故障，往往在变压器的油箱内部发生。这其中，包括匝间短路、低压侧或者是高压测绕组所发生的相间短路等问题，以及铁芯发生绕损现象、接地系统的侧绕组发生断路等故障。必须要注意的是，变压器的内部故障，一般情况下比较危险。这是由于其内部在发生故障之后，会伴有电弧的产生。电弧不但会使绕组绝缘受到损害，烧坏铁芯等。因为变压器和绝缘材料受到了热量，分解之后到产生出来的大量气体，在很大程度上会导致变压器油箱发生严重的爆炸。其后果不堪设想。所以，就必须要尽快将这些故障进行解决。以杜绝意外情况的发生。而油箱的外部发生故障，往往是由于变压器的绕组所引出线、以及绝缘套管上发生的相间短路和接地短路（直接接地系统侧）。我们知道，一般情况下，使变压器的运行状态不正常的原因有以下几个方面：（1）外部的接地断路的过电流和相同的、位于变压器的外部的短路所造成的中性点的过电压以及过电流。（2）由于负荷远远高出了额定容量，所导致的过负荷。（3）由于冷却系统发生损坏，所引起的温度过高。

2电力变压器继电保护的基本构成

我们知道，测量部分、输入部分、动作部分、以及分析部分是继电保护装置的最重要的四个组成部分。下面我们来对其进行逐一分析：（1）测量部分：所谓测量部分，也就是测量由输入信号所传递过来的信号，并根据其电流的大小、阻抗值、电压的大小、以及功率等一系列物理量，在进行测量之后，在指定的测量范围之内比较，也可以对输入信号的标记进行比对，称之为特征识别或者是特征放大。（2）输入部分：顾名思义，输入部分，也就是把电能所使用区域的参数值想监测系统装置进行实时输入，在通常，其信号输入之前往往需要处理：比如低通滤波或者是点评转换等，在处理之后，再将信号向系统中输入。（3）分析部分：在对测量部分进行测量之后，就可以得到输入信号的特征量。并进行详细的故障分析、判断、排序等一系列工作。最终得到故障发生的范围区域，并结合其实际情况，来选择一种对电力系统造成最少影响的方法。确定之后，传诵到动作部分。（4）动作部分：根据分析部分的信号输入，来执行一系列的动作，使之完成对故障的处理，并使影响范围达到最小。

3电力变压器继电保护设计优化方法

3.1过电流保护设计

①低压变压器过电流保护设计。三相式三卷变压器通常用于变压器低压侧，而在压侧短路时高、中压侧的阻抗保护通常无法发挥作用，起不到保护功能，因此难以达成作为相邻元件所具有的后备保护需求。在这种情况下可以在低压侧安置复合电压闭锁过流保护，并同时在其高、中压侧都设计并安装复合电压闭锁过流保护以及零序方向过电流保护或间隙保护等。②高压变压器的保护设计。在电力变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线规定有灵敏系数的时候，可以在电力变压器低压侧断路器和电力变压器高压侧短路器上设计安装有关的过电流保护装置。如果电力变压器低压侧母差保护发生校验停运现象，或者是因为故障出现拒动问题以及开关与TA间出现不正常现象的时候，过电流保护装置则可以作为电力变压器低压侧母线的主保护以及后备保护。

3.2瓦斯保护

当变压器内部故障时，故障点电弧使变压器油和绝缘材料分解，产生大量气体，利用这种气体来实现的保护装置。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，它安装在变压器油箱和油枕之间，这样油箱内气体都要通过瓦斯继电器流向油枕。瓦斯继电器动作分轻瓦斯和重瓦斯两种，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。瓦斯保护主要在大中型变压器中较为常见，通常容量在800kVA及以上的油浸式变压器和安装在车间内的400kVA及以上的油浸式变压器上装设有瓦斯保护，该保护分为轻瓦斯和重瓦斯，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸，在变压器内部发生油面下降，短路，击穿故障时，结气体继电器的使用，通过气体继电器对气体成分和速度的判断，实现变压器故障诊断及部位排查工作。例如：变压器在滤油，加油过程中或密封不严密，导致空气进入变压器以及油面下降，变压器轻瓦斯保护动作发出故障报警信号；绕组短路，套管击穿，二次回路故障可通过重瓦斯继电保护的方式，确保装置跳闸。

3.3差动保护

从整体上来讲，差动保护以基尔霍夫电流定律为基准，若变压器出现故障，则流进变压器的电流和流出的电流不相等，在这环节上产生电流差，而该项差值大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将变压器的各侧开关跳开，断开电源，从而对设备实施保护。差动保护是反映变压器两侧电流差额而动作的保护装置。变压器两侧电流互感器同极性端相连串联在回路中，差动继电器并联在环路上，流入差动继电器的电流等于两侧电流互感器电流之差，即I=I1-I2。适当选择两侧电流互感器的变比和接线，使正常运行和区外故障时两侧二次电流向量相同，流入差动继电器的电流为零，保护装置不动作。

4继电保护需要注意的事项

一般性检查。我们知道，在电力系统中，检查保护装置，是最为重要的环节之一。它有着非常大的作用和意义。可是，在具体的操作过程中，检查工作总是会被人们所忽视。对于这一现象，我们必须加以重视。一般情况下，检查工作有以下几个方面：（1）必须要使屏障的接地、以及保护屏中各个机箱、在屏内的排铜上面相接。一般情况下，如果所购买的厂家能够确保其不存在质量问题的话，那么是要检查一下异常情况有无发生就可以了。（2）电压回路、电流的接地工作，必须要保证其可靠安全，比如：要是接在了端子箱的上面，就一定要对端子箱进行仔细检查，确保其安全可靠。（3）定值区问题。定值区在计算的保护工作中，是一个非常好的有点。它能够在很多个区域内进行定值工作，这样，不但使电网的运行方法得到了很大程度上的方便，而且，在更改线路的时候，也能有一定的作用。

结束语

随着经济的发展，电力系统容量越来越大，电力变压器继电保护对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生，起着极其重要的作用。

参考文献：

[1]马听霞，宋明中，马强，等.风力发电系统控制技术的研究[J].上海电力学院学报，2015（3）：205～209．

[2]步天龙.关于电力变压器继电保护的设计[J].北京电力高等专科学校学报，2010，27（1）：10-12.