关于电力变压器继电保护设计的探讨

关于电力变压器继电保护设计的探讨

张罗庆

(国网江苏省电力公司常州金坛区供电公司，江苏常州213200)

[摘要]在经济快速发展的阶段，我国电力企业得到了飞速的增长，电网规模也在不断扩大。为了避免电力系统受到短路故障等方面的威胁，需要合理使用电力变压器。

关键词 电力变压器继电保护设计 电力系统

中图分类号TM41;TM77

1电力变压器故障类型概述

对于电力变压器来说，通常油箱内部容易出现故障问·题，比如相间短路、匝间短路、系统测绕组产生单相接地 短路、铁芯绕损等。变压器一旦产生内部故障，将会处于非常危险的境地。究其原因，故障在实际发生过程中容易产生一定的电弧，绕组难以保障良好绝缘，容易遭到较为严重的损坏。与此同时，还容易导致烧坏铁芯。从绝缘材料方面来说，在受热作用下，容易造成大量气体的出现，变压器油箱容易出现爆炸。而油箱外部故障同样也较为常见。比如，绕组引出线问题、绝缘套管相间短路问题，以及相应接地短路故障。

2电力变压器保护的配置方案

对于变压器，继电保护装置力求到位。只有这样，一旦出现异常运行状态，才能够得到有效反应，然后通过断路器切除故障，同时及时发出信号告知相关运行人员，从而采取措施淌除异常。因此，电力变压器必须做好如下保护：

2.1瓦斯保护

瓦斯保护对于变压器十分关键，属于主要保护形式。只有落实好瓦斯保护，才能充分保障油浸式变压器良好运行。比如，对于变压器油箱内部的多相短路、绕组匝间短路、铁芯故障、漏油问题等，通过瓦斯保护可以动作十分迅速，同时更加灵敏可靠，结构相对较为简单。然而，外部电路一旦发生故障，瓦斯保护难以真正反映。除此之外，瓦斯保护涉及的外界因素较多，易受到干扰，产生误动作圈。

2.2纵联差动保护

变压器引出线部位和套管部位容易产生内部短路故障。

(1)从厂用变压器方面考虑，一旦容量不超过6.3 MVA，或者处于并列运行状态下，就需要注重加强速断保护装备。

(2)备用电压器方面，或者处于单独运行下，需要合理控制后备保护时限，一旦超过0.5 s，同样需要速断保护。但是，一旦容量超过6.3 MVA，速断保护难以保持较为灵敏，因此需要进行纵差联动保护。一旦高压侧电压达到330 kV，双重差动保护能够充分解决故障。

(3)变压器组方面。如果存在相应的断路器，发电机单独进行差动保护即可;一旦没有断路器，共用差动保护即可。

2.3过电流保护

实行过电流保护.能够充分反映过电流故障。同时，瓦斯保护一旦不起作用，过电流保护能够充分起到后备效果。复合电压启动同样需要相应过电流保护，通常降压变压器较为适用。除此之外，还应进行相应阻抗保护。

2.4过励磁保护

变压器一旦出现过励磁现象，将容易引起过电流，因此需要进行相应的过励磁保护;变压器高压侧达到500 kV，此时额定磁密接近饱和密度，一旦产生频率降低、电压逐渐出现升高，变压器就会出现过励磁现象，铁芯就会出现饱和，容易引起励磁电流剧增的现象。此时，铁芯温度同样会出现上升，一旦严重过热，就容易引起变压器绝缘裂化，缩短其使用寿命。基于此，励磁保护较为关键。

3电力变压器继电保护设计要点

3.1差动保护设计

差动保护要进行高低压侧的对比，对流过的电流相位进行辨识。环流接线布设在变压器和互感器中，二者具有相同的变更数值。在常规的运行中显现出外部的故障，电流在互感器内部流动时和电流在差动继电器内部流动时差值难以表现出来，二者具有相等的倾向。但是，在变压器主体的一个点出现故障的时候，就要进行二者电流总和的辨别工作。差动保护最大的特点就是敏锐性强，其将内外的多重故障进行了明确，不用加设其他的设备，并且能及时将其进行切隙。这种保护更加适合应用于主设备。

3.2瓦斯及过负荷保护设计

瓦斯保护是在气体继电保护器的作用下实现的，一般使用的瓦斯保护包括了在断路器跳闸方面保护的重瓦斯和在信号动作保护方面的轻瓦斯。瓦斯保护一是依据气体的化学成分和数量等进行故障的性质判断和原因分析，相关人员可以及时观测到变压器的异常情况，在最短的时间内进行故障处理;二是对气体的扩散速度进行监视，间接的对故障的具体位置进行判断，并且在变压器严重损伤的情况下可以自动切断电源或者报警，确保变压器不会受到影响。

3.3过电流保护

瓦斯保护和差动保护是变压器的主保护，但一般还会增加接地短路和相间接地的后备保护，其作用是避免因外部故障引发的过电流绕组。通常情况下，变压器的后备相间短路保护会利用过电流的保护，主要是对过电流在启动低电压和启动负荷电压时进行保护。此外，后备保护还可以使用阻抗保护。

4结束语

总之，变压器继电保护装置可以保证变压器的稳定运行，因此在电厂发电机变压器继电保护装置的设计中，要根据水电站的实际工作情况，结合变压器过磁保护、低压过流保护、零序过流保护和后备保护等，开发一个非常完整的继电保护程序，以确保变压器的有效运行。

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