电力变压器继电保护设计

电力变压器继电保护设计

于潇

内蒙古上都发电有限责任公司 内蒙古锡林郭勒盟 027200

  摘要：由于电力变压器会受到外接负荷的影响，所以，在工作当中就会出现很多问题，发生故障，对电力系统产生不稳定的作用，对变压器造成很严重的损坏。在以上讨论中我们可以看出，在电力系统当中，变压器继电保护有着非常重要的作用。在设计继电保护时必须要掌握要点，如果在其中还存在哪些问题应及时处理，确保电力系统可以稳定运行。

关键词：电力；变压器；继电保护；设计

引言

  随着电力事业的发展，行业内对电力变压器继电保护设计提出了新的标准。只有全面合理设计继电保护装置，才能够实时监测电力变压器可能出现的各种故障，并及时处理变压器出现的相关问题。

1变压器继电保护原理及系统构成

1.1电力变压器继电保护的工作原理

   电力变压器继电保护系统主要是根据电力系统中电能值的变化实现电力变压器继电保护系统的自调节功能。电力变压器继电保护系统是专为电力变压器系统的继电保护系统设计的，无论是在工作状态下，还是在何种情况下，都能保证整个系统的安全。根据电力变压器继电保护系统是否正常运行，继电保护的基本原理不尽相同。为了确定电力变压器继电保护系统的运行状态，有必要对电力变压器继电保护系统的运行状态进行测量和分析。

1.2变压器继电保护系统构成

  变压器的继电保护系统包含多个构成部分，不同构成部分之间互相配合，才能够最大程度发挥继电保护的作用。目前，变压器继电保护系统中主要包含以下模块。第一，信号采集模块。这一模块可以在变压器运行过程中实时采集相应的参数和状态信息，并及时将采集到的信号上传到信号处理模块。第二，信号处理模块。该模块在运行过程中主要是根据继电保护装置中已经设定好的信号处理程序处理前期得到的信号，并根据最终处理后的信号结果与保护动作阈值进行对比。第三，信号输出模块。针对处理程序结束后的结果输出，该模块与保护功能实现有着直接关系。

2电力变压器的故障问题

 （1）在非正常运行下，发生故障的问题包括有，超负荷引起的容量负荷、过电流、油面减少引发的故障、高电压产生的过励磁故障以及高温度下引发的故障。另外，非正常运行当中产生的低频率也会对变压器产生一定的影响，由于额定工作时铁心和磁通的密度会比较接近，所以就会引发变压器出现故障，在非正常运行时就会导致铁芯金属过热，导致影响变压器的主要性能受损。（2）产生电力变压器故障主要包括有两方面，一方面是内部故障，另一方面是外部故障。内部故障指的就是当变压器的邮箱产生问题时，也就是说在高、低压侧绕组间发生短路，一般发生故障短路的位置在中性点接地的系统中，也会发生在烧坏的铁芯绕损等问题。一旦在变压器内产生故障，那么是非常危险的，所产生的电弧以及电流会烧坏铁芯，同时也会损坏绕组的绝缘，当问题严重时也会造成变压器产生大量的气体，造成变压器爆炸的严重事故。所以，一旦发生这些危险时，继电保护就会立刻切断故障，起到一个保护的作用。产生外部故障最明显的一个问题就是在绝缘套管以及引出线上发生短路现象。造成短路最明显的一个现象就是绝缘套管和引出线上的短路问题，或者是在绕组的匝间出现短路，这些都是最产生故障最多的问题，所以，必须要根据变压器的容量设计继电保护，从而达到理想的效果。

3电力变压器继电保护设计优化方法

3.1差动保护装置的设计要点

 （1）确保纵联差动保护设计的有效性。电力变压器继电保护设计工作中，差动保护装置的设计为重点设计环节。在开展设计工作的过程中，必须严格遵守相应的技术标准。在电力变压器并列运行且容量超过6.3MVA或者单独运行状态下容量在10MVA以上时，纵联差动保护设计尤为重要。为提升设计水平，避免设计缺陷而引起的误动，设计过程中必须要遵循电力变压器低压侧和高压侧互感器环流接线的要求。其中，电压在330kV以上的高压侧，差动保护装置要安装于引出线部位。（2）根据变压器与断路器设置差动保护装置数量。电网的构成复杂，部分电力变压器在使用过程中设置了断路器。在这一特殊情况下，必须要设置对应的差动保护装置，以确保整个电力系统正常运行。安装过程中，差动保护装置的安装位置应处于变压器与发动机之间。若在电力变压器运行时没有安装对应的断路器，则需要结合电压器的容量安装相应数量的差动保护装置。针对容量在100MVA以内的变压器和发动机，共用一个保护装置即可。但是，针对容量在100MVA以上的变压器和发动机，则需独立安装差动保护装置。（3）设置差动保护中的CT二次绕组时需注意的事项。若在电力变压器中采用的是纵联差动保护设计，为保障装置的可靠性，需要独立接CT绕组，并确保旁代可以切换。若电力变压器中为差动保护装置，需要将CT绕组接于主变套管，不需再次切换旁代。

3.2瓦斯保护设计

   除了气体保护之外，通常不执行差动保护和其他保护设计等操作。瓦斯保护主要是通过气体继电器实现，它位于连接油管之间的变压器油箱及储油柜。有气体保护的两种主要类型：第一轻瓦斯保护动作信号，然后根据气体的特性，包括：颜色、可燃性、量和化学成分的测定及性质的电力变压器的继电保护保护装置故障的原因。据此，相关人员可以及时了解故障的发生情况，并有针对性地处理故障。在断路器上的第一重瓦斯保护动作，然后气体发生率监测，与气的不同特点及相关部件进行了分析，根据其严重程度分析间接的建议，确定故障原因，对故障的故障。

3.3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，与短路阻抗保护，高压侧电压侧通常不能发挥作用，没有保护作用，所以很难作为相邻元件的后备保护达到要求。针对低压侧复合电压闭锁过电流保护，同时设计并安装了高压侧复合电压闭锁过流保护和零序方向过流保护或间隙保护等。（2）高压变压器的保护设计。高压电源变压器的过电流保护，规定母线灵敏度系数的低压侧，可设计和安装在高压电力变压器断路器的电流保护装置和低压侧断路器上。如果变压器差动母线保护检查停电的低压侧发生故障时的现象，或由于异常跳闸现象，开关TA和过电流保护装置之间可作为总线主保护和后备保护的变压器低压侧。但需要注意的是，一旦非金属短路发生，当短路通过电弧时，就容易出现阻抗保护，灵敏度不高，并设置延时超过2S等。基于以上分析，应在电力变压器高压侧设置有保护变压器的热稳定过电流保护装置，并且装置的设定值必须根据电力变压器的热稳定性要求设置。另一方面，电源变压器低压侧应设计或保护，或零序电流保护装置可应用于电力变压器低压侧中性线。值得注意的是，动作电流应根据中性线不平衡电流不超过变压器额定电流25%的要求来设计。

3.4变压器零序保护设计

 在中心点直接接地运行或可接（接地运行时）的变压器应装设零序电流保护；中心点不接地运行时，为防止电网单相接地引起过电压损坏变压器，应装设零序电压保护；在中心点直接接地系统中，变压器接壳可采用变压器碰接外壳保护。

4结语

  在整个电网系统之中，继电保护装置是最为重要的环节之一，同时也是整个系统中最关键的设备之一。它能够有效保证整个电力系统平稳地运行，并在整个电力系统中发挥着极其重要的作用。随着电力行业的不断进步和发展，电力技术也必定会持续提升，人们对该装置的要求也将逐渐提高。只有不断创新、完善和摸索，才能使继电保护装置得到进一步的提升。

参考文献：

[1]兰洪顺.对于电力变压器继电保护设计的分析[J].中国科技投资，2018（8）：144.

[2]王爱心.浅谈电力变压器继电保护设计[J].中国新技术新产品，2017（7）：59-60.