电力变压器继电保护研究

电力变压器继电保护研究

范叶骞

国网通辽供电公司 内蒙古自治区通辽市  028000

摘要：随着工业生产水平和人们生活水平的提高,整个社会的用电需求量显著增加,这就对电力系统提出了更高的要求。而变压器作为整个电力系统的重要组成部分,对保障电网系统稳定性发挥着重要作用,因此,加强电力变压器的继电保护功能,减少变压器所引发的安全事故,能够为用户创造一个安全稳定可靠的电力资源供应环境。

关键词：电力变压器；继电保护

继电保护是一整套设备, 从互感器二次回路、经继电保护装置到断路器跳闸线圈, 具体包括设计、整定、配置、调试几方面技术内容。由测量部分、逻辑部分及执行部分共同构成了继电保护, 逻辑信号经测量有关电气量, 再经适当处理后给出, 负责对保护装置是否该动作进行判断;使保护装置依据一定逻辑关系, 确定是否跳闸或发出信号使断路器, 这是逻辑部门的任务;执行部门则是将保护装置承担的任务全部完成。

1电力系统继电保护的要求

电力系统同时驱动着数以亿计的电气设备，因此其供电可靠性一下成为最为重要的考核指标，这就要求对继电保护装置进行设计时，应使其具备足够的先进性。电力系统使从发电到用电的一系列过程融为一体，其本身具有高度的复杂度和耦合度，要想保证其可靠稳定运行具有一定的难度。一套先进的继电保护系统应具备以下几个特征：一是可靠性。继电保护由多个电力电子元器件组合设计而成，每一个器件都具有不可替代的作用，只要其中一个器件出现误动或损坏，整个继电保护装置将无法工作。二是灵敏性。继电保护系统在复杂的电路中，需要准确区分多种电路故障并实现自动动作，无论是哪种类型，只要达到动作条件，都应该快速而准确地进行动作，要求具有很高的灵敏性。三是选择性。为了保证电力系统故障影响范围的最小化，一般会设置主保护和后备保护等类型的继电保护环节，它们是在特定条件下进行选择性动作的，例如后备保护只能在主保护失效的前提下才能动作，以合理控制故障影响的扩散。四是快速性。电力系统中的电能传输和能量交换是十分迅速的，在故障条件下，一些设备会在瞬间烧坏，造成严重经济损失，因此继电保护装置必须快速动作，避免严重事故的发生。

2常见故障类型

2.1电流互感器故障

在变压器继电保护系统当中，电磁感应是电力互感器运行的原理，其主要功能即是将原本较大数值电流实现对小电流的转换。在运行过程中，如果电流互感器绝缘部位出现故障如破裂等情况，则将使电流出现窜出等问题，并因此对系统的稳定安全运行产生严重的影响，甚至可能因此导致安全事故的出现。

2.2计算机继电保护故障

在现今计算机技术不断发展的过程中，在继电保护工作当中，计算机型变压器继电保护装置也逐渐得到了应用。在实际应用当中，如果存在输入功率不足的问题，则将因此使系统控制在电压数值输出方面存在减少的情况，并因此影响到系统电力数值的正常运行。

2.3二次回路故障

在继电保护系统中，电压互感器是其中的核心部分，能够在运行中排除电力系统中过高的电压。当电压互感器承受较大电阻负载时，在承受的二次电压数值方面，同一次电压数值具有正比的关系。此时，如果出现电阻降低等情况，则很可能因此导致短路问题的发生。在开口三角电压数值不稳定时，则将因此导致故障问题的发生。这是因在电压互感器中，其中的铁芯很容易因电压升高而影响到稳定性，对此，在实际对继电保护系统故障进行处理时，电压互感器短路问题是需要重视的部分。

3电力变压器继电保护的有效对策

3.1电力变压器的瓦斯保护方式

所谓瓦斯保护，针对的为电力变压器运用相关变压器油当成绝缘和冷却介质的一种电力变压器保护方式。通常来说，处于变压器油箱故障情况下，受到故障点电弧与电流的影响，此时变压器油和绝缘材料由于较热出现分解而形成大量的气体。而电力变压器和气体排出量、相应速度密切相关。以上述气体达到保护目的的设备便是瓦斯。这种保护方式以气体继电器装置为目标，将其装设到油箱与油枕间的管道中。对于电力变压器较小故障的情况，此时油箱中形成很少的气体，速度缓慢，而借助其上端的油枕，使相应气体可以顺着管道向上走，让气体继电器中的油面得以降低，在降低至动作门槛后，瓦斯会形成一定动作，产生相应的警示信号。一旦产生严重故障，故障处周围温度将提高，并形成大量气体，导致变压器中的压力增加，同时让变压器油通过油箱的管道朝油枕流淌，达到一定的保护目的。依靠此种保护方式的优势在于不但可以体现出电力变压器中的各类故障，而且也能够呈现出相应的铁心故障与匝间短路问题。如果电力变压器中存在空气，能形成一定的反应，所以，凭借应对快速、敏感性强的优点，使瓦斯保护发挥出良好的保护作用。当然，瓦斯保护也存在不足，在外部影响方面的抵抗能力不高，当出现外部的故障问题后难以迅速进行应对，需要配合其他类型的保护措施共同运用。

3.2零序方向过流保护

零序过流保护主要作为变压器中性点接地运行时接地故障后备保护。接地短路发生时，经由故障点流向各个接地中性点，这是零序功率方向。由此，接地中性点存在于线路两侧，保证零序电流保护选择性，要使用功率方向元件，为准确对零序功率方向判断，使用到零序功率方向继电器。因为只对单相接地故障反应，而系统中的其他非接地出现短路故障，零序电流不会产生，使得零序电流保护时任何故障都无法对其产生干扰。

3.3电力变压器的差动保护方案

对于电力变压器继电保护管理工作而言，可以运用差动保护的方案，这种保护方式主要体现出电力变压器两端电流的差额情况，进而形成一定动作完成保护的目的。根据此种保护设备的运作原理获得良好的效果。电力变压器两端的电流互感器同极性端以串联形式处于回路当中，而差动继电器则以并联形式处于环路当中，有关流入差动继电器的电流为两端电流互感器的电流差，具体为:I=I1-12。通过科学选用两端电流互感器的变比与接线，确保其处于运作与区外故障的情况下，两端的二次电流向量一致，此时流入差动继电器的电流数值是零，相关保护设备没有形成动作。

3.4复压闭锁方向过流保护

复压闭锁方向过流保护主要作为变压器相间故障的后备保护。其主要原理就是在过流保护的基础上增加复压闭锁的功能，以防止在变压器过载的情况下引起保护误动作。复压闭锁元件则主要由一个低压元件和一个负序元件通过或的关系构成，即只要低压元件或负序元件的其中一个动作即可开放复压过流保护，在这个情况下只要电流达到动作值即可动作出口。

结语：

变压器作为电力系统的核心元件，其运行状态对于整个电网的安全稳定运行有举足轻重的影响，同时也会影响到千家万户人民的日常生活。作为变压器运行可靠与安全的保证，继电保护技术在电力系统中扮演着非常重要的角色。但是作为电气设备，长期运行的过程中由于设备零部件老化或其他因素导致变压器存在故障的可能性。上述基于变压器常见故障，介绍了几种变压器继电保护技术应用，包括差动保护、变压器瓦斯保护、复压闭锁方向过流保护、零序方向过流保护等。利用这些保护可以在变压器发生故障的情况下以最快的速度切除故障，保证变压器自身安全，同时缩小故障影响范围，把损失降到最低。当前电力系统主网使用的变压器保护基本上都是微机保护，其保护逻辑也相对完善，但是对于配网变压器的保护应用相对较弱，在今后仍需要不断努力创新，进一步将继电保护技术水平提升，以增强保护效率及效果，推进我国电力事业建设。

参考文献：

[1]冯海清,王震,杨逸晴,等.关于电力变压器继电保护技术的应用与实践研究[J].山东工业技术,2016(8):160.

[2]赵亚鑫.电力变压器的继电保护思路构建[J].山东工业技术,2019(14)：183.

[3]武侠.关于电力变压器继电保护设计的思考[J].山东工业技术，2018，(2):159.