電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)分析

趙環(huán)宇 張振寧

摘要：電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)是保證電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵，也是提升電力服務(wù)水平的關(guān)鍵。但是，電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)具有較強(qiáng)的系統(tǒng)性，也十分復(fù)雜。因此，具有一定的設(shè)計(jì)難度。只有對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才能保障電力系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。本文將對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)常見的故障類型以及繼電保護(hù)設(shè)計(jì)分具體方法進(jìn)行探討，以供參考。

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

引言：

我們的生活與工作離不開電，想象一下如果我們的生活中長(zhǎng)期停電，工作怎么開展，生活如何繼續(xù)？因此，電力是我們生活中不可或缺的元素。而電力變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)的目的，則是為人們的日常生活與工作提供電，使電力系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行，使人們的生活和工作得到保障。因此，電力部門還需針對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)中的常見故障，設(shè)計(jì)相應(yīng)的繼電保護(hù)。

1、電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)常見故障類型

1.1電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)電流互感器的故障

電力變壓器中繼電保護(hù)系統(tǒng)內(nèi)的電流互感器的設(shè)計(jì)原理來(lái)源于電磁感應(yīng)。因此，電流互感器具有電流轉(zhuǎn)換功能，能夠?qū)⑤^大數(shù)值的電流轉(zhuǎn)換成較小的數(shù)值電流。這也是電流互感器存在的價(jià)值。因此，一旦電流互感器內(nèi)部的絕緣部分發(fā)生破裂或類似現(xiàn)象，則極容易引起電流的竄出等系列問題，則給電力系統(tǒng)的安全、穩(wěn)定、正常運(yùn)行造成了嚴(yán)重的阻礙，嚴(yán)重時(shí)還可能引發(fā)安全事故。

1.2電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)中電壓互感器的二次回路故障

繼電保護(hù)系統(tǒng)的核心組成部分是系統(tǒng)的電壓互感器部分?？梢哉f(shuō)系統(tǒng)的電壓互感器部分是電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的心臟。而其主要的功能則是排除電力系統(tǒng)中較高的電壓。在通常情況下，電壓互感器在承受相對(duì)數(shù)值較大的電阻負(fù)載的同時(shí)，其承受的二次電壓數(shù)值與其所承受的一次電壓數(shù)值還以正比的關(guān)系存在。因此，如果電阻數(shù)值減小，那么很容易造成電壓互感器出現(xiàn)短路現(xiàn)象。所以在處理這類力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)故障的時(shí)候，應(yīng)當(dāng)格外注意電壓互感器的短路以及回路等問題。

2、電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的思路與方法

2.1差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)是電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)中的重要內(nèi)容。差點(diǎn)保護(hù)設(shè)計(jì)的原則是將變壓器兩側(cè)的電流互感器二次側(cè)按正常時(shí)的 “環(huán)流接線”。如果變壓器處于正常運(yùn)行的狀態(tài)，那么差動(dòng)繼電器中的電流為其兩側(cè)電流互感器CT的二次電流之差，其數(shù)值趨于0[1]。如果差動(dòng)繼電器不發(fā)生任何動(dòng)作，那么其保護(hù)也不會(huì)有任何作為。也就是說(shuō)，如果在電流互感器二次回路端線，并且變壓器處于最大符合的狀態(tài)下，差動(dòng)保護(hù)是不會(huì)產(chǎn)生任何動(dòng)作的。隨著計(jì)算機(jī)芯片性能的提升，對(duì)位于變壓器1套保護(hù)裝置中所具有的主保護(hù)以及各側(cè)全部后備保護(hù)的兩套主變壓器微機(jī)型保護(hù)裝置進(jìn)行了全力開發(fā)，其成果已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于實(shí)際工程中。所以，在330kV及以上高壓側(cè)電壓的變壓器可以采用安裝雙重差動(dòng)保護(hù)的方法對(duì)電力變壓器引出線、套管及其內(nèi)部短路故障進(jìn)行反應(yīng)，從而實(shí)現(xiàn)有效反應(yīng)電力變壓器繞組及其引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，同時(shí)也可以將 電流速斷保護(hù)作為主保護(hù)，另外也能達(dá)到將瞬時(shí)動(dòng)作于斷開各側(cè)斷路器的目。

2.2變壓器的瓦斯保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)也會(huì)出現(xiàn)不能繼續(xù)使用的情況。因此，在差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，還需對(duì)變壓器的瓦斯保護(hù)，當(dāng)差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)不能繼續(xù)使用時(shí)，通過(guò)瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)則能繼續(xù)對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)[2]。正如我們的認(rèn)知一樣，瓦斯是通過(guò)對(duì)氣體的繼電器來(lái)實(shí)行檢測(cè)的一種保護(hù)措施，在變壓器油箱中進(jìn)行一種特別的安裝技術(shù)。瓦斯的保護(hù)也可以分成兩種情況，一是像“輕瓦斯”這樣的保護(hù)措施，它主要表現(xiàn)為通過(guò)動(dòng)作之間的反應(yīng)發(fā)出特殊的信號(hào)，比如說(shuō)：顏色、氣體、化學(xué)成分以及氣體等因素;二是對(duì)“重瓦斯”的保護(hù)，主要側(cè)重于變壓器的各種斷路以及跳閘的現(xiàn)象。因此，相關(guān)的工作人員可以通過(guò)氣體的變化速度或者是其它因素，來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行具體的檢測(cè)，以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)其中的故障，明確故障發(fā)生的原因以及故障所帶來(lái)毀壞程度。同時(shí)，變壓器在遇到嚴(yán)重的情況下，它會(huì)自動(dòng)跳閘關(guān)閉電源，發(fā)出信號(hào)的危險(xiǎn)性。因此，對(duì)于電力的變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要在差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上進(jìn)行瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)。

2.3過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)分為低壓變壓器過(guò)電流保護(hù)、高壓變壓器的保護(hù)以及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)[3]。首先，從低壓變壓器過(guò)電流保護(hù)來(lái)講。三相式三卷變壓器通常在變壓器的低壓側(cè)，而在壓側(cè)短路時(shí)高、中壓側(cè)的阻抗保護(hù)通常無(wú)法發(fā)揮作用，起不到保護(hù)功能，因此難以達(dá)成作為相鄰元件所具有的后備保護(hù)需求。為此，可以在低壓側(cè)安置復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，并同時(shí)在其高、中壓側(cè)都設(shè)計(jì)并安裝復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)以及零序方向過(guò)電流保護(hù)或間隙保護(hù)。

其次，對(duì)于高壓變壓器的保護(hù)設(shè)計(jì)。在電力變壓器高壓側(cè)的過(guò)電流保護(hù)對(duì)低壓側(cè)母線規(guī)定有靈敏系數(shù)的時(shí)候，可以在電力變壓器低壓側(cè)斷路器和電力變壓器高壓側(cè)短路器上設(shè)計(jì)安裝有關(guān)的過(guò)電流保護(hù)裝置。如果電力變壓器低壓側(cè)母差保護(hù)發(fā)生校驗(yàn)停運(yùn)現(xiàn)象，或者是因?yàn)楣收铣霈F(xiàn)拒動(dòng)問題以及開關(guān)與 TA 間出現(xiàn)不正?，F(xiàn)象的時(shí)候，過(guò)電流保護(hù)裝置則可以作為電力變壓器低壓側(cè)母線的主保護(hù)以及后備保護(hù)。不過(guò)需要注意的是，一旦出現(xiàn)的是非金屬性短路，在經(jīng)過(guò)弧光短路的時(shí)候，則容易出現(xiàn)阻抗保護(hù)靈敏度不足以及整定延時(shí)超過(guò)2s 等情況?；谝陨戏治?，應(yīng)該在電力變壓器的高壓側(cè)也安裝一個(gè)保護(hù)變壓器熱穩(wěn)定的反時(shí)限過(guò)流保護(hù)裝置，并且該裝置的整定值必須根據(jù)電力變壓器的熱穩(wěn)定要求進(jìn)行設(shè)置。

最后，則是關(guān)于負(fù)序過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)。在按照相間后備保護(hù)遠(yuǎn)后備原則進(jìn)行配置的時(shí)候，必須避免被保護(hù)電力變壓器所連接相鄰線路發(fā)生一相斷線時(shí)，在流過(guò)保護(hù)安裝位置的時(shí)候出現(xiàn)負(fù)序電流。另外為了不引起負(fù)序過(guò)電流保護(hù)出現(xiàn)非選擇性動(dòng)作，在靈敏度方面應(yīng)當(dāng)配合相鄰線路零序電流保護(hù)的后備段。

結(jié)語(yǔ)：

綜上所述，電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)電力系統(tǒng)的安全平穩(wěn)運(yùn)行，為人們提供更好的服務(wù)。因此，電力企業(yè)還需在電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)上繼續(xù)鉆研，合理設(shè)計(jì)電力變壓器繼電保護(hù)的裝置，提升電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。

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