謝海涵

摘要：隨著科學(xué)的不斷發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的突飛猛進(jìn)，我國對于電力系統(tǒng)和設(shè)備故障的保護(hù)進(jìn)行了深入的研究，發(fā)明了繼電保護(hù)裝置。它是根據(jù)電力變壓器的常見故障進(jìn)行分析研究而得來的，要對繼電保護(hù)的各種方式進(jìn)行研究，找出最適合的保護(hù)配置。文章對繼電保護(hù)進(jìn)行了研究，闡述了繼電保護(hù)的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；電力變壓器；保護(hù)配置；電力系統(tǒng)；設(shè)備故障 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

中圖分類號：TM772 文章編號：1009-2374（2015）16-0145-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.16.071

人類在不斷探索與創(chuàng)新中發(fā)明了有利于電力系統(tǒng)故障或者非正常運(yùn)行狀態(tài)時所能進(jìn)行保護(hù)的繼電保護(hù)裝置，我們首先應(yīng)該對于繼電保護(hù)的定義及概念進(jìn)行深刻的認(rèn)識，明白它的工作運(yùn)行原理；其次要將如何出現(xiàn)故障和非運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析研究，找出問題所在，從而使繼電系統(tǒng)順應(yīng)時代的要求；最后我們將更好地使配置保護(hù)裝置發(fā)揮作用，從而使其更好地為電力系統(tǒng)進(jìn)行維護(hù)，減少因為故障導(dǎo)致的財產(chǎn)損失。

1 繼電保護(hù)的定義

1.1 繼電保護(hù)的概念及工作方式

我們知道，對于電力系統(tǒng)來說，出現(xiàn)故障是時常發(fā)生的，這主要取決于外界的因素干擾以及自身的內(nèi)部因素，無論哪種因素，一旦使電力系統(tǒng)發(fā)生故障沒有辦法正常運(yùn)行的話，將會給企業(yè)、個人帶來損失，那么日常生活中我們要想到解決辦法的前提是要了解出現(xiàn)的故障原因及沒有正常運(yùn)行的明顯狀態(tài)有哪些，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地、兩相接地、三相接地、短路等的話就是很明顯的出現(xiàn)了故障。而如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行中出行超負(fù)荷、超電壓、產(chǎn)生振蕩、本身同步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)卻異步運(yùn)行時等，就是非正常運(yùn)行狀態(tài)。

綜上各種原因，我們就不難看出繼電保護(hù)的主要作用是什么。那么繼電保護(hù)的基本工作原理我們歸結(jié)為，它主要是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)構(gòu)成的，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障之后，工頻電氣量將會發(fā)生很大的變化，這些變化的主要特征是：（1）電流增大的情況。當(dāng)設(shè)備發(fā)生短路時，那么在出現(xiàn)故障的某點和電源與電源相連接的電氣設(shè)備與輸送電能的線路上，所產(chǎn)生的電流將迅速的增大，從負(fù)荷電流開始，到最后會比負(fù)荷電流大得多；（2）電壓降低的情況。一旦相間短路和接地短路發(fā)生故障的時候，將會導(dǎo)致電力系統(tǒng)之中的各個點之間的相間電壓或者是相電壓值迅速降低，而且距離短路點原來越近的話，其中的電壓也會越來越低；（3）電流與電壓之間的相位角會發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常的工作運(yùn)行狀態(tài)時，那么電流與電壓之間的相位角與負(fù)荷的功率因數(shù)角是相等的，正常應(yīng)該為20°，而如果出現(xiàn)三相短路時的話，電流與電壓之間的相位角的大小將取決于線路的阻抗角，這個時候會為正常運(yùn)行的3～4倍；（4）測量點電壓與電流之比值會產(chǎn)生變化。一般來說我們將測量點的電壓與電流之間的比值稱之為測量阻抗。那么如果系統(tǒng)在正常的運(yùn)行狀態(tài)時，測量阻抗是負(fù)荷阻抗的。如果發(fā)生金屬性短路的話，線路阻抗將會取代測量阻抗，我們會看出系統(tǒng)故障時測量阻抗的值將會變小，相反的阻抗角將會明顯增大。我們利用電路發(fā)生故障時電氣量的多變性加以利用，便可形成各種原理的繼電保護(hù)對。

1.2 對于繼電保護(hù)功能的基本要求

之所以會出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置，主要是為了電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時，繼電保護(hù)裝置將會運(yùn)用自身的工作原理，將損失降低到最小化，使電力系統(tǒng)設(shè)備不損壞或者損壞的程度降低。那么我們就要求繼電保護(hù)裝置要具有一定的可靠性、靈敏性、及時性、速度型，還要有選擇性。它自身的工作責(zé)任及工作方法將決定主要的工作狀態(tài)。之所以要具有及時性，就是要求繼電裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)中出現(xiàn)故障時發(fā)出的信號進(jìn)行感知，并及時地調(diào)整或者及時地將主要引起事故的設(shè)備進(jìn)行切斷。及時地對系統(tǒng)進(jìn)行提醒、規(guī)范、預(yù)防，以減少在運(yùn)行中出現(xiàn)故障的可能性，使電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。

2 電力變壓器繼電保護(hù)實例

2.1 電力變壓器的主要故障種類及保護(hù)方法

2.1.1 電力變壓器的故障種類。我們一般可以將變壓器的內(nèi)部故障分為兩大類：一類是油箱內(nèi)故障；另一類是油箱外故障。油箱內(nèi)故障有很多的原因可以導(dǎo)致其發(fā)生，其中包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等原因。變壓器油箱內(nèi)如果發(fā)生故障的話，我們必須要引起高度重視，因為隨時會發(fā)生危險，主要因為當(dāng)變壓器內(nèi)充滿了變壓器油的時候，如果發(fā)生故障，那么短路電流將會使變壓器油迅速地去分解氣化，這個時候大量的可燃性氣體（瓦斯）就會產(chǎn)生，那么油箱會爆炸很容易引起油箱爆，導(dǎo)致人員的傷亡。對于油箱外的故障主要劃分為套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器如果發(fā)生故障和非正常的運(yùn)行狀態(tài)，那么主要是由于外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等原因造成的。

2.1.2 電力變壓器保護(hù)方法：（1）裝設(shè)帶時限的電流維護(hù)裝置或者電流速斷的維護(hù)；（2）瓦斯的維護(hù)；（3）單相接電維護(hù)；（4）過電流維護(hù)；（5）溫度維護(hù)；（6）其他的維護(hù)。

2.2 電力變壓器保護(hù)的主要配置

2.2.1 電力變壓器保護(hù)配置的一般要求。根據(jù)實際情況，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下的保護(hù)設(shè)備：（1）瓦斯維護(hù)。瓦斯保護(hù)能夠保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的各種輕微故障，例如繞組輕微的匝間短路、鐵芯燒損等；（2）裝設(shè)帶時限的電流維護(hù)裝置或者電流速斷的維護(hù)。對于容量為6300kVA及以上的變壓器、發(fā)電廠廠用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器、10000kVA及以上的發(fā)電廠廠用備用變壓器和單獨運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流維護(hù)裝置。電流速斷保護(hù)用于對于容量為10000kVA以下的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)的動作時限大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；（3）單相接電維護(hù)。變壓器的相間短路后備保護(hù)通常采用過電流保護(hù)、低電壓啟動的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)以及負(fù)序過電流保護(hù)等。發(fā)生接地故障時，變壓器中性點將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反應(yīng)這些電氣量構(gòu)成的；（4）過電流維護(hù)。變壓器長期過負(fù)荷運(yùn)行時，繞組會因發(fā)熱而受到損傷。對400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況，裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)；（5）溫度維護(hù)。對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求，專設(shè)可作用于信號或動作于跳閘的非電量保護(hù)；（6）其他維護(hù)。高壓側(cè)電壓為500kV及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護(hù)，在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號，當(dāng)過勵磁超過允許值時，可動作于跳閘。

2.2.2 電力變壓器保護(hù)配置情況：（1）主保護(hù)：瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)；（2）瓦斯保護(hù)：重瓦斯和輕瓦斯保護(hù)；（3）差動保護(hù)：差動速斷、比率差動保護(hù)、分側(cè)差動保護(hù)；（4）比率差動保護(hù)：二次諧波閉鎖原理和波形判別閉鎖原理的差動保護(hù)高壓側(cè)后備保護(hù)：復(fù)合電壓（方向）過流、零序方向過流、零序過流、零序電流電壓保護(hù)、非全相、過負(fù)荷、TV斷線。

3 結(jié)語

本篇文章將電力變壓器繼電保護(hù)的原理、繼電保護(hù)配置規(guī)程規(guī)定和繼電保護(hù)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析與闡述，從而為繼電保護(hù)的未來發(fā)展提出了建設(shè)性的意見，我們從中了解到不論是變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、線路保護(hù)，都能為變壓器的保護(hù)工作提供維護(hù)。我們通過對電力系統(tǒng)的客觀分析，看出正常運(yùn)行與故障時系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的差異，同時可以提出相應(yīng)的保護(hù)原理和保護(hù)方式。隨著計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 王增平，馬靜.關(guān)于變壓器主保護(hù)的若干問題[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2008，（14）.

（責(zé)任編輯：蔣建華）