淺析變電站主變壓器的保護(hù)配置

張 毅（營口供電公司變電運(yùn)維室）

淺析變電站主變壓器的保護(hù)配置

張 毅
（營口供電公司變電運(yùn)維室）

摘 要：本文淺析了變電站主變壓器的保護(hù)配置，主要是為了保障主設(shè)備在運(yùn)行過程中的安全性。分析了變電站中的主變壓器保護(hù)配置的內(nèi)容并提出了相關(guān)的方案，提出變電站主變壓器保護(hù)配置中的一些不足之處，為變電站中的工作人員提供一些參考，從而提高工作的質(zhì)量和水平。

關(guān)鍵詞：變電站；主變壓器；保護(hù)配置

0　引言

通常變電站中的主變壓器的保護(hù)配置分為幾個不同的層次，第一個層次是變電站的站控層，第二個層次是間隔層，第三個層次是過程層。站控層的主要組成部分是主機(jī)操作員站以及分站控制設(shè)備和智能化裝置接口機(jī)器，這些組成部分是站控層中必須具備的。

1　變壓器主要部件及出現(xiàn)故障和異常時應(yīng)對措施

變壓器主要包括器身、調(diào)壓裝置、油箱和冷卻裝置以及保護(hù)裝置等。在器身中主要包括鐵心、繞組、絕緣部件及引線；調(diào)壓裝置主要為分接開關(guān)、無勵磁調(diào)壓及有載調(diào)壓；而在保護(hù)裝置中包含儲油柜、安全氣道、吸濕器等六大重要裝置。

主變壓器作為變電站中的重要電氣設(shè)備，它能夠滿足用戶的基本電力網(wǎng)安全需求以及經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行需求，并且能夠在調(diào)度時擁有較強(qiáng)的靈活性，因此在變電站的運(yùn)行過程中，若是由兩臺以上的變壓器同時進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，那么大多數(shù)都是采用分級絕緣且合理的中性點(diǎn)接地方式。若是出現(xiàn)故障，可以分為油箱內(nèi)部和外部故障，而內(nèi)部故障主要分為繞組的相間短路以及中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的接地短路。若是在變壓器的內(nèi)部發(fā)生故障可能會出現(xiàn)較大的危險，由于發(fā)生故障的地方經(jīng)過高溫電弧會燒壞變壓器內(nèi)部的繞組絕緣及鐵心，從而由高溫引起汽化導(dǎo)致的油箱爆炸。變壓器外部故障主要包括引出線上發(fā)生的短路：相間短路和接地短路。變壓器在工作過程中要是出現(xiàn)了異常，那么就有可能是過度負(fù)荷產(chǎn)生的；其次，是由外部的短路而引起的過電流；再次，是由油箱漏油而引起的油位下降；繞組過電壓或者頻率降低引起的過勵磁；最后，變壓器的油溫升高過快或冷卻過快引起的升高、冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障等等。

2　主變壓器的保護(hù)配置原理

2.1 分析變電站中的主接線

二次回路的繼電保護(hù)以及自動裝置與一次回路的接線是緊密聯(lián)系的。

（1）擬定方案原則

變壓器內(nèi)部的主接線在形式和配電的裝置上，能夠?qū)ζ洚a(chǎn)生較大影響的主要是變壓器的臺數(shù)和容量。它能夠?qū)⒒镜脑假Y料作為依據(jù)傳遞容量，也可以根據(jù)電力系統(tǒng)在五年以上十年以下這個時間段內(nèi)的發(fā)展規(guī)劃和輸出的功率大小以及饋線回路數(shù)、電壓的等級、接入系統(tǒng)的緊密程度等等相關(guān)因素來進(jìn)行分析計劃，合理地選擇變壓器。

對于變電站內(nèi)部裝置的設(shè)計一般都采用接線上斷路器數(shù)目比較少的裝置，這樣就可以節(jié)省開支或者投資，隨著出線的數(shù)目不斷變化，也可以選擇不同樣式的接線，如橋型、單母型、雙母型和角型等。若是變電站中的電壓等級是超高壓型，并且還是較為重要的樞紐，比較適合利用雙母型的接線帶旁路母線接線。變電站要想實現(xiàn)有效擴(kuò)建，就要在變電站的低壓側(cè)采用單母分段接線或是雙母線接線。饋線的選擇要選用輕型的斷路器，例如SN10型少油斷路器或者是ZN13型真空斷路器。當(dāng)對開斷電流的要求較高時，以及動能和熱能的穩(wěn)定性要求較高時，卻無法得到相應(yīng)的滿足，那么就要及時采用限流措施。而最為簡單的就是對短路電流的限制方法，有利于幫助變壓器的低壓側(cè)的分裂運(yùn)行。若是實在無法滿足變壓器的分裂運(yùn)行要求，就可以選擇裝設(shè)限流電抗器。因此，可以從以下幾點(diǎn)進(jìn)行考慮：

1）當(dāng)斷路器進(jìn)行檢修的時候，若是連續(xù)進(jìn)行供電，會產(chǎn)生多大的影響；

2）供電負(fù)荷時線路是否能夠滿足供電的要求；

3）是否有良好的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)來實現(xiàn)擴(kuò)建。

（2）方案的擬定

通過不斷分析已經(jīng)給定的原始資料，結(jié)合電氣中的主接線是否具有可靠性和靈活性、經(jīng)濟(jì)性等基本特性要求，來綜合進(jìn)行分析考慮，并且在有技術(shù)和有經(jīng)濟(jì)政策的基礎(chǔ)上來保證供電的可靠，同時確定經(jīng)濟(jì)的合理主接線方案，還要保證主接線應(yīng)該具有充足的靈活性，來應(yīng)對各個方面的運(yùn)行方式變化，從而方便在特殊狀態(tài)下的操作，例如檢修和事故發(fā)生時，都可以保證調(diào)度靈活以及檢修的安全，方便主接線的擴(kuò)建發(fā)展。

2.2 變電站的主變壓器的保護(hù)配置

（1）差動保護(hù)

主要是反應(yīng)油箱內(nèi)部的故障以及油箱外套管或者是引線發(fā)生故障，這些故障包括相間故障和對地故障，主要在三側(cè)跳閘間動作。

（2）氣體保護(hù)

主要是反應(yīng)油箱內(nèi)部的故障，對于氣體的保護(hù)分為輕、重兩種，輕氣體是以信號作為動作，重氣體是以三側(cè)的跳閘作為并發(fā)信號作用。

（3）相間故障過電流保護(hù)

主要是反應(yīng)本身和出線的后備保護(hù)，為了保證主變壓器的保護(hù)動作正確的選擇，以及其快速性，設(shè)計的主變?yōu)殡p側(cè)電源三繞組變壓器，因此，在三側(cè)都裝設(shè)過流保護(hù)，動作的時間較短的一般都加裝保護(hù)方向元件，方向元件主要包括母線和跳本側(cè)，這兩個方向元件要同時地進(jìn)行加裝，將一套不帶方向的保護(hù)，在最大的時間限制內(nèi)跳三側(cè)，以此來作為縱差保護(hù)的后備操作。

（4）零序電流和零序電壓保護(hù)

一般在反映接地系統(tǒng)時的主變高壓側(cè)和饋線進(jìn)行單相接地的后備保護(hù)，將時限分為三個保護(hù)時限。首先，要對最短時限的跳橋開關(guān)進(jìn)行保護(hù)；其次，要對較長時限跳中點(diǎn)的主變壓器不接地進(jìn)行保護(hù)；最后，要對最長的時間限制內(nèi)挑開中點(diǎn)接地的主變壓器進(jìn)行保護(hù)。

（5）過負(fù)荷保護(hù)

主要是對于單相的CT反映的主變壓器的對稱超過負(fù)荷，對于雙側(cè)的電源三繞組的主變壓器都作出三側(cè)裝設(shè)，并且負(fù)荷保護(hù)要在同一個時間段內(nèi)對繼電器發(fā)起延時的信號，這個時間段保持在10s以內(nèi)。

2.3 主變壓器的保護(hù)原理說明

（1）變壓器的差動保護(hù)

在變壓器內(nèi)，主要的保護(hù)是差動保護(hù)，其保護(hù)的原理與線路縱差的保護(hù)原理在大致上是相同的，主要是對設(shè)備各側(cè)的電流相位和數(shù)值的大小進(jìn)行保護(hù)。由于變壓器的高、低壓測的額定電流不同，以及變壓器的各側(cè)電流的相位不同。因此，縱差動保護(hù)要想確保正確地工作，就要適當(dāng)?shù)剡x擇變壓器的各側(cè)電流互感器的變化比例以及接線的方式，導(dǎo)致各側(cè)的電流相位互相補(bǔ)償，從而導(dǎo)致出現(xiàn)區(qū)外的短路故障，這時的兩側(cè)二次電流相等。

（2）氣體保護(hù)原理

變壓器內(nèi)部若是出現(xiàn)故障，主要的保護(hù)就是氣體保護(hù)，它能夠在出現(xiàn)故障時作出靈敏的反應(yīng)，在變壓器的匝間以及相間的短路或者是出現(xiàn)鐵心故障等情況時，及時作出有效的應(yīng)對。而氣體保護(hù)的保護(hù)原理就是利用反應(yīng)氣體狀態(tài)的氣體繼電器，為變壓器的內(nèi)部故障提供保護(hù)。

（3）零序保護(hù)原理

當(dāng)系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)了單相接地短路的時候，變壓器中的中性點(diǎn)接地的運(yùn)行一般都是由零序保護(hù)電流進(jìn)行動作切除。當(dāng)高壓母線沒有中性點(diǎn)接地的變壓器時，可能會發(fā)生過電壓，導(dǎo)致了放電的間隙擊穿。

（4）復(fù)合電壓啟動過電流保護(hù)

保護(hù)裝置若是不動作，那么當(dāng)正常運(yùn)行時電流就會啟動元件保護(hù)，在可能出現(xiàn)動作時，電壓啟動的元件也不動。但是當(dāng)變壓器發(fā)生了不對稱的短路時，有可能故障的相電流繼電器出現(xiàn)動作，打開動斷觸電，從而斷開低壓繼電器電壓回路，當(dāng)觸電閉合時，會導(dǎo)致變壓器的各側(cè)斷路器出現(xiàn)跳閘。

3　結(jié)束語

隨著我國的國民經(jīng)濟(jì)對電力的需求逐漸增加而

實現(xiàn)快速發(fā)展，讓我們意識到供電安全可靠的重要性。本文淺析了變電站主變壓器的保護(hù)配置，并且對保護(hù)的原理進(jìn)行了分析，以此作為相關(guān)工作人員的依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1] 李建紅. 淺談變壓器的保護(hù)配置與應(yīng)用[J]. 科技資訊, 2007(21) .

[2] 閆雨. 220kV變壓器保護(hù)中的問題及處理[J]. 河南科技, 2009(8).

[3] 王正偉, 李強(qiáng). 220kV變壓器微機(jī)保護(hù)的實際應(yīng)用探索[J]. 民營科技, 2011(10) .

[4] 許吉忠. 淺談變壓器的安裝、運(yùn)行與維護(hù)[J]. 民營科技, 2007(3) .

[5] 張艷玲. 變壓器的故障類型、異常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的保護(hù)[J]. 科技資訊, 2008(9).

收稿日期：（2015-04-22）