浅谈电力变压器继电保护设计惠利杰

浅谈电力变压器继电保护设计惠利杰

惠利杰张筱君

（国网陕西省电力公司检修公司陕西西安710065）

摘要：伴随我国经济的迅速发展，对于电力能源的需求的不断增加，保障电力体系的安全平稳运行成为电力系统的当务之急，加强电力变压器的继电保护设计具有非常重要的意义，其能够有效的确保电力系统运行安全，因此，应该更加重视这方面的投入，优化电力变压器继电保护设计，从而进一步促进电力企业的发展，推动我国经济发展的整体效率。基于此本文分析了电力变压器继电保护设计。

关键词：电力变压器；继电保护；设计

1、电力变压器要求

继电保护装置的主要作用就是在电网出现故障时，减小故障对电力系统造成的危害，其主要功能就是在故障发生的第一时间跳开相应的断路器，并给出警报，从而减小因故障而产生的危害。因此，智能变电站对继电保护装置有着严格的要求，主要有以下几个：

1.1、选择性。继电保护装置的选择性就是各级电网的继电保护装置在故障发生时能够选择性地运行，即能够最优化地减小故障危害。简单来说，当电力设备发生故障时，要求最靠近故障点的断路器动作断开系统供电，尽可能的缩小停电范围。

1.2、可靠性。继电保护装置自身的稳定性、可靠性是确保电力系统安全稳定运行的前提，如果继电保护装置出现误动或者拒动行为，那么对于电力系统的保护就形同虚设了。因此，在继电保护装置的选择上，应尽可能选择原理简单、便于维护的继电保护装置，以提高继电保护器自身的稳定可靠性。

1.3、快速性。快速性是继电保护装置动作时间的指标，也是该装置降低故障影响程度的一个指标。一般来说，发生故障时，继电保护装置的动作越快，故障的影响范围和危害就越小。不仅能够使故障设备在第一时间得到保护，还能有效避免产生更加严重的破坏。

1.4、灵敏性。灵敏性反映了继电保护装置对故障的反应能力，也是继电保护装置快速性的根本所在，灵敏度越高，装置动作的时间就越短。继电保护越灵敏，越能可靠地反应要求动作的故障或异常状态；但同时也愈易于在非要求动作的其他情况下产生误动作，因而与选择性有矛盾，需要协调处理。

2、电力变压器故障类型

（1）内部故障：包括绕组相间短路、匝间短路、接地短路。（2）外部故障：变压器绝缘套管及引出线上发生的相间短路和接地短路。（3）变压器的异常工作状态。①外部短路引起的过电流。②变压器过负荷。③油箱油面的降低。

3、电力变压器继电保护装置设计方案

3.1、差动保护设计

变压器差动保护动作电流设计原则是将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”，当变压器正常运行时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器（CT）的二次电流之差，它近于0，差动继电器不动作，保护也不会动作。即在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作。由于高性能计算机芯片的出现，在变压器1套保护装置中包含主保护、各侧全部后备保护的2套主变压器微机型保护装置已开发，并得到广泛应用。因此，为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障，对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护，达到反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器的目的。双重差动保护装置的设计中，当变压器正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差接近于0（实际为由多种原因引起的不平衡电流，由于不平衡电流小，因此接近于0）差动保护不动作，保护也不会动作。当变压器内部（包括变压器与电流互感器之间的引线）任何一点故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之和为故障点短路电流，大于继电器动作电流，继电器动作，跳变压器各侧断路器切除故障，同时发动作信号，起到保护作用。

3.2、瓦斯保护

变压器瓦斯保护的设置可以有效的实现对变压器油箱内的故障情况进行反应，所以对于0.8MVA及以上的油浸式变压器则需要进行瓦斯保护装置的安装，实现对变压器的保护，虽然瓦斯保护可以对于油箱内的一切故障都可以有效的反映出来，但却无法对油箱外部的电路故障进行反应，而且一旦外部干扰因素较严重，则瓦斯保护也不能正确的动作，所以为了确保变压器的安全，则瓦斯保护装置需要配合其他保护装置一起来实现对变压器装置的保护作用。

3.3、过电流保护

设计过电流保护是变压器绕组过电流及差动保护和瓦斯保护的后备保护，所以必须进行装设，其设计时是需要按照变压器启动电流按照最大的负荷电流来进行整定，作为一种保护装置，其主要在各侧母线故障时能够有效的发挥作用。

3.3.1、低压变压器过电流保护设计

变压器低压侧一般采用三相式三卷变压器，高、中压侧的阻抗保护很可能对压侧短路起不到保护作用，不能满足作为相邻元件后备保护的要求，这时可以同时在其高、中压侧均装设复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护，低压侧装设复合电压闭锁过流保护。

3.3.2、高压变压器的保护设计

过电流保护装置通常可以设置在变压器低压侧断路器和高压侧短路器上，这样可以有效的保证高压侧的过电流保护对低压侧母线规定的灵敏系数的实现。在这种情况下，一旦低压侧母线保护停运或是故障，则过电流保护装置则会成为低压侧母线的主保护和后备保护。但对于非金属性短路发生时，由于无法达到要求的灵敏度，而且整定也会延时，在这种情况下，则需要设置反时限过流保护，保护变压器具有良好的热稳定性。同时还需要在低压侧或是低压侧的中性线上进行零序电流保护的装设，动作电流设计不宜超过变压器额定电流的百分之二十五。

3.3.3、负序过电流保护设计

断路器在进行合闸时，其三相在合闸的时间上并不是一致的，是分开进行的，这样就会在电力系统起动时有较大的负序电流产生，负序电流主要是由于起动时大电流、过流过程导致的电流互感器不平衡及相邻设备相间短路故障所导致的，为了有效的防治这种情况珠发生，则需要利用延时来避开。这就需要在负序过电流保护设计时，要将其动作时间设置大于其相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和，当作为相间短路后备保护时，动作时间也在大于相邻设备及本设备的相间后备保护动作时间。

结束语

继电保护装置运行的可靠性，需要防止拒动和误动作，由于电力系统中各种电气设备都是由电气线路联系在一起的，任何一个设备出现故障都会对整个系统的运行带来影响，所以需要准确地对继电保护装置进行设置，并对其各项相关定值进行整定，确保其能够在故障发生的第一时间内准确动作，确保系统运行的安全，确保电厂能够正常、可靠的运行，为人们提供良好、稳定的电能供应。

参考文献

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