浅析电力变压器继电保护原理及配置

刘卉

国网泰州供电公司 江苏省泰州市 225300

摘要：伴随中国经济的飞速发展，国力的日益壮大，人民对电能的需求也在不断扩大，早已由原有的计划经济迈向了市场经济。无论从电能的生产、储存、传输还是分配的过程中保证安全可靠是最基本的要求。应运而生的继电保护装置是系统中不可缺少的重要组成部分。分析变压器常见的故障类型及不正常运行状态，重点探讨变压器电流差动保护、瓦斯保护以及电流保护的工作原理及特点，对电力变压器保护的一般配置原则进行了归纳总结，为合理配置变压器保护积累经验，进而提高电力系统安全稳定运行水平。

关键词：变压器；继电保护；配置

中图分类号：TM73 文献标识码：A

1 引言

继电工程及其现场保护工程的开展，需要进行计算机技术、继电技术以及现场保护技术的全面应用，继电工程的开展对于社会整体发展的重要性不言而喻。本文进行继电工程及其现场保护现状及未来发展趋势的思考，实现对于继电工程及其现场保护技术应用方向的进一步明确，希望能够为相关的专业人士提供一定的技术应用参考。

2 继电保护的基础要求

（1）继电保护装置要具有选择性，一旦电网运行中出现问题，继电保护装置可以迅速发现问题所在，并且及时隔离故障点，将整个范围内的故障包裹起来，并且扫描其他的区域，其他区域没有故障后，则可继续运行。（2）继电保护装置需要较高的灵敏性。对于电子设备和保护装置来说，灵敏程度较高的装置可以在区域出现短暂问题的时候，迅速做出反应。而且在保护装置的保护区域内，如果这个区域的线路出现问题，从区域位置和性能两方面，保护装置不能拒绝动作。在保护范围之外出现问题，装置也不能出现其他误导动作。（3）继电保护装置需要一定的速动性。在电力系统运行过程中速动性可以提高继电保护装置的判断力。一旦电力系统区域出现故障，具有速动性的继电保护装置，可以迅速切除故障。并且保证其他没有发现问题的区域正常工作。是有速动性的继电保护装置，能够在一个故障区域内，用最短的时间缩短故障电流对电力系统或者电子设备产生的破坏。

3 变压器常见故障类型

为了合理配置电力变压器的继电保护措施，需了解其常见的故障。目前电力系统中变压器大多数都是油浸式变压器，其故障类型大致分为油箱内部故障和油箱外部故障两种。油箱内部故障有高、低压侧绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路以及铁心的过热烧蚀等，该类故障对变压器是有严重危害性的，因为油箱内故障产生的电弧不仅会破坏设备的绝缘性能，而且会导致变压器绝缘油的急剧气化，从而有可能引起变压器更加严重的事故。所以出现变压器内部故障时，继电保护装置应该迅速切除。油箱外故障发生概率较小，相较内部故障而言危害性较小，主要有高低压绝缘套管及其引出线上发生相间短路、中性点直接接地侧的接地短路。

变压器在运行过程中还会存在介于正常和故障状态之间的不正常运行状态，常见的有: 由变压器下级供电网络相间短路而引起的过电流、接地故障所引起的过电流和过电压、由于变压器负荷超过额定容量的电流增大、绝缘油渗漏引起的油面降低、冷切装置故障引起的温度上升、变压器过励磁等。这些不正常运行状态如果得不到及时处理，会进一步发展成更为严重的故障，对变压器安全稳定运行构成威胁。

4 变压器继电保护运行措施

4.1 继电保护装置的状态运行

继电保护装置在一般运行情况下，通常会出现四种状态，分别是正常状态，尚可状态，不可靠状态和危险隐患状态。本文通过研究数据后，对继电装置运行的状况进行了分析阐述。在正常状态下，继电保护装置的运行状态属于可靠完善情况，在设备运行过程中属于正常较佳状态，完全没有安全隐患的产生，也没有未知故障的产生，属于比较合理的状态运行。尚可状态，是指在设备运行状态中没有出现较大问题，但如果仔细检查，可能会出现一些没有检查出来的问题区域。不可靠状态，顾名思义，在运行过程中没有一定的确定性和可靠性，出现这种情况的时候，必须要通过检测发现变电运行的问题，区域和安全隐患，以免在变电运行过程中出现故障区域，在这种情况下，设备只能勉强运行。危险状态则是具有较大的不安全性。在设备运行过程中，由于出现多种安全隐患因素或者危险因素的干扰影响，导致继电保护装置在运行过程中，出现较大故障区域。

4.2 提高软件系统可靠性措施

所有的智能电子装置都需要同步对时，对时的信息流都是由同步时钟源发出的，传输过程是通过光纤完成的，也就是说，所有的智能电子装置想要正常工作，必须拥有一个准确的时间信息。采样的过程假如利用相同时间间隔的插值算法完成，计算的过程也根据固定的延时系统保护系统，收集数据的过程都是统一进行的，在一个时间节点，通过这样的操作让所有电子式互感器在一个时间点完成采样，就能够规避时间不准确带来的一系列麻烦，提升继电保护装置的安全性。

4.3 电力变压器瓦斯保护

变压器内部发生故障越严重，油箱内产生的气体越多，并且油流速度也越快，变压器内部故障时，基于上述特点，构成了电力变压器的瓦斯保护。变压器油箱内部因短路发生微小故障时，轻瓦斯动作发出报警信号，变压器内部出现严重故障或漏油使油位快速降低时，重瓦斯动作驱动变压器两侧断路器跳闸。瓦斯保护中选用具有自保持电流线圈的继电器BCJ作为中间出口，规避瓦斯继电器双干簧触电抖动可能造成的断路器拒动。利用切换片XS可以实现跳闸回路和信号回路灵活切换，提高了瓦斯保护的可靠性。瓦斯保护能反应油箱内发生的各种短路故障，动作迅速、灵敏性高。对于外部故障瓦斯保护不能起到保护作用，因此常常和电流差动保护配合使用，对变压器的各种故障实现快速可靠保护，二者共同构成变压器的主保护。

4.4 差动保护

差动保护也属一种较为重要的继电保护类型，若中性点线路或变压器中的电流差大于整定值时，该系统会发出跳闸指令，此保护方式又叫纵差动保护。而纵差动保护的形式则为两个绕组间或并行线路间的电流差高于整定值。例如，中国水利电力对外有限公司在实行变电站继电保护的过程中，由于产生故障的电压值小于整定值，在借助相关系统后产生低电压信号与跳闸指令，进而对该装置形成低电压保护，有效保障了变电站的运行安全。

4.5 电流保护

过电流保护，继电保护装置的动作电流应按变压器高压侧额定电流为基准，乘以相应安全系数，作为过电流保护的动作电流。当实际电流大于设定电流时，会启动保护装置的跳闸指令。过电流保护又可分为定时限过电流保护和反时限过电流保护。a 定时限过电流保护，是保护装置的动作时间是固定的，已设置好的定值，与过载电流大小无关，只是当配电线路过电流时，达到一定时间后会自动分开保护开关。b 反时限过电流保护，是指继电保护装置的动作时间与过载电流大小成反比，过载电流越大，继电保护的跳闸时间就越短。

5 结束语

继电保护装置是立足于保护电能传输、分配、存储等各环节，为电力系统提供更安全、更全面的保护功能。在现有继电保护装置的功能和配置的基础上，在研发工程师的不懈努力下，在不久的将来会研发出品质更安全，功能更全面，联系更紧密，集成度更高的继电保护装置。

参考文献：

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