500kV電力變壓器繼電保護(hù)問題探析

荀浩

摘要：當(dāng)前，大多數(shù)發(fā)電廠均采用500kV一級(jí)升高電壓向系統(tǒng)進(jìn)行供電。500kV變壓器作為電力系統(tǒng)中樞紐變電站的主設(shè)備，其運(yùn)行狀況是否良好，不但直接關(guān)系到系統(tǒng)供電的可靠性，同時(shí)也會(huì)給整個(gè)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來相當(dāng)程度的影響。為避免—旦停運(yùn)給整個(gè)電網(wǎng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)也為了更好地實(shí)現(xiàn)電力企業(yè)的發(fā)展與建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)常見問題的探究具有極為重要的研究意義。

關(guān)鍵詞：500kV;電力變壓器：繼電保護(hù)

1 500kV電力變壓器的繼電保護(hù)裝置概述

繼電保護(hù)裝置能夠在電力系統(tǒng)及其元件出現(xiàn)故障問題時(shí)，及時(shí)檢測(cè)到故障并立即觸發(fā)報(bào)警信號(hào)，再由控制系統(tǒng)接收?qǐng)?bào)警信號(hào)并進(jìn)行保護(hù)裝置動(dòng)作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)故障問題的有效排除，確保系統(tǒng)的正常運(yùn)行。一般來說，繼電保護(hù)裝置的基本性能主要有靈敏性、可靠性、快速性和選擇性等幾種。其中，靈敏性一般是采用靈敏系數(shù)來加以表示的，裝置靈敏系數(shù)越高，則其反應(yīng)故障的能力也越好;可靠性是表現(xiàn)在繼電保護(hù)過程中，裝置不會(huì)發(fā)生拒動(dòng)作;快速性體現(xiàn)在裝置消除異常與故障問題的時(shí)間問題上;而選擇性則是在可能的最小的區(qū)間內(nèi)切除故障，以確保設(shè)備供電的正常。在供電系統(tǒng)當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置在檢測(cè)系統(tǒng)運(yùn)行情況、控制斷路器工作以及記錄故障問題等方面，有著極為重要的作用。

2 500kV電力變壓器繼電保護(hù)的相關(guān)問題分析

2.1 500kV電力變壓器的常見繼電保護(hù)問題

①瓦斯保護(hù)。在500kV電力變壓器的繼電保護(hù)中，往往容易因變壓器在濾油、加油時(shí)未將內(nèi)部空氣及時(shí)排出，而導(dǎo)致變壓器運(yùn)行過程中油溫升高將空氣逐步排出，引起瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。同時(shí)，受到500kV電力變壓器穿越性短路的影響，也易于造成瓦斯保護(hù)信號(hào)動(dòng)作。另外，由于內(nèi)部嚴(yán)重故障、油位迅速下降等，也容易引起瓦斯保護(hù)動(dòng)作及跳閘。

②差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)主要是通過對(duì)500kV電力變壓器的高壓側(cè)和低壓側(cè)電流大小及相位差別加以利用，從而實(shí)現(xiàn)保護(hù)。由于差動(dòng)保護(hù)靈敏度相對(duì)較高，能夠無延時(shí)對(duì)各種故障做出選擇性的準(zhǔn)確切除，且又具有選擇性好、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單以及區(qū)分故障性能好等特點(diǎn)，使得差動(dòng)保護(hù)在當(dāng)前大多數(shù)電路保護(hù)中受到廣泛應(yīng)用。

③過勵(lì)磁保護(hù)。在500kV電力變壓器的工作過程中，若在其高壓側(cè)出現(xiàn)500kV的高壓，那么此期間變壓器的磁密度會(huì)接近飽和狀態(tài)，此時(shí)如果有頻率降低、電壓升高等情況出現(xiàn)，將很容易導(dǎo)致變壓器發(fā)生過勵(lì)磁現(xiàn)象。過勵(lì)磁保護(hù)便是基于此原理來反映過勵(lì)磁引起的過電流，以延長變壓器使用壽命。

④過電流保護(hù)。電力變壓器過電流保護(hù)作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)的后備，通常可以根據(jù)變壓器的容量以及短路電流的不同情況，進(jìn)行過電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)以及負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)等。其中，過電流保護(hù)常用于降壓變壓器;復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)通常是在升壓變壓器，或是在過電流保護(hù)的靈敏度不夠等情況下方才采用;而負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)，則在63MV—A及以上大容量升壓變壓器，以及系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器較為常用。

2.2 500kV電力變壓器常見故障

一般來說，500kV電力變壓器的常見故障類型主要有兩類，即油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障，常見的有高、低壓側(cè)繞組間的相間短路，輕微匝間短路、中性點(diǎn)接地系統(tǒng)的側(cè)繞組處單相接地短路，鐵芯繞損燒壞等故障。電力變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，往往會(huì)產(chǎn)生一些電流及電弧，給繞組絕緣、鐵芯等造成損壞，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)棺儔浩饔褪軣岱纸獯罅繗怏w，引起爆炸。為此，需要繼電保護(hù)及時(shí)、有效地對(duì)這些內(nèi)部故障予以切除。油箱外部故障，最常見的有絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路、接地短路等。

3 500kV電力變壓器繼電保護(hù)問題的解決對(duì)策

為了使500kV電力變壓器的正常、穩(wěn)定運(yùn)行，保障系統(tǒng)供電的可靠性和整個(gè)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性，并盡最大限度避免一旦停運(yùn)給整個(gè)電網(wǎng)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失，可以考慮從以下幾個(gè)步驟對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)問題進(jìn)行有效、徹底解決。

3.1利用微機(jī)及相關(guān)信息，處理繼電保護(hù)故障

首先，應(yīng)對(duì)微機(jī)提供的故障信息加以充分利用，以排除簡(jiǎn)單的繼電保護(hù)故障;其次，應(yīng)重視對(duì)人為故障的處理，例如在有些繼電保護(hù)故障發(fā)生后，單從現(xiàn)場(chǎng)的信號(hào)指示并無法找到發(fā)生故障的原因，可能與工作人員的重視程度不夠、措施不力有關(guān)，對(duì)于這種情況，需要如實(shí)反映，以便分析和避免浪費(fèi)時(shí)間。另外，還應(yīng)重視對(duì)故障錄波和事件記錄的充分利用，包括微機(jī)事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號(hào)等。通過這些記錄，能夠?qū)σ?、二次系統(tǒng)進(jìn)行全面檢查，此時(shí)若發(fā)現(xiàn)繼電保護(hù)正確動(dòng)作是由一次系統(tǒng)故障所致，則可判斷不存在繼電保護(hù)故障處理的問題;若發(fā)現(xiàn)故障主要出在繼電保護(hù)上，則應(yīng)該盡可能維持原狀，做好故障記錄，通過制定相應(yīng)的故障處理計(jì)劃后再進(jìn)行故障處理。

3.2合理應(yīng)用檢查方法

在變壓器繼電保護(hù)出現(xiàn)誤動(dòng)時(shí)，可采用逆序檢查法，從故障發(fā)生的結(jié)果出發(fā)，逐級(jí)往前查找微機(jī)事件記錄及故障錄波等;在出現(xiàn)拒動(dòng)時(shí)，可采用順序檢查法，通過外部檢查一絕緣檢測(cè)一定值檢查一電源性能測(cè)試一保護(hù)性能檢查的順序，進(jìn)行檢驗(yàn)調(diào)試。另外，在檢查繼電保護(hù)裝置的動(dòng)作邏輯和動(dòng)作時(shí)間時(shí)，還可應(yīng)用整組試驗(yàn)法來進(jìn)行。通過短時(shí)間內(nèi)再現(xiàn)故障的方式，來判斷繼電保護(hù)發(fā)生故障的原因并加以解決。

3.3繼電保護(hù)常見故障的解決

結(jié)合瓦斯故障的處理方式來看，在發(fā)生瓦斯保護(hù)動(dòng)作時(shí)，可通過復(fù)歸音響，密切監(jiān)視變壓器電流、電壓及溫度，檢查直流系統(tǒng)絕緣接地情況以及二次回路是否存在故障等來排除故障。若檢查發(fā)現(xiàn)瓦斯繼電器內(nèi)存在氧化，則應(yīng)即刻排出瓦斯繼電器的氣體，同時(shí)收集并檢查氣體，若氣體無色、無臭且不可燃，則變壓器仍可繼續(xù)運(yùn)行;若氣體為白色、淡黃色，并帶刺激味或?yàn)榛液谏铱扇?，則說明變壓器內(nèi)部發(fā)生故障，需要取油樣化驗(yàn)其閃點(diǎn)，若其閃點(diǎn)較前次低于5℃以上時(shí)，應(yīng)停運(yùn)變壓器，并聯(lián)系檢修進(jìn)行內(nèi)部檢查。

另外，結(jié)合差動(dòng)保護(hù)故障的排除方法來看，可以為新安裝的變壓器進(jìn)行5次空投變壓器試驗(yàn)，以測(cè)試差動(dòng)保護(hù)能夠躲過勵(lì)磁涌流，并檢查TA回路接線是否正確，同時(shí)進(jìn)行差壓和差流測(cè)試等。例如在接線錯(cuò)誤所致誤動(dòng)時(shí)，首先，應(yīng)對(duì)變壓器TA進(jìn)行極性試驗(yàn)和一次通流試驗(yàn)，以檢查其變比和二次回路的完好性，其次，應(yīng)對(duì)電纜線、屏內(nèi)二次接線等加以檢查，以確保二次回路的絕緣性良好。此外，還應(yīng)對(duì)TA二次回路的接地點(diǎn)進(jìn)行檢查，以確保其在保護(hù)屏內(nèi)，且僅有一點(diǎn)接地。

結(jié)語：

繼電保護(hù)是保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定運(yùn)行的重要裝置。本研究對(duì)500kV電力變壓器繼電保護(hù)的相關(guān)問題以及電力變壓器常見故障進(jìn)行探討，可以看出，電力變壓器繼電保護(hù)問題的處理，除了可以利用微機(jī)及相關(guān)信息處理之外，還可通過合理正確利用檢查方法和針對(duì)性處理等方式加以解決，從而提高繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作可行性，減少故障問題的發(fā)生。另外，在500kV電力變壓器繼電保護(hù)中應(yīng)用差動(dòng)保護(hù)，還能夠較為全面顧及到電力變壓器內(nèi)外部故障，進(jìn)一步保障電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定運(yùn)行。

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