淺談電力變壓器繼電保護設計

周迅燕

摘 要：隨著社會的快速發(fā)展，人們對電量的需求量不斷增加，這就對電力系統(tǒng)運行的可靠性提出了更高的要求。變壓器繼電保護裝置的靈敏性和快速性對于電力系統(tǒng)運行的可靠性具有極為重要的意義，只有靈敏和快速的動作，才能在故障第一時間內做出準確的反映，確保及時與正常線路隔離開來，及時控制住故障的范圍，使系統(tǒng)能夠穩(wěn)定的運行，確保供電的連續(xù)性和安全性。

關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；設計

1 電力變壓器的故障類型

電力系統(tǒng)運行中，電力變壓器作為重要的設備之一，一旦發(fā)生故障則會導致電力系統(tǒng)正常的運行受到影響。通常情況下，變壓器油箱內部和外部是電力變壓器故障易發(fā)地區(qū)。外部故障通常是由于繞組引出線和絕緣套管發(fā)生相間短路或是接地短路所導致的。而內部故障具有較大的危害性，由于短路和線損過程中會有電弧產(chǎn)生，同時油箱內油在受熱情況下會有較多氣體產(chǎn)生，氣體與電弧接觸極易導致爆炸的發(fā)生。所以一旦電力變壓器發(fā)生故障，則需要繼電保護裝置能夠快速的反應，準確的排除故障，避免危險的發(fā)生。

2 電力變壓器繼電保護裝置配置原則

繼電保護裝置在電力系統(tǒng)運行過程中發(fā)揮著極其重要的作用，一旦電力系統(tǒng)運行過程出現(xiàn)異常情況或是有故障發(fā)生，則斷電保護裝置則會在第一時間內進行動作，將故障部位或是線路進行快速的切斷，確保將故障控制在最小范圍內，減少由于故障而對電力系統(tǒng)運行所帶來的影響。所以加強對繼電保護裝置進行配置是十分必要的，具體配置原則包括以下幾個方面。

2.1 根據(jù)變壓器的運行情況來采取保護裝置

對于6.3MV·A及以上的常用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MV·A及以上廠備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MV·A及以上用電流速斷保護靈敏性不滿足要求的變壓器，應裝設差動保護裝置。對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護裝置。

2.2 變壓器需要安裝瓦斯保護裝置

變壓器故障時危害最大的即是油箱內部故障，往往是由于匝間短路或是絕緣受到破壞而導致的電弧電阻的接地短路，在這種情況下，故障點則會受到電流和電弧的雙重作用，從而導致變壓器油與其他絕緣材料在相互作用下會有大量的氣體分解出來，而這部分氣體會流向油枕的位置，一旦故障點擴大，則會導致油迅速膨脹，從而對油枕上部帶來強烈的沖擊，在這種情況下，需要對變壓器進行瓦斯保護裝置的安裝。

2.3 采取過電流保護

在對變壓器采取過電流保護時有許多種保護選擇，具體選擇時則需要在外部相間短路引發(fā)變壓器過電流采取必要的保護，采取哪種過電流保護作為后備保護，則需要根據(jù)變壓器運行情況、容量及靈敏度的不同來進行。

3 電力變壓器繼電保護裝置設計方案

3.1 差動保護設計

變壓器差動保護動作電流設計原則是將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環(huán)流接線”，當變壓器正常運行時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器（CT）的二次電流之差，它近于0，差動繼電器不動作，保護也不會動作。即在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時，差動保護不應動作。由于高性能計算機芯片的出現(xiàn)，在變壓器1套保護裝置中包含主保護、各側全部后備保護的2套主變壓器微機型保護裝置已開發(fā)，并得到廣泛應用。因此，為反應電力變壓器引出線、套管及內部短路故障，對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護，達到反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器的目的。雙重差動保護裝置的設計中，當變壓器正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差接近于0（實際為由多種原因引起的不平衡電流，由于不平衡電流小，因此接近于0）差動保護不動作，保護也不會動作。當變壓器內部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之和為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發(fā)動作信號，起到保護作用。

3.2 瓦斯保護

變壓器瓦斯保護的設置可以有效的實現(xiàn)對變壓器油箱內的故障情況進行反應，所以對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器則需要進行瓦斯保護裝置的安裝，實現(xiàn)對變壓器的保護，雖然瓦斯保護可以對于油箱內的一切故障都可以有效的反映出來，但卻無法對油箱外部的電路故障進行反應，而且一旦外部干擾因素較嚴重，則瓦斯保護也不能正確的動作，所以為了確保變壓器的安全，則瓦斯保護裝置需要配合其他保護裝置一起來實現(xiàn)對變壓器裝置的保護作用。

3.3 過電流保護設計

過電流保護是變壓器繞組過電流及差動保護和瓦斯保護的后備保護，所以必須進行裝設，其設計時是需要按照變壓器啟動電流按照最大的負荷電流來進行整定，作為一種保護裝置，其主要在各側母線故障時能夠有效的發(fā)揮作用。

3.3.1 低壓變壓器過電流保護設計

變壓器低壓側一般采用三相式三卷變壓器，高、中壓側的阻抗保護很可能對壓側短路起不到保護作用，不能滿足作為相鄰元件后備保護的要求，這時可以同時在其高、中壓側均裝設復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護。

3.3.2 高壓變壓器的保護設計

過電流保護裝置通常可以設置在變壓器低壓側斷路器和高壓側短路器上，這樣可以有效的保證高壓側的過電流保護對低壓側母線規(guī)定的靈敏系數(shù)的實現(xiàn)。在這種情況下，一旦低壓側母線保護停運或是故障，則過電流保護裝置則會成為低壓側母線的主保護和后備保護。但對于非金屬性短路發(fā)生時，由于無法達到要求的靈敏度，而且整定也會延時，在這種情況下，則需要設置反時限過流保護，保護變壓器具有良好的熱穩(wěn)定性。同時還需要在低壓側或是低壓側的中性線上進行零序電流保護的裝設，動作電流設計不宜超過變壓器額定電流的百分之二十五。

3.3.3 負序過電流保護設計

斷路器在進行合閘時，其三相在合閘的時間上并不是一致的，是分開進行的，這樣就會在電力系統(tǒng)起動時有較大的負序電流產(chǎn)生，負序電流主要是由于起動時大電流、過流過程導致的電流互感器不平衡及相鄰設備相間短路故障所導致的，為了有效的防治這種情況珠發(fā)生，則需要利用延時來避開。這就需要在負序過電流保護設計時，要將其動作時間設置大于其相鄰設備的速斷保護動作時間與斷路器的分閘時間之和，當作為相間短路后備保護時，動作時間也在大于相鄰設備及本設備的相間后備保護動作時間。

4 結束語

繼電保護裝置運行的可靠性，需要防止拒動和誤動作，由于電力系統(tǒng)中各種電氣設備都是由電氣線路聯(lián)系在一起的，任何一個設備出現(xiàn)故障都會對整個系統(tǒng)的運行帶來影響，所以需要準確地對繼電保護裝置進行設置，并對其各項相關定值進行整定，確保其能夠在故障發(fā)生的第一時間內準確動作，確保系統(tǒng)運行的安全，確保電廠能夠正常、可靠的運行，為人們提供良好、穩(wěn)定的電能供應。

參考文獻

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