關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的思考

程元帥　朱瑞輝

摘要：在改革開放的新時(shí)期，隨著我國經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，高新技術(shù)也是日漸進(jìn)步。對(duì)于社會(huì)發(fā)展的多樣化對(duì)電力領(lǐng)域的需求越來越高，在電網(wǎng)日漸復(fù)雜化的當(dāng)今社會(huì)，電力系統(tǒng)中的電力變壓器在日常的工作中也備受關(guān)注。但這一電力變壓器在實(shí)際的工作中必然會(huì)遇到各種問題，這些都會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來很大的危害。為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)的工作順利，避免造成的各種影響，確保正常的用電安全，加強(qiáng)對(duì)變壓器的繼電保護(hù)就有很重要的作用。所以，對(duì)于繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)和使用都要加強(qiáng)重視的程度。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;繼電保護(hù);變壓器;設(shè)計(jì)

引言

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我們國家電力工業(yè)水平也在飛速額運(yùn)轉(zhuǎn)中，電網(wǎng)的形式與日俱增，社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)密集程度也在不斷的增加，在整個(gè)的電氣系統(tǒng)中，電力變壓器機(jī)電設(shè)備是一種非常重要的電力設(shè)備設(shè)施，其自身負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)非常重要的轉(zhuǎn)換工作，因此電力變壓器很容易受到一些外界自然條件的影響，工作的期間很容易導(dǎo)致大量的變壓器受到損壞，為了保障用電的安全和可靠，一定要根據(jù)實(shí)際的工作情況做好電力變壓器的繼電保護(hù)裝置。

1電力變壓器繼電保護(hù)主要的工作原理

變壓器繼電保護(hù)裝置主要的工作原理指的就是在電力系統(tǒng)當(dāng)中，由于電力數(shù)值會(huì)產(chǎn)生一定的波動(dòng)，從而具有調(diào)節(jié)功能作用的裝置。電力變壓器繼電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)必須是安全可靠的，這也是為了確保電力系統(tǒng)正確運(yùn)行的基礎(chǔ)。當(dāng)然，電力系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)不同時(shí)，發(fā)揮出的保護(hù)作用也是不同的，在這種情況下，就必須要通過分析運(yùn)行參數(shù)找到具體的數(shù)據(jù)值，從而判斷繼電保護(hù)的運(yùn)行狀態(tài)。并且，準(zhǔn)確有效的參數(shù)也可以作為運(yùn)行依據(jù)，形成相應(yīng)的工作原理。如果繼電系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)處于正常狀態(tài)時(shí)，就可以先進(jìn)行測(cè)量。如果運(yùn)行狀態(tài)非正常時(shí)，那么就要先找到故障問題再進(jìn)行測(cè)量，對(duì)比其運(yùn)行的結(jié)果。

2電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障類型

一般情況下，我們將電力變壓器保護(hù)裝置的故障類型簡單的分為兩種類型，即為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障這兩種。一般來說，對(duì)于造成油箱內(nèi)部故障發(fā)生的主原因，是在變壓器的內(nèi)部相間短路、接地短路和鐵芯短路等問題引起的。由于發(fā)生在電力變壓器裝置系統(tǒng)內(nèi)部故障的出現(xiàn)幾率非常高，并且內(nèi)部故障的危險(xiǎn)系數(shù)較大，所以，當(dāng)內(nèi)部故障發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的較大電弧不僅會(huì)燒毀變壓器內(nèi)的絕緣部分，還會(huì)使變壓器內(nèi)部的大部分絕緣體在嚴(yán)重受熱情況下，產(chǎn)生大量的有毒氣體，容易導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的油箱發(fā)生爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅人身安全的事故，因此對(duì)于變壓器內(nèi)部的故障需要及時(shí)的對(duì)繼電保護(hù)裝置中進(jìn)行排查，避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。而一般油箱外部的故障發(fā)生的主要原因則是，變壓器自身的阻線與絕緣體相關(guān)的電路或接地?cái)嗑€的現(xiàn)象引起的。此外，對(duì)于電力變壓器繼電保護(hù)中不能夠正常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，需要我們從下面幾個(gè)方面進(jìn)行概括。首先，因?yàn)殡娏ψ儔浩魍獠烤€路短路造成的電流過大，或者是實(shí)際的變壓器負(fù)荷超載現(xiàn)象。其次，變壓器自身的油箱漏油會(huì)造成油面下降，導(dǎo)致在變壓器發(fā)生故障時(shí)不能夠及時(shí)的冷卻，而出現(xiàn)了溫度過高的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象無疑都會(huì)對(duì)變壓器自身內(nèi)部金屬設(shè)施造成嚴(yán)重的傷害，從而導(dǎo)致變壓器絕緣體的損壞，使得其后期事故不斷的發(fā)生。

3變壓器故障原因及繼電保護(hù)措施

3.1差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)主要包括比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)。正常運(yùn)行的情況下，三繞組變壓器三側(cè)電流向量之和為零，即iI2+ill2+illl2=0。如變壓器內(nèi)部短路時(shí)，差動(dòng)電流為Id=I1+I2+I3，也就是與各側(cè)短路電流之和。比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)的啟動(dòng)條件是一樣的：當(dāng)差動(dòng)電流Id大于電流起動(dòng)整定值Icdqd時(shí)啟動(dòng)元件動(dòng)作開放比率差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)。但是比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作條件是不同的，比率制動(dòng)差動(dòng)的動(dòng)作特性是：差動(dòng)電流動(dòng)作值隨制動(dòng)電流的增大而成某一比率的增大，而制動(dòng)電流的算法則是不同保護(hù)廠家也有不同，一般是變壓器三側(cè)電流絕對(duì)值之和再乘以一個(gè)系數(shù)。一般來說，比率制動(dòng)差動(dòng)保護(hù)要經(jīng)過TA飽和或斷線判別及勵(lì)磁涌流判別后才能出口。利用比率制動(dòng)的特性防止了區(qū)外故障時(shí)由于TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和造成保護(hù)誤動(dòng)，而區(qū)內(nèi)故障能可靠動(dòng)作。而差動(dòng)速斷保護(hù)的動(dòng)作條件則是當(dāng)任意一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作跳開變壓器各側(cè)開關(guān)。差動(dòng)速斷保護(hù)主要是為了在變壓器發(fā)生嚴(yán)重區(qū)內(nèi)故障時(shí)能夠快速切除故障，保障變壓器及電網(wǎng)的安全。

3.2瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

瓦斯的保護(hù)主要是通過氣體繼電保護(hù)器的作用實(shí)現(xiàn)的，通常情況下，瓦斯的保護(hù)主要是包含了斷路器跳閘方面保護(hù)的重瓦斯和在信號(hào)動(dòng)作保護(hù)方面的輕瓦斯。其中一種保護(hù)措施就是根據(jù)氣體的化學(xué)成分與數(shù)量等相關(guān)信息進(jìn)行故障性質(zhì)的分辨與原因的分析，這樣有利于相關(guān)的工作人員技術(shù)的注意到異常情況的發(fā)生，從而在最快的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行解決。另一種就是通過對(duì)氣體的速度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，再對(duì)自身的特點(diǎn)和成本的相關(guān)情況進(jìn)行分析，從而對(duì)出現(xiàn)問題的位置進(jìn)行相關(guān)的知道。而且在變壓器受到嚴(yán)重的損壞后可以將電源自動(dòng)的進(jìn)行切斷，做到對(duì)變壓器的保護(hù)。在變壓器的正常使用情況下，都是要符合三相對(duì)稱的，因此，如果在一個(gè)電流繼電器上運(yùn)用了保護(hù)裝置并進(jìn)行相應(yīng)的連接，之后便可以實(shí)現(xiàn)保護(hù)的作用。

3.3設(shè)計(jì)低壓變壓器在過電流時(shí)進(jìn)行保護(hù)裝置

一般情況下，如果是應(yīng)用三相式的變壓器時(shí)主要是在變壓器的低壓側(cè)，一旦在壓側(cè)出現(xiàn)短路時(shí)，或者是沒有發(fā)揮出阻抗保護(hù)時(shí)，那么就起不到保護(hù)的作用。所以，在所有相鄰元件的后備必須要達(dá)到保護(hù)的作用。如果發(fā)生這種問題時(shí)，可以在低壓側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)，也可以在高、中壓側(cè)安裝一個(gè)復(fù)合的電壓閉鎖過流保護(hù)。另外，在設(shè)計(jì)高壓變壓器保護(hù)裝置時(shí)，當(dāng)變壓器高壓側(cè)電流保護(hù)會(huì)對(duì)低壓側(cè)母線產(chǎn)生一定的靈敏度，所以，就可以對(duì)變壓器高壓側(cè)短路以及低壓側(cè)斷路器安裝一個(gè)保護(hù)裝置。一旦變壓器低壓側(cè)產(chǎn)生停運(yùn)問題以及發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)發(fā)生在開關(guān)和TA間出現(xiàn)非正常狀況，此時(shí)保護(hù)裝置則當(dāng)作變壓器低壓側(cè)母線后備保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用，也可以作為主保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。有一點(diǎn)我們也是可以忽略的，就是發(fā)生非金屬性短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)靈敏度不足的阻抗保護(hù)，或者是出現(xiàn)延時(shí)以及超時(shí)的問題發(fā)生。通過在對(duì)上述問題發(fā)生過程當(dāng)中，最好的解決方法就是在變壓器的高壓側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)裝置，可以安裝保護(hù)變壓器，也就是熱穩(wěn)定的反時(shí)限過流裝置。并且必須把這種設(shè)置的整定值要與變壓器的熱穩(wěn)定相適應(yīng)，除此之外，對(duì)變壓器低壓側(cè)也要進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，安裝一個(gè)電流保護(hù)裝置。

3.4復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)

復(fù)壓閉鎖方向過流保護(hù)主要作為變壓器相間故障的后備保護(hù)。其主要原理就是在過流保護(hù)的基礎(chǔ)上增加復(fù)壓閉鎖的功能，以防止在變壓器過載的情況下引起保護(hù)誤動(dòng)作。復(fù)壓閉鎖元件則主要由一個(gè)低壓元件和一個(gè)負(fù)序元件通過或的關(guān)系構(gòu)成，即只要低壓元件或負(fù)序元件的其中一個(gè)動(dòng)作即可開放復(fù)壓過流保護(hù)，在這個(gè)情況下只要電流達(dá)到動(dòng)作值即可動(dòng)作出口。

結(jié)語

由于電力變壓器會(huì)受到外接負(fù)荷的影響，所以，在工作當(dāng)中就會(huì)出現(xiàn)很多問題，發(fā)生故障，對(duì)電力系統(tǒng)產(chǎn)生不穩(wěn)定的作用，對(duì)變壓器造成很嚴(yán)重的損壞。在以上討論中我們可以看出，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器繼電保護(hù)有著非常重要的作用。在設(shè)計(jì)繼電保護(hù)時(shí)必須要掌握要點(diǎn)，如果在其中還存在哪些問題應(yīng)及時(shí)處理，確保電力系統(tǒng)可以穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)

[1]甄曉晨，陶順，肖湘寧，周雙亞.電壓暫降的工廠級(jí)經(jīng)濟(jì)損失評(píng)估模型研究[J].電力系統(tǒng)保護(hù)與控制，2013（12）.

[2]汪克亮，楊寶臣，楊力.基于環(huán)境效應(yīng)的中國能源效率與節(jié)能減排潛力分析[J].管理評(píng)論，2012（08）.