配電變壓器繼電保護設計探討

童為為 王寧寧 詹志宏 蔣小莉 劉忠 姚洋

摘要：在整個配電變壓器運行中，繼電保護設計是否科學合理將直接對整個電力系統(tǒng)的安全高效運行帶來影響，所以為了確保繼電保護設計的科學合理性，作為新時期背景下的繼電保護設計人員，必須切實掌握其設計內容，在日常工作中切實加強有關專業(yè)技術知識的學習，盡可能地確保配電變壓器的繼電保護設計的科學性，從而采取有效的設計措施，切實掌握其設計要點，尤其是應加強差動保護設計工作的開展，才能更好地強化瓦斯保護設計和過流保護設計，從而最大化的確保配電變壓器運行的高效性，提高電力服務水平。

關鍵詞：配電變壓器;繼電保護;設計

1 設計原則

在整個配電系統(tǒng)運行時，一旦系統(tǒng)出現故障和出現異常，整個繼電保護裝置需要在最短的時間內和最小的區(qū)域內進行保護動作，自動地從系統(tǒng)中切除設備的故障，亦或是能將報警信號發(fā)給值班人員，值班人員就能結合所發(fā)出的報警信號將故障排除，從而將減少其給設備及相鄰地區(qū)的供電帶來影響。所以在對配電變壓器進行繼電保護設計時，應切實掌握其設計內容：

一是對≥6.3MV.A的工作變壓器和并列運行變壓器而言，≥10MV.A的備用變壓器和單獨運行變壓器而言，≥20MV.A的變壓器但是用電流速斷保護的靈敏性較差時，均應設置差動保護裝置，而若變壓器的高壓側電壓是330KV時，應設置雙重差動保護裝置。

二是變壓器的油箱內部故障時，因為故障點的電弧和電流帶來的作用，導致變壓器油和其它的絕緣材料由于局部受熱分解形成的氣體，并直接從油箱的流向往油枕流出，一點故障較為嚴重，油就會快速的膨脹，同時生成諸多氣體，這就會出現劇烈氣體并夾雜著油，所以必須加強瓦斯保護裝置的安裝。

三是當變壓器因外部相間短路導致變壓器出現過流的情況時，應緊密結合變壓器的容量及其運行的情況以及變壓器靈敏度的要求，應盡可能地采取過電流保護[1]。

2 繼電保護的工作原理

在電力系統(tǒng)中，出現電力故障時，電壓與電流就會發(fā)生轉變，相位角就會變化，這樣電壓就會有所下降，如果電壓下降的太多，電力系統(tǒng)中電力設備的運行參數也會隨之改變，如果所變化的設備參數已經遠遠超過設備所能承受的范圍，這樣就會給繼電保護裝置提供指示，繼電保護裝置就會及時切斷故障電源，電力系統(tǒng)中的電力變壓器就會停止供電，可以在很大程度上減少設備的損壞，還可以及時查找故障點，以便工作人員維修。

3 繼電保護的特點

3.1 可靠性高

繼電保護由于配置合理、質量技術性能優(yōu)良及正常的運行維護與管理，因而具有較高的可靠性。在繼電保護系統(tǒng)中，信息管理技術運用了方法庫與數據倉庫，有利于系統(tǒng)的維護和升級。在運行過程中，與傳統(tǒng)的分散式傳輸不同，信息管理系統(tǒng)運用了集中運輸的方式，即集中于網絡中心的數據庫和規(guī)則庫，即使某個客戶的工作站出現故障，對整個信息系統(tǒng)的正常運行不會造成影響，從而保障了保護系統(tǒng)安全、可靠性能。

3.2 實用性強

由于繼電保護裝置在電力系統(tǒng)中可以快速將各部分的數據信息進行聯網，這樣就可以實現信息資源共享，可以大大節(jié)省人力、物力，提高工作人員的工作效率。這樣工作人員在操作過程中只需要對繼電保護系統(tǒng)進行操作就可以，能夠有效確保電力設施的正常運行，具有較強的實用性。

3.3 實現遠程監(jiān)控

由于在傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中沒有繼電保護裝置，所以任何故障都需要工作人員人工去排除，但是繼電保護安裝后，就可以通過其中的遠程監(jiān)控系統(tǒng)，對整個供電系統(tǒng)進行排查，可以確保供電系統(tǒng)的安全運行。

4 配電變壓器的保護方式

4.1 配電變壓器瓦斯保護

瓦斯保護又稱為氣體繼電保護，主要反映內部故障和油面情況，是變壓器的主要保護措施。在正常運行時，瓦斯保護的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡錘的作用下，輕瓦斯觸點與重瓦斯觸點是分開的。當變壓器油箱內部出現問題時，變壓器油及其他絕緣材料在故障點電流和電弧的作用下迅速發(fā)熱并產生氣體;當故障較為嚴重時，油箱內存在大量的氣體，氣體流和油流迅速穿過聯通管，進而沖向油枕的上部，由于壓強增大，導致繼電器內部的油面降低，兩個觸點接觸，就會起動瓦斯保護，使繼電器跳閘。

瓦斯保護動作后，可進一步觀察油箱內情況，并加以分析，判斷是何種故障。瓦斯保護的優(yōu)點在于具有可靠性、靈敏性及速動性，局限性在于只能反映出油箱內部故障，并且受外界的影響因素大，需要設置過電流保護等后備保護。

4.2 配電變壓器縱聯差動保護

縱聯差動保護是反應被保護變壓器各端流入和流m電流的相量差。由于配電變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱聯差動保護的正確工作，就必須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得在正常運行和外部故障時，兩個二次電流相等。在保護范圍內故障時，流入差回路的電流為短路點的短路電流的二次值，保護動作?？v聯差動保護動作后，跳開變壓器兩側斷路器。由此可知，要實現變壓器的縱差動保護，就必須適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與送電線路的縱差動保護不同的。

配電變壓器繼電保護的實現和配電網的安全、穩(wěn)定、經濟運行是堅強電網建設的重要內容之一。作為供配電環(huán)節(jié)的重要設備組件，無論是城市低壓配電網變壓器，還是工業(yè)用戶供用電網配電變壓器，其運行的經濟性和保護的可靠性、便捷性，都是相關企業(yè)和用戶實現安全生產和節(jié)能減排目標的前提條件。

4.3 過電流保護

過電流保護主要用于后備保護，對瓦斯保護或者差動保護起援助性的作用，主要反應外部相間短路引起的過電流。根據系統(tǒng)短路電流和變壓器容量、變壓器型號的不同，所采用的過電流保護方式也不同，例如：復合電壓起動、負序電流及單相式低電壓起動。而為了使得電力變壓器實現一定的靈敏性和選擇性，我們還可以根據變壓器的實際情況采用阻抗。

4.4? 過勵磁保護

當電力變壓器的高壓側達到500 kV時，其額定磁密接近于飽和狀態(tài)，頻率降低或電壓升高時都有可能引起變壓器過勵磁。運用過勵磁保護，就可以有效防止出現過勵磁導致的過電流，可以有效避免變壓器絕緣老化、劣化，對于延長變壓器的使用壽命具有一定的作用。

4.5 過負荷保護

過負荷保護主要運用于正常運行時的過負荷情況。尤其是對于400 kVA及以上的變壓器，需要考慮過負荷可能的情況裝設過負荷保護裝置，通常動作于信號。一般情況下，變壓器的過負荷通常都是三相對稱的，因而，只要在一相上接入過負荷保護，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護。過負荷保護裝置要裝設在主電源側。

5 低壓配電變壓器保護系統(tǒng)的重要作用

當前的變壓器保護設置過于單一，難以對變壓器運行狀態(tài)的各個方面進行監(jiān)控，而監(jiān)控的數據往往又不具有較高的精確性，影響了供電所工作人員對變壓器運行實況的分析。而經過設計后的低壓配電變壓器保護系統(tǒng)不僅做到了保護范圍廣、數據精確度高，而且能夠通過智能化系統(tǒng)將監(jiān)控數據遠程傳送到供電所，這樣就給供電所的工作帶來了極大的便利，工作人員可以通過計算機，對各變壓器的運行狀況進行監(jiān)控。該保護系統(tǒng)對電流干擾的抵抗能力強，不易受到溫度和濕度的影響，非常適合變壓器的安裝環(huán)境。一旦遭遇雷雨天氣，該保護系統(tǒng)也不容易受到雷擊的破壞，具有較高的實用性。

6 結語

配電變壓器的繼電保護是一項系統(tǒng)而又復雜的工作，所以為了確保整個電力系統(tǒng)安全高效的運行，著力提高電力服務水平，就必須加強對配電變壓器中繼電保護設計工作的探討，才能更好地促進電網穩(wěn)定高效、安全經濟的運行。

參考文獻 ：

[1]陳良杰.對電力變壓器繼電保護設計的探討[J].通訊世界，2014，24：210-211.

[2]周海鯤.配電變壓器繼電保護設計[J].中國新通信，2015，09：123.

[3]周帆.關于配電變壓器的繼電保護的探討[J].科技創(chuàng)新與應用，2012，16：