電力變壓器的繼電保護(hù)思路構(gòu)建

摘 要：電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的元器件，設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置，可保證供電的可靠和系統(tǒng)運(yùn)行安全。本文將在分析電力變壓器常見故障的基礎(chǔ)上，介紹分析了電力變壓器繼電保護(hù)的工作原理、基本構(gòu)成等，希望對(duì)構(gòu)建電力變壓器繼電保護(hù)思路有所幫助。

關(guān)鍵詞：電力變壓器；繼電保護(hù)；電力工程

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.14.171

1 電力變壓器的常見的故障分析

電力變壓器常見故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障有繞組的相間短路、接地短路、匝間短路和鐵芯的繞損等。當(dāng)郵箱內(nèi)故障發(fā)生時(shí)，在其內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生電弧。從而以興起絕緣物質(zhì)劇烈氣化，最終可能會(huì)引起火災(zāi)、爆炸等安全事故。油箱外故障包括絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。當(dāng)發(fā)生故障問題時(shí)不但會(huì)傷害電力變壓器，還會(huì)影響繼電保護(hù)設(shè)備的功能和運(yùn)行安全。當(dāng)外部短路發(fā)生在電力變壓器高壓側(cè)時(shí)，會(huì)因?yàn)殡妷哼^高而出現(xiàn)嚴(yán)重?fù)p害。此外，電力變壓器在正常運(yùn)行時(shí)會(huì)受到繼電保護(hù)的制約和保護(hù)，但是在繼電保護(hù)出現(xiàn)故障以后，電力變壓器的功能就可能因失去保護(hù)而出現(xiàn)損害，導(dǎo)致電力變壓器溫度上升，出現(xiàn)放電等危害。在繼電保護(hù)沒有啟動(dòng)時(shí)，使得電力變壓器的故障問題更加嚴(yán)重，給變壓器帶來嚴(yán)重?fù)p害。

2 電力變壓器繼電保護(hù)工作原理和特點(diǎn)分析

2.1 電力變壓器繼電保護(hù)工作原理

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)的作用是為了保證該電力系統(tǒng)的安全、可靠運(yùn)行。但是在電力系統(tǒng)變壓器的繼電保護(hù)中，和整體電力系統(tǒng)的繼電保護(hù)原理不同，在電力系統(tǒng)中確認(rèn)和測(cè)量不同環(huán)節(jié)的故障狀態(tài)以后才能開展繼電保護(hù)工作，保證繼電保護(hù)工作良好的狀態(tài)，然后分析在不同工作狀態(tài)和環(huán)節(jié)中的運(yùn)行參數(shù)，整合分析數(shù)據(jù)，找出不同點(diǎn)，并以此為依據(jù)制定繼電保護(hù)方案并執(zhí)行。

2.2 電力變壓器繼電保護(hù)工作特點(diǎn)

電力變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)具有以下幾個(gè)特點(diǎn)或優(yōu)勢(shì)：第一，變壓器繼電保護(hù)裝置具有可靠性的特點(diǎn)，繼電保護(hù)專職不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)，只有在需要繼電保護(hù)狀態(tài)下才會(huì)開始工作。在繼電保護(hù)裝置負(fù)責(zé)的范圍內(nèi)，還要發(fā)現(xiàn)電力變壓器出現(xiàn)故障，繼電保護(hù)立即啟動(dòng)，做出及時(shí)的反應(yīng)，從而可保證變電器的安全。第二，當(dāng)在繼電保護(hù)范圍內(nèi)電力變壓器出現(xiàn)故障或處于不正常運(yùn)行狀態(tài)下時(shí)，繼電保護(hù)會(huì)根據(jù)故障問題的不同而發(fā)出不同的指令，做出不同的反應(yīng)，具有靈敏性的特點(diǎn)。第三，在電力系統(tǒng)運(yùn)行中，利用共享的數(shù)據(jù)可有效解決變壓器運(yùn)行中存在的問題，還能通過數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)和遠(yuǎn)程監(jiān)控等方式保證繼電保護(hù)裝置正常運(yùn)行，為電力變壓器安全可靠地運(yùn)行提供保障。

3 電力變壓器繼電保護(hù)的基本構(gòu)成

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，在電力系統(tǒng)中，關(guān)于電力變壓器的繼電保護(hù)系統(tǒng)設(shè)置，目前已使用微機(jī)型的繼電保護(hù)系統(tǒng)，在微機(jī)型狀態(tài)下，變壓器繼電保護(hù)主要由電力系統(tǒng)信號(hào)采集電力系統(tǒng)信號(hào)處理和電力系統(tǒng)信號(hào)輸出三個(gè)部分組成。其中電力系統(tǒng)信號(hào)采集的作用是對(duì)電力系統(tǒng)內(nèi)所有電力數(shù)值進(jìn)行收集，在整理后將數(shù)據(jù)傳輸給電力系統(tǒng)繼電保護(hù)部分。電力系統(tǒng)信號(hào)處理指的是對(duì)電力系統(tǒng)信號(hào)采集部分采集到的信號(hào)數(shù)據(jù)進(jìn)行一定處理，并做好問題的分類和處理。信號(hào)傳輸部分的作用是將信號(hào)數(shù)據(jù)以精準(zhǔn)無誤的方式傳輸給電力系統(tǒng)，保證調(diào)節(jié)工作有效完成。

4 電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)優(yōu)化對(duì)策

4.1 差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

差動(dòng)保護(hù)裝置在設(shè)計(jì)時(shí)，手心必須保證縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)有效，也就是在電力變壓器并列運(yùn)行并且容量在6.3MVA以上，單獨(dú)運(yùn)行容量超過10MVA時(shí)采用該保護(hù)設(shè)計(jì)方式。為保證設(shè)計(jì)有效，比遜遵循電力變壓器低壓側(cè)和高壓側(cè)互感器環(huán)流接線的原則，高于330KV的高壓側(cè)應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)置在引出線部分。其次，應(yīng)根據(jù)變壓器和斷路器設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置數(shù)量如果在安裝斷路器的情況下，則應(yīng)在電力變壓器和發(fā)電機(jī)間安裝獨(dú)立的差動(dòng)保護(hù)裝置，如果還沒有設(shè)置斷路器，則應(yīng)根據(jù)電力變壓器容量確定要安裝的保護(hù)裝置數(shù)量。此外，在設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置中CT二次繞組時(shí)要注意：第一套差動(dòng)保護(hù)回路時(shí)要連接獨(dú)立的CT繞組，保證旁代切換，第二套差動(dòng)保護(hù)回路則應(yīng)在主變套管中接CT繞組，但是不用切換旁代。

4.2 瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)的作用是為了避免因?yàn)橛拖鋬?nèi)溫度的升高，使得絕緣材料遭到破壞，或變壓油出現(xiàn)氣體膨脹問題而導(dǎo)致爆炸的現(xiàn)象?，F(xiàn)階段大部分電力變壓器都安裝了繼電保護(hù)裝置，但是因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)裝置容易受到溫度和濕度等外部因素影響，所以會(huì)影響保護(hù)的實(shí)際效果。在設(shè)計(jì)中要注意和其他保護(hù)方式結(jié)合，提高保護(hù)的效率和質(zhì)量，保證電力變壓器繼電保護(hù)的可靠性。

4.3 過電流保護(hù)設(shè)計(jì)

過電流保護(hù)裝置的作用是在電力變壓器各側(cè)母線出現(xiàn)故障時(shí)起到一定的制約和保護(hù)作用。在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)不同的電壓側(cè)實(shí)際情況開展。一般而言，在變壓器低壓側(cè)采用的是三相式三卷變壓器，在中高壓側(cè)設(shè)置復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)裝置、間隙保護(hù)裝置和零序方向過電流保護(hù)，在低壓側(cè)采用復(fù)合電壓鎖閉過流保護(hù)。在設(shè)置復(fù)合電壓鎖閉過流保護(hù)時(shí)考慮到保護(hù)裝置元件復(fù)雜，所以電流元件一般要大于電力變壓器的額定電流，在低壓側(cè)還應(yīng)安裝一套低電壓鎖閉元件。

4.4 高壓變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)

過電流保護(hù)在高壓側(cè)的變壓器規(guī)定了低壓側(cè)母線的靈敏系數(shù)，過電流保護(hù)裝置則需要設(shè)置在變壓器高壓側(cè)斷路器和低壓側(cè)斷路器之間。當(dāng)?shù)蛪簜?cè)出現(xiàn)故障時(shí)，保護(hù)裝置則可以作為低壓側(cè)的后備保護(hù)或主保護(hù)。

5 結(jié)語

綜上所述，關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的有效性關(guān)系著電力系統(tǒng)繼電保護(hù)工作能否有效開展，關(guān)系著電力變壓器的穩(wěn)定可靠，從而對(duì)電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行產(chǎn)生影響。所以要根據(jù)實(shí)際電力工程情況做好電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和執(zhí)行，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和解決故障問題，保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

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作者簡介：趙亞鑫（1990-），男，河南商丘人，碩士研究生，工程師，研究方向：繼電保護(hù)。