淺談繼電保護(hù)技術(shù)在電力變壓器故障中的應(yīng)用

王富民 曹成

摘要：在電力系統(tǒng)的運(yùn)行過程中，變壓器是十分關(guān)鍵的部分，如果出現(xiàn)故障，將會(huì)直接影響整個(gè)電力系統(tǒng)的安全性。本文就對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)在電力變壓器故障中的應(yīng)用措施進(jìn)行探討。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù);電力;變壓器;故障

變壓器是電力系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行的質(zhì)量對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)具有重要的影響。當(dāng)變壓器發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置拒動(dòng)或者不能快速切除故障，可能造成變壓器不同程度的損壞，甚至燒毀。針對(duì)變壓器出現(xiàn)的的大部分故障類型，目前都有較完善的保護(hù)措施。

1、電力變壓器繼電保護(hù)裝置的基本含義

電力變壓器繼電保護(hù)裝置的主要作用是確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，給予用戶提供可靠和安全的供電服務(wù)，其中電力變壓器繼電保護(hù)的主要功能有以下幾點(diǎn)。（1）一旦電力變壓器系統(tǒng)產(chǎn)生動(dòng)作信號(hào)或者故障信息就能夠快速做出回應(yīng)，確保繼電保護(hù)功能和設(shè)計(jì)能力能夠充分發(fā)揮出來。（2）若是變壓器產(chǎn)生異常問題或者故障問題時(shí)，能夠迅速命令繼電保護(hù)動(dòng)作將電力變壓器切點(diǎn)，并隔離線路異常問題和故障問題，減少故障事故帶來的影響。（3）電力變壓器繼電保護(hù)能夠減少異常問題或者故障問題帶來的經(jīng)濟(jì)損失，確保電網(wǎng)和電力變壓器運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和穩(wěn)定性。電力變壓器繼電保護(hù)裝置主要具有四種性能，即靈敏、快速、可靠以及選擇等多種性質(zhì)。其中靈敏性是指繼電保護(hù)對(duì)于設(shè)備設(shè)定的動(dòng)作故障和相關(guān)異常情況能夠及時(shí)可靠的完成中斷動(dòng)作。而繼電保護(hù)裝置的快速性則是指設(shè)備在發(fā)生故障時(shí)能夠以最快的速度促使斷路器跳閘，從而斷開故障，終止異常狀態(tài)。繼電保護(hù)裝置的可靠性則主要?jiǎng)澐譃閮煞N形式，即可信賴性和安全性，其中可信賴性是指繼電保護(hù)在正常動(dòng)作過程中出現(xiàn)異?；蛘吖收蠒r(shí)，能夠及時(shí)準(zhǔn)確的完成既定動(dòng)作，安全性是要求繼電保護(hù)在非設(shè)計(jì)狀態(tài)下，能夠立即停止動(dòng)作，從而將損失降至最低。

2、變壓器設(shè)備的繼電保護(hù)配置

2.1負(fù)荷保護(hù)和過電流保護(hù)

過負(fù)荷故障指的是因超定額負(fù)荷引起的故障，出現(xiàn)過負(fù)荷故障時(shí)如果三相對(duì)稱仍可繼續(xù)運(yùn)行比較短的一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)繼電保護(hù)會(huì)檢測(cè)到故障信號(hào)并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)做出過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)。在裝配過負(fù)荷保護(hù)時(shí)需按變壓器實(shí)際型號(hào)和負(fù)荷狀況選擇安裝方式，對(duì)于雙繞組變壓器，降壓式需安裝于高壓側(cè)，升壓式需安裝于發(fā)電機(jī)一側(cè)，而三繞組變壓器（直接帶負(fù)荷）還需配置負(fù)荷檢測(cè)以及電流互感裝置。過電流指的是超載流量引起的短路、過載故障。

2.2瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是以氣體反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行的繼電保護(hù)，多用于大中型的油浸式變壓器繼電保護(hù)中，包括重瓦斯保護(hù)和輕瓦斯保護(hù)兩種。前者在二次回路故障或者油面驟然急劇下降狀態(tài)自動(dòng)跳閘保護(hù)裝置，后者則在發(fā)現(xiàn)故障瞬間發(fā)出警報(bào)。瓦斯保護(hù)具有高靈敏度、低成本的優(yōu)點(diǎn)，不過該保護(hù)裝置只能用于變壓器內(nèi)部的故障保護(hù)反應(yīng)，不能對(duì)外部故障做出保護(hù)反應(yīng)。

2.3差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)分為橫差保護(hù)和縱差保護(hù)兩種形式，前者設(shè)計(jì)原理為循環(huán)電流原理，依照設(shè)備電流過差判斷故障，如電流過差為0則無需啟動(dòng)保護(hù)，如出現(xiàn)電流分流等故障則電流過差會(huì)增大，超出定值時(shí)立刻啟動(dòng)保護(hù)將變壓器與電網(wǎng)系統(tǒng)斷開，從而控制故障的影響范圍;后者主要用于變壓器設(shè)備內(nèi)部的繞組保護(hù)反應(yīng)，包括絕緣保護(hù)管套的單相接地、中性點(diǎn)接地和相間短路等故障。

2.4后備保護(hù)

后備保護(hù)指的是主保護(hù)裝置的備用保護(hù)裝置，主保護(hù)在電力回路發(fā)生故障時(shí)會(huì)在故障瞬間斷開回路元件，但是當(dāng)主保護(hù)受到其他原因的影響沒有瞬間做出保護(hù)，另外一個(gè)保護(hù)即后備保護(hù)就會(huì)在接下來較短的時(shí)間內(nèi)斷開故障回路，做出保護(hù)反應(yīng)。

3、繼電保護(hù)技術(shù)改進(jìn)措施

3.1變壓器瓦斯故障排除

變壓器出現(xiàn)瓦斯保護(hù)方面上的故障問題應(yīng)該從變壓器系統(tǒng)檢測(cè)方面開始，重點(diǎn)多瓦斯保護(hù)信號(hào)進(jìn)行檢查對(duì)瓦斯保護(hù)動(dòng)作之間的關(guān)系進(jìn)行檢查，確定瓦斯保護(hù)故障的根本原因和故障所在，變壓器瓦斯保護(hù)強(qiáng)化的基礎(chǔ)上，預(yù)防誤動(dòng)作對(duì)瓦斯保護(hù)之間產(chǎn)生的影響，變壓器在瓦斯保護(hù)動(dòng)作產(chǎn)生之后要立即對(duì)變壓器氣體和油體進(jìn)行色譜分析，及時(shí)確定變壓器瓦斯保護(hù)故障類型和原因，變壓器瓦斯保護(hù)設(shè)備進(jìn)行檢修和內(nèi)部結(jié)構(gòu)調(diào)整來確定變壓器瓦斯保護(hù)的準(zhǔn)確性和有效性。

3.2變壓器繞組故障排除

根據(jù)變壓器繞組運(yùn)行特點(diǎn)和系統(tǒng)規(guī)律對(duì)其進(jìn)行合理規(guī)劃之后，控制變壓器運(yùn)行時(shí)間，避免變壓器出現(xiàn)繞組長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行和超負(fù)荷運(yùn)行產(chǎn)生的加快繞組惡化和絕緣體惡化的速度問題。根據(jù)變壓器生產(chǎn)制造和運(yùn)行檢修等實(shí)際工作要求，建立目的性強(qiáng)烈的防范變壓器繞組運(yùn)行故障意識(shí)，做好變壓器繞組的檢查修理和維護(hù)工作，做好對(duì)變壓器繞組故障的防范和處理工作，及時(shí)解決繞組的故障問題。

3.3變壓器油位油溫油質(zhì)故障排除

值班人員應(yīng)該時(shí)常對(duì)油位上升或者是下降變化進(jìn)行檢查，油位過低時(shí)需要檢查其原因采取相關(guān)解決措施，油位過高時(shí)將油箱內(nèi)的油適當(dāng)放出部分來保證變壓器安全穩(wěn)定的運(yùn)行。變壓器在運(yùn)行過程中出現(xiàn)油溫過高過熱現(xiàn)象，應(yīng)該立刻對(duì)變壓器油溫冷卻裝置進(jìn)行常規(guī)檢查來確保其是否正常運(yùn)行，檢查變壓器是否存在超負(fù)荷或者是長(zhǎng)時(shí)間高溫運(yùn)行，從而來采取相關(guān)預(yù)防措施和解決措施。如果不能直接對(duì)變壓器立即采取降溫處理措施，應(yīng)該及時(shí)采取切斷電源的方法，進(jìn)一步對(duì)問題故障進(jìn)行確定和排除。

3.4變壓器實(shí)際需要考慮問題和措施

主變電壓出現(xiàn)高壓保護(hù)之后，應(yīng)該增加一和門的電路，低壓側(cè)斷路器運(yùn)行斷開時(shí)，高壓側(cè)電流會(huì)逐漸達(dá)到規(guī)定值，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)高壓側(cè)的邏輯電路就會(huì)跳開，在變壓器實(shí)際使用過程中會(huì)由于運(yùn)行方式的差別，差動(dòng)保護(hù)裝置和技術(shù)的判斷也會(huì)出現(xiàn)不同，這就不需要具有針對(duì)性的對(duì)其進(jìn)行分析。在兩圈變化之后，低壓側(cè)需要將斷路器關(guān)閉之后進(jìn)行檢查修理工作，此時(shí)高壓側(cè)斷路器和主變運(yùn)行時(shí)，為了保證低壓側(cè)位置不變高壓側(cè)斷路器就會(huì)頻繁啟動(dòng)，此時(shí)應(yīng)該裝設(shè)一款低壓側(cè)斷路器裝置輸入板，安裝后利用低壓側(cè)和高壓側(cè)來防止外界環(huán)境干擾，低壓側(cè)熱設(shè)備應(yīng)用應(yīng)該在運(yùn)行后及時(shí)將斷路器裝置數(shù)據(jù)輸入位置輸入板中。

4、繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)當(dāng)重視的問題和應(yīng)對(duì)措施

在兩圈的變壓器中，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的開關(guān)斷路器進(jìn)行檢修或者處于冷備用時(shí)期時(shí)，高壓側(cè)的斷路器和主變正常運(yùn)行狀況下，為了避免低壓側(cè)斷路器的位置發(fā)生變化而導(dǎo)致的高壓側(cè)保護(hù)動(dòng)作頻繁啟動(dòng)，最好在低壓側(cè)的斷路器部位設(shè)置一塊輸入壓板，斷開防止干擾。如果低壓側(cè)的開關(guān)處于正常運(yùn)行或者熱備用的狀態(tài)時(shí)，要及時(shí)放置好此輸入壓板。在三圈的變壓器中，會(huì)出現(xiàn)與兩圈變壓器相同的問題，除此之外，還要注意到高、中、低壓側(cè)的斷路器正常運(yùn)行但是低、中壓側(cè)的斷路器處于熱備用的狀態(tài)情況下，很大程度上會(huì)出現(xiàn)中、低壓側(cè)的線路短路，從而導(dǎo)致高壓側(cè)啟動(dòng)過電流保護(hù)動(dòng)作，在低、中壓側(cè)的斷路器發(fā)生斷開的位置出現(xiàn)高、中、低壓側(cè)斷路器跳開的現(xiàn)象出現(xiàn)，因此，要充分關(guān)注各種動(dòng)作時(shí)限的相互配合。對(duì)于三圈變壓器，一般采用改變中、低壓側(cè)的接線和保護(hù)邏輯等方法，盡量避免出現(xiàn)上述情況。

5、結(jié)語

在電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行中，變壓器起著至關(guān)重要的作用，但是后者受到環(huán)境條件、污垢淤積、絕緣保護(hù)損壞、設(shè)備老化等外部或內(nèi)部因素的影響，存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)，而繼電保護(hù)可將變壓器故障風(fēng)險(xiǎn)及損失控制在最小的范圍內(nèi)。對(duì)此應(yīng)深入研究了解變壓器中的繼電保護(hù)裝置及其保護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的作用，提高變壓器和電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定和可靠。

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