浅谈供电系统中电力变压器的继电保护方法

浅谈供电系统中电力变压器的继电保护方法

孙洁琼1，臧平2，李宇3

1,2,3青岛市光明电力服务有限责任公司  山东青岛266109

摘要：电力变压器是供电系统中的核心设备，电力变压器的运行状态对供电系统的正常运行有着直接的影响。因此，为了确保电力变压器的正常运行，需要对电力变压器进行继电保护，本文通过对电力变压器继电保护中存在的问题进行分析，进而提出了电力变压器继电保护的具体方法。

关键词：供电系统；电力变压器；继电保护

引言：电力系统的运行是否能够稳定和安全，直接关系到了电力用户的切身利益。在电力系统中，供电设备主要有变压器、电抗器、电容器和电缆等，其中，变压器是供电系统中的核心设备，对整个供电系统的正常运行有着直接的影响。

电力变压器是供电系统中的核心设备之一，在实际运行过程中一旦出现故障，不仅会对供电设备造成严重的损害，还会对电力用户产生巨大的经济损失。因此，需要对电力变压器进行继电保护。

一、供电系统中电力变压器的故障问题

电力变压器是供电系统中必不可少的设备，它具有升压、降压和隔离的作用，能够保证电能的传输和分配。然而，在长期运行过程中，电力变压器可能会出现各种故障，从而影响电网的稳定运行。其中包括：（1）短路故障。短路故障是指电源相间或电源与地之间发生直接短路，通常会导致大电流通过，引起设备损坏。在电力变压器中，短路故障可能由于绕组内部绝缘击穿、绝缘老化等原因引起[1]。（2）过载故障。过载故障是指设备长时间运行于额定负荷以上，通常会引起设备温度升高，导致绝缘老化、油漏等问题。在电力变压器中，过载故障可能是由于负荷突增、并网容量不足等原因引起。（3）欠压故障。欠压故障是指电网电压低于额定值，导致设备不能正常运行。在电力变压器中，欠压故障可能由于供电系统中的故障或电力变压器自身问题引起。（4）过压故障。过压故障是指电网电压高于额定值，导致设备受到损坏。在电力变压器中，过压故障可能由于电网中跳闸后重合闸、电力变压器本身故障等原因引起。（5）绝缘故障。绝缘故障是指电力变压器内部的绝缘材料出现故障，导致电路短路或开路等问题。在电力变压器中，绝缘故障可能由于各种原因引起，如绝缘老化、绕组间接触等。

二、继电保护的基本原理

继电保护装置的基本工作原理是通过感应电流、电压等电学量来实现对电力系统的监测。当电力系统中出现故障时，继电保护装置会判断出故障所在位置，并向控制回路发出信号，触发相应的断路器或开关进行快速切断，以避免故障进一步扩大。继电保护的基本原理包括三个方面：检测、判断和保护动作。

（1）检测：继电保护需要对电力系统进行实时监测，以检测故障信号。常用的检测手段包括感应电流、电压、频率等电学量的监测。当这些电学量超过或低于预设阈值时，就会触发继电保护装置，发出保护信号。（2）判断：继电保护需要对检测到的信号进行判断，确定是否为故障信号。判断的依据通常是预先设定好的保护逻辑和算法，在根据电学量的变化情况进行分析和比对之后，确定是否需要触发保护动作[2]。（3）保护动作：当继电保护判断出故障信号后，需要向保护设备发送指令，实现相应的保护动作。保护动作包括断路器的快速切断、开关的自动分合闸等措施，以保证电力系统在故障发生的情况下能够及时切断故障电路，避免故障扩大。

三、供电系统中电力变压器的继电保护方法

继电保护装置的主要功能是检测电力系统中的故障和异常，然后快速地切断出现故障的部分，以避免故障扩大和影响到整个系统的稳定运行。因此，继电保护装置需要具有一定的可靠性、灵敏度和速动性，以满足电力系统对继电保护装置的要求。继电保护装置既可以作为自动保护的独立装置使用，也可以与其他保护装置结合使用。

根据不同的工作方式和保护对象，继电保护装置可以分为许多种类，如：

（1）过电流保护：用于检测电路中的过流情况，并及时切断故障线路。

在供电系统中，当电力变压器或输电线路出现故障时，电流会出现急剧增加，导致电力系统中的电流超过正常值，继电保护装置就会检测出电流过大的情况并及时切断故障线路。

常用的过电流保护有两种类型：电流继电器和数字信号继电器。其中，电流继电器是将电力系统中的各种交流电转换为直流电，然后根据相应的直流信号来实现对电力系统中过流情况的检测。而数字信号继电器是一种基于数字信号处理技术的继电保护装置，它能够快速准确地检测电力系统中的过流情况，并根据过流信息实现对电力系统中故障线路的快速切断。

（2）转子接地保护：是指在发生故障时，转子绝缘电阻值不正常，使系统出现短路或接地，从而及时切断故障部分。转子接地保护通常分为两种类型：静态转子接地保护和动态转子接地保护。其中，供电系统中采用的主要是动态转子接地保护，它是通过监测转子绕组引出线和地之间的变化电压来实现的。当转子绕组接地故障发生时，会在转子绕组上产生高频电流脉冲，这些脉冲会通过绕组引出线传输到保护装置中进行处理，从而实现早期故障检测和保护。

（3）差动保护：通过比较电路两端电流的差异，来判断电力系统中是否存在故障。差动保护主要用于检测变压器绕组和引线之间的短路故障，以及短路电流的不平衡问题，并及时采取措施避免故障扩大。当电力系统中的电流不平衡时，将通过差动保护来检测并调整该不平衡电流。差动保护还可以有效地防止因系统运行方式的改变而导致的电压过高或过低问题。

（4）过压保护/欠压保护：用于检测电网电压高于或低于额定值的情况，并采取相应的保护措施。当电力系统中的电压高于额定值时，继电保护装置就会发出信号，从而切断相关的电力线路；当电网中的电压低于额定值时，继电保护装置就会发出信号，从而启动相关设备，防止电力系统因电压过低而被损坏。

（5）频率保护：主要是通过监测系统电网的电力负荷和电力供给之间的平衡关系，及时采取措施以防止电网频率发生过大或过小的异常变化，从而确保电网的稳定运行。当电网负荷增加时，电网频率会下降；反之，当电网负荷减小时，电网频率会上升。为了保护电力系统，通常需要设置频率保护装置，对电网的频率进行实时监测，并在出现频率异常变化时及时发出保护动作。这些保护动作可以包括切断负载、启动备用发电机等。

为了提高继电保护装置的性能和可靠性，应采用多种继电保护装置的综合应用技术，以实现对电力系统故障和异常的准确判断和快速排除。此外，由于电力系统是一个复杂的网络系统，因此需要充分利用继电保护装置的实时监测功能，并使用具有高度可靠性和灵敏度的自动化继电保护装置来保证电力系统中电力设备安全运行。

结语：本文介绍了供电系统中电力变压器的继电保护方法，主要包括过电流保护、转子接地保护、差动保护、频率保护和过压/欠压保护，并对继电保护的原理和方法进行了阐述。随着信息技术的发展，计算机技术与继电保护技术的融合越来越密切，计算机技术将为继电保护装置提供更高水平的智能化和自动化。在未来，随着人工智能和大数据等技术的进一步发展，继电保护装置将具有更多智能化和自动化功能，并且将更加适应复杂多变的电力系统环境。

参考文献：

[1]曾辉.浅谈供电系统中电力变压器的继电保护方法[J].机电信息,2012,No.351(33):98-99.DOI:10.19514/j.cnki.cn32-1628/tm.2012.33.060.

[2]邹阳.论供电系统中电力变压器的继电保护措施[J].广东科技,2008(10):128-129.