關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計的探討

張羅慶

(國網(wǎng)江蘇省電力公司常州金壇區(qū)供電公司，江蘇常州213200)

[摘要]在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的階段，我國電力企業(yè)得到了飛速的增長，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。為了避免電力系統(tǒng)受到短路故障等方面的威脅，需要合理使用電力變壓器。

關(guān)鍵詞 電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計 電力系統(tǒng)

中圖分類號TM41;TM77

1電力變壓器故障類型概述

對于電力變壓器來說，通常油箱內(nèi)部容易出現(xiàn)故障問·題，比如相間短路、匝間短路、系統(tǒng)測繞組產(chǎn)生單相接地 短路、鐵芯繞損等。變壓器一旦產(chǎn)生內(nèi)部故障，將會處于非常危險的境地。究其原因，故障在實際發(fā)生過程中容易產(chǎn)生一定的電弧，繞組難以保障良好絕緣，容易遭到較為嚴(yán)重的損壞。與此同時，還容易導(dǎo)致燒壞鐵芯。從絕緣材料方面來說，在受熱作用下，容易造成大量氣體的出現(xiàn)，變壓器油箱容易出現(xiàn)爆炸。而油箱外部故障同樣也較為常見。比如，繞組引出線問題、絕緣套管相間短路問題，以及相應(yīng)接地短路故障。

2電力變壓器保護(hù)的配置方案

對于變壓器，繼電保護(hù)裝置力求到位。只有這樣，一旦出現(xiàn)異常運行狀態(tài)，才能夠得到有效反應(yīng)，然后通過斷路器切除故障，同時及時發(fā)出信號告知相關(guān)運行人員，從而采取措施淌除異常。因此，電力變壓器必須做好如下保護(hù)：

2.1瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)對于變壓器十分關(guān)鍵，屬于主要保護(hù)形式。只有落實好瓦斯保護(hù)，才能充分保障油浸式變壓器良好運行。比如，對于變壓器油箱內(nèi)部的多相短路、繞組匝間短路、鐵芯故障、漏油問題等，通過瓦斯保護(hù)可以動作十分迅速，同時更加靈敏可靠，結(jié)構(gòu)相對較為簡單。然而，外部電路一旦發(fā)生故障，瓦斯保護(hù)難以真正反映。除此之外，瓦斯保護(hù)涉及的外界因素較多，易受到干擾，產(chǎn)生誤動作圈。

2.2縱聯(lián)差動保護(hù)

變壓器引出線部位和套管部位容易產(chǎn)生內(nèi)部短路故障。

(1)從廠用變壓器方面考慮，一旦容量不超過6.3 MVA，或者處于并列運行狀態(tài)下，就需要注重加強速斷保護(hù)裝備。

(2)備用電壓器方面，或者處于單獨運行下，需要合理控制后備保護(hù)時限，一旦超過0.5 s，同樣需要速斷保護(hù)。但是，一旦容量超過6.3 MVA，速斷保護(hù)難以保持較為靈敏，因此需要進(jìn)行縱差聯(lián)動保護(hù)。一旦高壓側(cè)電壓達(dá)到330 kV，雙重差動保護(hù)能夠充分解決故障。

(3)變壓器組方面。如果存在相應(yīng)的斷路器，發(fā)電機單獨進(jìn)行差動保護(hù)即可;一旦沒有斷路器，共用差動保護(hù)即可。

2.3過電流保護(hù)

實行過電流保護(hù).能夠充分反映過電流故障。同時，瓦斯保護(hù)一旦不起作用，過電流保護(hù)能夠充分起到后備效果。復(fù)合電壓啟動同樣需要相應(yīng)過電流保護(hù)，通常降壓變壓器較為適用。除此之外，還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)阻抗保護(hù)。

2.4過勵磁保護(hù)

變壓器一旦出現(xiàn)過勵磁現(xiàn)象，將容易引起過電流，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的過勵磁保護(hù);變壓器高壓側(cè)達(dá)到500 kV，此時額定磁密接近飽和密度，一旦產(chǎn)生頻率降低、電壓逐漸出現(xiàn)升高，變壓器就會出現(xiàn)過勵磁現(xiàn)象，鐵芯就會出現(xiàn)飽和，容易引起勵磁電流劇增的現(xiàn)象。此時，鐵芯溫度同樣會出現(xiàn)上升，一旦嚴(yán)重過熱，就容易引起變壓器絕緣裂化，縮短其使用壽命。基于此，勵磁保護(hù)較為關(guān)鍵。

3電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計要點

3.1差動保護(hù)設(shè)計

差動保護(hù)要進(jìn)行高低壓側(cè)的對比，對流過的電流相位進(jìn)行辨識。環(huán)流接線布設(shè)在變壓器和互感器中，二者具有相同的變更數(shù)值。在常規(guī)的運行中顯現(xiàn)出外部的故障，電流在互感器內(nèi)部流動時和電流在差動繼電器內(nèi)部流動時差值難以表現(xiàn)出來，二者具有相等的傾向。但是，在變壓器主體的一個點出現(xiàn)故障的時候，就要進(jìn)行二者電流總和的辨別工作。差動保護(hù)最大的特點就是敏銳性強，其將內(nèi)外的多重故障進(jìn)行了明確，不用加設(shè)其他的設(shè)備，并且能及時將其進(jìn)行切隙。這種保護(hù)更加適合應(yīng)用于主設(shè)備。

3.2瓦斯及過負(fù)荷保護(hù)設(shè)計

瓦斯保護(hù)是在氣體繼電保護(hù)器的作用下實現(xiàn)的，一般使用的瓦斯保護(hù)包括了在斷路器跳閘方面保護(hù)的重瓦斯和在信號動作保護(hù)方面的輕瓦斯。瓦斯保護(hù)一是依據(jù)氣體的化學(xué)成分和數(shù)量等進(jìn)行故障的性質(zhì)判斷和原因分析，相關(guān)人員可以及時觀測到變壓器的異常情況，在最短的時間內(nèi)進(jìn)行故障處理;二是對氣體的擴(kuò)散速度進(jìn)行監(jiān)視，間接的對故障的具體位置進(jìn)行判斷，并且在變壓器嚴(yán)重?fù)p傷的情況下可以自動切斷電源或者報警，確保變壓器不會受到影響。

3.3過電流保護(hù)

瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，但一般還會增加接地短路和相間接地的后備保護(hù)，其作用是避免因外部故障引發(fā)的過電流繞組。通常情況下，變壓器的后備相間短路保護(hù)會利用過電流的保護(hù)，主要是對過電流在啟動低電壓和啟動負(fù)荷電壓時進(jìn)行保護(hù)。此外，后備保護(hù)還可以使用阻抗保護(hù)。

4結(jié)束語

總之，變壓器繼電保護(hù)裝置可以保證變壓器的穩(wěn)定運行，因此在電廠發(fā)電機變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計中，要根據(jù)水電站的實際工作情況，結(jié)合變壓器過磁保護(hù)、低壓過流保護(hù)、零序過流保護(hù)和后備保護(hù)等，開發(fā)一個非常完整的繼電保護(hù)程序，以確保變壓器的有效運行。

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