浅谈电力变压器继电保护设计陈海滨

浅谈电力变压器继电保护设计陈海滨

陈海滨张宾宾周在阳谭畅

（国网邯郸供电公司河北省邯郸市056035）

摘要：电力能源作为当代社会能源系统中不可或缺的能源之一，其已经成为社会不断发展的基石。随着人类生活水平的不断提升，大功率用电器的广泛普及，用电量也在不断增加。作为主要设备的电力变压器是电力系统的核心，在其运行时经常会面临各种问题，这就对电力系统的安全持续运行造成严重影响，特别是大容量变压器遭到破坏或运行问题时时，影响最为严重。为了确保电力变压器的稳定持续运行，防止安全事故发生，保证电力系统的安全稳定运行，这就要求我们基于变压器的容量，结构和故障类型安装合适的继电保护装置。

关键词：电力变压器；继电保护；设计

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所出现的电力数值的变化情况以实现电力变压器继电系统的自我调节功能。电力变压器继电系统存在的目的是，无论电力变压器继电系统中的电力变压器继电保护系统的工作状态如何，或是处于什么样的情形都要保证整个系统的安全。按照电力变压器继电系统是否处于正常运行的状态，其继电保护的基本原理并不相同。为了确认电力变压器继电系统处于什么样的运行状态，则需要对电力变压器继电系统的运行状态进行测量并进行分析。

2.电力变压器继电保护的基本构成

①电力系统信号采集部分。其主要功能是收集并整理电力系统内部的电力数值的情况，然后将其收集整理的数据通过有效的传递方式提交给电力系统继电保护部分。②电力系统的信号处理部分。其能够对电力系统信号采集整理的信号进行处理，并以有效的方式对相关问题进行分类与处理。③信号输出部分。该部分是十分重要的一环节，信号输出部分可以有效地将输出信号的指令精准无误地发送给电力系统，从而保障调节工作的顺利进行。

3电力变压器继电保护系统中存在的主要故障

3.1电力变压器继电保护系统中电压互感器的二次回路故障

电压互感器是电力变压器继电保护系统的重要结构，是用来排除电力回路中超过一定数值的电压。在电压互感器正常工作中，可以容忍电压较大的负载，但由于二次回路电压会随着一级回路的电压增大而增大，当一级回路的电压過大时，电压互感器就难以承受二次回路中过高的电压，出现一系列的短路、烧毁情况，这对于电力变压器继电保护系统的正常运行会造成巨大的阻碍。除此之外，由于电压互感器的芯层含有大量的铁元素，当电压互感器两端的工作电压较大时，会造成电路的非稳振荡。由此可见电力变压器继电保护系统中电压互感器的二次回路故障将极大的影响电力变压器继电保护系统的正常工作，在完善电力变压器继电保护系统时要针对上述问题进行重点讨论，以求寻找到相应的解决措施。

3.2电力变压器继电保护系统电流互感器的故障

电流互感器故障主要是因为其线路的绝缘材料破损造成的，当线路的绝缘材料收到毁坏，其内部的部分电流就会漏出，这对于电力变压器的正常运转是极其不利的，由于漏电现象的存在，在潮湿的环境下会使电力变压器继电保护系统的部分结构带电，严重威胁到了工作人员的人身安全。当电力变压器继电保护系统检测到漏电电流的存在，就会采取电力保护措施，切断相应设备的工作电流，严重影响了电力的正常供应。

3.3计算机型电力变压器继电保护装置的故障

在实际工作中，计算机型电力变压器继电保护系统常常会出现输入功率不足的现象，缺乏标准的输入功率就会造成起运行工作中的电力参数不在标准范围内，如电力变压器继电保护系统的输出电流和输出电压，这将对继电保护系统造成不利影响。

4电力变压器继电保护设计优化方法

4.1电力系统继电保护设备

对主变压器和线路进行保护，并对线路的电流进行保护工作。我们知道，在电力系统的运行状态正常的情况下，并且当负荷电流流过输电线路的时候，额定电压为母线。而输电系统一旦发生故障（如：断路）的时候，回路线路上面就会有断路电流经过，并且，母线的电压也会被降成残余电压。而出现残余电压这一情况的时候，装置的测量部分会出这个信号的特征进行反映，电压保护会在线路上进行。要是发生了严重的短路故障，就会使用顺势电流，来进行速断保护。其设定的电流动作，必须要按照在躲过本线的路末端短路的时候，所流过保护的最大电流来进行设定。如果需要对保护范围进行扩大的时候，就一定要使用速断电流保护，因为这种保护方法能够使线路全长都得到保护，并且可以延伸到相邻的线路的一部分。

4.2差动保护设计

将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”是变压器差动保护动作电流设计的原则。如果变压器处于正常运行的状态，那么差动继电器中的电流为其两侧电流互感器CT的二次电流之差，其数值趋于0。如果差动继电器不发生任何动作，那么其保护也不会有任何作为。也就是说，如果在电流互感器二次回路端线，并且变压器处于最大符合的状态下，差动保护是不会产生任何动作的。随着计算机芯片性能的提升，对位于变压器1套保护装置中所具有的主保护以及各侧全部后备保护的两套主变压器微机型保护装置进行了全力开发，其成果已经被广泛应用于实际工程中。所以，在330kV及以上高压侧电压的变压器可以采用安装双重差动保护的方法对电力变压器引出线、套管及其内部短路故障进行反应，从而实现有效反应电力变压器绕组及其引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，同时也可以将电流速断保护作为主保护，另外也能达到将瞬时动作于断开各侧断路器的目的。

4.3瓦斯保护设计

除了瓦斯保护可以动作，像差动保护以及其他有关保护设计通常是都不能进行动作的。瓦斯保护主要是依靠气体继电器来实现动作的，其位于变压器油箱和油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护主要有两种：①首先轻瓦斯保护动作于信号，然后依照气体的属性，包括：颜色、可燃性、数量以及化学成分来判断保护的理由以及电力变压器继电保护装置故障的性质。根据此有关工作人员则可以及时察觉故障的发生并有针对性地对故障进行相关处理。②首先重瓦斯保护动作于断路器跳闸，然后通过监视确定气体发生的速度，并对气体的不同特征以及相关成分进行剖析，从而根据有关分析间接地推测、判断造成故障发生的原因、故障出现的部位和以及故障的严重程度。

4.4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，而在压侧短路时高、中压侧的阻抗保护通常无法发挥作用，起不到保护功能，因此难以达成作为相邻元件所具有的后备保护需求。在这种情况下可以在低压侧安置复合电压闭锁过流保护，并同时在其高、中压侧都设计并安装复合电压闭锁过流保护以及零序方向过电流保护或间隙保护等。②高压变压器的保护设计。在电力变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线规定有灵敏系数的时候，可以在电力变压器低压侧断路器和电力变压器高压侧短路器上设计安装有关的过电流保护装置。如果电力变压器低压侧母差保护发生校验停运现象，或者是因为故障出现拒动问题以及开关与TA间出现不正常现象的时候，过电流保护装置则可以作为电力变压器低压侧母线的主保护以及后备保护。不过需要注意的是，一旦出现的是非金属性短路，在经过弧光短路的时候，则容易出现阻抗保护灵敏度不足以及整定延时超过2s等情况。基于以上分析，应该在电力变压器的高压侧也安装一个保护变压器热稳定的反时限过流保护装置，并且该装置的整定值必须根据电力变压器的热稳定要求进行设置。另一方面在电力变压器的低压侧应当另行设计保护，或者可以在电力变压器低压侧的中性线上实际零序电流保护装置。值得关注的是，需要根据中性线不平衡电流不超过变压器额定电流的25%的要求设计动作电流。③负序过电流保护设计。在按照相间后备保护远后备原则进行配置的时候，必须避免被保护电力变压器所连接相邻线路发生一相断线时，在流过保护安装位置的时候出现负序电流。另外为了不引起负序过电流保护出现非选择性动作，在灵敏度方面应当配合相邻线路零序电流保护的后备段。

5结束语

电力变压器继电保护装置是电力系统中重要的电气设备与转换枢纽。合理设计变压器继电保护装置能够有效保证电力系统运行的安全性、稳定性。

参考文献：

[1]黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息，2017（15）：90-91.

[2]步天龙.关于电力变压器继电保护的设计[J].北京电力高等专科学校学报，2017，27（1）：10-12.