電力變壓器的繼電保護(hù)技術(shù)的應(yīng)用實(shí)踐

田琨

摘要：我國人口眾多，各項(xiàng)社會(huì)生產(chǎn)總量大，對(duì)電力的需求較大。然而電力資源的生產(chǎn)涉及到眾多復(fù)雜的技術(shù)，配電系統(tǒng)的正常運(yùn)作也需要大量器械設(shè)備的輔助。為了保障供電的穩(wěn)定性，給用戶提供滿意的服務(wù)，緩解目前的用電壓力，電力企業(yè)需要對(duì)各方面進(jìn)行優(yōu)化升級(jí)。電力變壓器在配電系統(tǒng)中是使用最普遍的零件之一，其功能的發(fā)揮情況與配電系統(tǒng)的運(yùn)作息息相關(guān)。因此，對(duì)電力變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)是很有必要的，能夠消除很多不必要的麻煩，將配電系統(tǒng)發(fā)生故障的概率控制在較低的水平內(nèi)。可見對(duì)電力變壓器的繼電保護(hù)技術(shù)進(jìn)行研究，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)電力資源的有效利用，使電力企業(yè)獲得理想的經(jīng)濟(jì)效益。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;繼電保護(hù);應(yīng)用

繼電保護(hù)是一整套設(shè)備， 從互感器二次回路、經(jīng)繼電保護(hù)裝置到斷路器跳閘線圈， 具體包括設(shè)計(jì)、整定、配置、調(diào)試幾方面技術(shù)內(nèi)容。由測(cè)量部分、邏輯部分及執(zhí)行部分共同構(gòu)成了繼電保護(hù)， 邏輯信號(hào)經(jīng)測(cè)量有關(guān)電氣量， 再經(jīng)適當(dāng)處理后給出， 負(fù)責(zé)對(duì)保護(hù)裝置是否該動(dòng)作進(jìn)行判斷;使保護(hù)裝置依據(jù)一定邏輯關(guān)系， 確定是否跳閘或發(fā)出信號(hào)使斷路器， 這是邏輯部門的任務(wù);執(zhí)行部門則是將保護(hù)裝置承擔(dān)的任務(wù)全部完成。

1 電力變壓器繼電保護(hù)的作用

1.1 瓦斯保護(hù)的作用

變壓器繼電保護(hù)主要有三種，首先介紹瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)具有比較完備的系統(tǒng)，其操作原理是：電力變壓器內(nèi)部油面在正常運(yùn)作情況下是不會(huì)有太大漲落的，一旦其出現(xiàn)故障，后面高度可能會(huì)出現(xiàn)驟降的情況。瓦斯系統(tǒng)能夠感知油面下降的速度，并進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果檢測(cè)到速度不在合理的范圍內(nèi)，瓦斯系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)預(yù)警。接下來瓦斯系統(tǒng)還會(huì)根據(jù)實(shí)際情況做出合理的反饋，不同瓦斯類型反饋的方式和內(nèi)容之間存在一定差異。對(duì)于重瓦斯而言，如果變壓器內(nèi)部的氣壓升高超過了規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)將會(huì)自動(dòng)跳閘，停止變壓器的工作。而對(duì)于輕瓦斯而言，變壓器內(nèi)部的氣體情況會(huì)被看做重要的依據(jù)和參考。

1.2 差動(dòng)保護(hù)的作用

接下來是差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)也有不同的類型，目前最常見的是縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。作為電力變壓器繼電保護(hù)中最重要的部分，差動(dòng)保護(hù)起到的作用不容忽視。變壓器出現(xiàn)的很多種情況都可以通過差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)得到合理解決。例如變壓器的相關(guān)組件遭到損壞，變壓器會(huì)自動(dòng)切斷自身的斷路器，以起到保護(hù)變電器功能的作用，避免造成更嚴(yán)重的損失。根據(jù)相關(guān)研究數(shù)據(jù)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的主要原理是，借助差接法的作用，實(shí)現(xiàn)位于變壓器兩段的電流互感器能夠互相感應(yīng)，當(dāng)變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，兩個(gè)電流互感器將會(huì)互相作用，加大通過的電流強(qiáng)度，電流增大到一定強(qiáng)度，電路會(huì)直接短路，從而阻止了電壓器繼續(xù)運(yùn)作。而變壓器正常工作時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)則不會(huì)工作妨礙變壓器運(yùn)作。更重要的是，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)與其他設(shè)備幾乎沒什么關(guān)聯(lián)，其功能具有獨(dú)立性，不容易受外界的影響。

1.3 變壓器相間短路后備保護(hù)

最后介紹變壓器相間短路后備保護(hù)。眾所周知，變壓器很容易受到相連線路的影響，一旦外部線路故障出現(xiàn)短路的情況，變壓器的運(yùn)作就會(huì)異常。因此，在電力系統(tǒng)中，外部短路現(xiàn)象是工作人員頭疼的情況之一。為了盡量避免這一情況，需要采取全面的措施即使預(yù)防。變壓器相間短路后，線圈中電流的強(qiáng)度通常較大，這時(shí)候后備保護(hù)系統(tǒng)能夠和前面提到的瓦斯保護(hù)系統(tǒng)、差動(dòng)保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行合理的聯(lián)系，起到可觀的保護(hù)作用。因此，設(shè)置相間短路是目前成本較低，且比較基礎(chǔ)的一種保護(hù)類型。

2 電力變壓器繼電保護(hù)的特點(diǎn)

2.1 高可靠性的特點(diǎn)

在科學(xué)技術(shù)發(fā)展迅猛的時(shí)代背景下，目前電力系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)信息庫已經(jīng)比較完善，保密性也很先進(jìn)了。這從很大程度上保障了電力變壓器在工作中收集到的數(shù)據(jù)的可靠性。同時(shí)，這些數(shù)據(jù)還可以作為后續(xù)維修過程中的依據(jù)和參考，給維修工作人員提供了極大的便利性。此外，大數(shù)據(jù)時(shí)代下，建立完善的信息和管理系統(tǒng)是目前的大趨勢(shì)。將信息進(jìn)行收集整理，根據(jù)信息的種類和有效性，選擇性的進(jìn)行存儲(chǔ)，同時(shí)將分散的信息傳遞到其他用戶和系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)信息共享。這樣一來，即使每一用戶或者某處工作站因?yàn)椴僮鞑划?dāng)出現(xiàn)信息丟失的情況，也能夠輕易地找到信息備份，而不至于出現(xiàn)大的漏洞。

2.2 實(shí)用性強(qiáng)

電力系統(tǒng)運(yùn)行中常常會(huì)出現(xiàn)各種運(yùn)行問題，而這些問題的解決常常需要依賴數(shù)據(jù)共享信息系統(tǒng)來進(jìn)行解決，通過對(duì)系統(tǒng)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的分析與處理，提高了變電器繼電保護(hù)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的實(shí)用性，促進(jìn)故障的解決，提高了電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。

3 變壓器故障原因及繼電保護(hù)措施

3.1 故障原因

內(nèi)部原因：變壓器匝間發(fā)生短路或者油溫超過標(biāo)準(zhǔn)值、油位發(fā)生異常情況、瓦斯繼電器異常等， 這些都會(huì)使變壓器發(fā)生故障。

外部原因：運(yùn)行過程中， 引線搭接及冷卻器故障、變壓器絕緣套管因某些原因變形、繞組發(fā)生放電現(xiàn)象、絕緣體受損等。

3.2 變壓器繼電保護(hù)措施

變壓器保護(hù)一般分為保護(hù)和后備保護(hù)， 常見的主保護(hù)有差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)， 常見后備保護(hù)有復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)和零序方向過流保護(hù)。

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i I2+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。

變壓器瓦斯保護(hù)：瓦斯保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)， 主要反映變壓器的匝間短路、鐵芯故障等變壓器內(nèi)部故障。瓦斯繼電器是變壓器瓦斯保護(hù)核心元件， 判斷變壓器內(nèi)部有無故障通過變壓器油箱與油枕間瓦斯繼電器。變壓器輕微故障時(shí)絕緣物分解產(chǎn)生氣體， 且氣體緩慢產(chǎn)生， 聚集到繼電器內(nèi)的氣體， 繼電器動(dòng)作， 閉合接點(diǎn)， 稱為輕瓦斯保護(hù)， 一般來說輕瓦斯保護(hù)只做發(fā)信用， 不作用于跳閘。而如果是嚴(yán)重的故障， 變壓器內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生大量氣體在油箱中， 強(qiáng)烈油流會(huì)對(duì)繼電器沖擊， 重瓦斯動(dòng)作接點(diǎn)閉合， 此時(shí)會(huì)作用于跳閘并將信號(hào)發(fā)出， 稱為重瓦斯保護(hù)。

4結(jié)語

綜上所述，經(jīng)濟(jì)社會(huì)的發(fā)展使得電力需求逐步增加，進(jìn)而對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)技術(shù)提出了更高的要求，不同的保護(hù)有不同的優(yōu)勢(shì)，也存在各自的局限，只有對(duì)其有一定的了解和掌握，并結(jié)合具體情況進(jìn)行合理的利用，需要滿足供配電的要求，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性與有效性，避免電力系統(tǒng)故障，降低電力安全事故的發(fā)生，達(dá)到縮減成本、減少損耗，為人們的生產(chǎn)生活提供便利性，實(shí)現(xiàn)長遠(yuǎn)發(fā)展的目的。

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