繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器故障解決中的應(yīng)用分析

周剛

（許昌電氣職業(yè)學(xué)院，河南 許昌 461000）

隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人們的生活對(duì)電力的依賴程度越來越高，一旦停電，人們的生產(chǎn)生活就會(huì)陷入停滯。對(duì)已經(jīng)習(xí)慣于電力生活的現(xiàn)代人來說，停電相當(dāng)于使人們的生活重歸黑暗，所以相關(guān)的專業(yè)維護(hù)人員在日常的工作中應(yīng)該始終關(guān)注對(duì)電力系統(tǒng)的維護(hù)。變壓器作為電力系統(tǒng)中十分重要的電器元件，對(duì)它的保護(hù)和維護(hù)也是十分重要的，如變壓器發(fā)生故障而相關(guān)的保護(hù)措施不能快速制動(dòng)的話，變壓器就會(huì)產(chǎn)生較為嚴(yán)重的故障，所以對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的相關(guān)研究是十分重要的。

1 繼電保護(hù)技術(shù)的具體內(nèi)涵

繼電保護(hù)裝置是指為了保護(hù)相關(guān)的電氣元件，在變壓器出現(xiàn)故障的時(shí)候較為快速和準(zhǔn)確的切除出現(xiàn)的故障，由此達(dá)到不傷害元件，降低經(jīng)濟(jì)損失的目的。在變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，通過進(jìn)行高壓電測量來監(jiān)控在配電、用電以及輸電過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)的相關(guān)的電氣元件的使用狀態(tài)，當(dāng)相關(guān)的電氣元件出現(xiàn)問題時(shí)，能夠通過機(jī)電保護(hù)的可靠性，盡快發(fā)出報(bào)警信號(hào)，使相關(guān)的專業(yè)人員能夠盡快發(fā)現(xiàn)電氣元件出現(xiàn)了問題，并作出迅速的反應(yīng)。繼電保護(hù)技術(shù)能夠在發(fā)現(xiàn)問題并迅速示警之后，通過相關(guān)的動(dòng)作使得電氣元件的斷路器跳閘，從而能夠迅速從保護(hù)電氣元件的方面出發(fā)，來切除故障。在經(jīng)過這樣的保護(hù)機(jī)制之后，繼電保護(hù)技術(shù)能夠自動(dòng)重合閘門，在使用電器元件的通路中自動(dòng)投入備用電源，并自動(dòng)減輕相關(guān)電氣元件的負(fù)荷，通過遙控、監(jiān)控等對(duì)變壓器進(jìn)行進(jìn)行維護(hù)。從上文對(duì)繼電保護(hù)技術(shù)的相關(guān)闡述，我們能夠發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)裝置具有選擇性，表現(xiàn)在對(duì)相關(guān)的部件進(jìn)行斷路保護(hù)時(shí)是具有選擇性的，具有速動(dòng)性，是指當(dāng)相關(guān)的電器元件發(fā)生故障時(shí)，能夠迅速做出反應(yīng)，對(duì)電器元件進(jìn)行保護(hù)，具有非常靈敏的反應(yīng)，能夠迅速發(fā)出預(yù)警，并且具有其可靠性，能夠迅速做出反應(yīng)，對(duì)任何變壓器元件都具有保護(hù)性。這種繼電保護(hù)裝置具有一種機(jī)械記憶式的保護(hù)，即出現(xiàn)問題之后，會(huì)迅速依照相關(guān)的程序?qū)ο嚓P(guān)的問題做應(yīng)急處理，以此達(dá)到降低經(jīng)濟(jì)損失，降低安全隱患的作用。

2 變壓器保護(hù)設(shè)施的常見配置情況

繼電保護(hù)裝置的主要作用是為了保護(hù)主要的電氣元件，但相關(guān)的保護(hù)機(jī)制是不同的，主要具有主保護(hù)、后備保護(hù)和輔助保護(hù)3 種類型。

2.1 主保護(hù)

對(duì)變壓器的主保護(hù)是指進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)配置。差動(dòng)保護(hù)配置中的主要保護(hù)元件有：（1）諧波配置元件，諧波配置元件的作用在于當(dāng)諧波出現(xiàn)，變壓器可能承載了一些非線性負(fù)載，進(jìn)而可能導(dǎo)致變壓器承載壓力過大而導(dǎo)致的損壞，當(dāng)變壓器空投時(shí)，有效的預(yù)防相關(guān)電流對(duì)變壓器的影響，防止開關(guān)誤動(dòng)。（2）差動(dòng)元件，差動(dòng)元件中包括大差和小差，大差是指不包括母聯(lián)的兩條母線的進(jìn)線和出線的電流的矢量和，小差是指包括母聯(lián)的一條母線上的進(jìn)線和出線電流的矢量和，所以在差動(dòng)元件元件之中，大差會(huì)被用來區(qū)分故障究竟出現(xiàn)在區(qū)內(nèi)還是區(qū)外，小差則被用來對(duì)發(fā)生故障的母線進(jìn)行選擇，所以差動(dòng)元件就是在變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，根據(jù)大差與小差結(jié)合之后的結(jié)果選擇斷開相關(guān)側(cè)的開關(guān)，但這時(shí)出現(xiàn)了一個(gè)相關(guān)的故障盲區(qū)保護(hù)，假如母聯(lián)開關(guān)與母線之間發(fā)生了故障，景觀斷路保護(hù)的斷路器一側(cè)母線的開關(guān)跳開，但故障依然存在，這時(shí)就處于母線小差的故障盲區(qū)，所以應(yīng)該設(shè)置相關(guān)的故障盲區(qū)保護(hù)。（3）啟動(dòng)元件，啟動(dòng)元件的作用在于當(dāng)故障發(fā)生時(shí)，或者大小差的電流差超越設(shè)置的限制時(shí)或發(fā)生突變情況時(shí)，如果相關(guān)的差流超過了標(biāo)準(zhǔn)電流，則差動(dòng)保護(hù)裝置就會(huì)自發(fā)啟動(dòng)，發(fā)生動(dòng)作以保護(hù)變壓器，啟動(dòng)元件在這一階段發(fā)揮了自身的閉鎖作用，因?yàn)槭窃趩?dòng)元件動(dòng)作之后才會(huì)為保護(hù)裝置提供電源，所以在裝置能夠正常運(yùn)行或者正常運(yùn)行的時(shí)候發(fā)生異常動(dòng)作裝置不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)作，這提高了裝置工作的可靠性。但在客觀情況下，電流啟動(dòng)元件全部類型的電力網(wǎng)絡(luò)。（4）判別元件，判別元件就是對(duì)裝置內(nèi)電流的回路情況進(jìn)行監(jiān)控和判別，當(dāng)發(fā)生不正常的情況時(shí)，會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，但閉鎖保護(hù)是否啟動(dòng)是由控制元件來決定的，差動(dòng)保護(hù)的主要原理就是波形識(shí)別原理。

2.2 后備保護(hù)

后備保護(hù)是指對(duì)變壓器進(jìn)行電壓的大幅降低和電流的急劇增加，以此來緩解變壓器承載的壓力。因?yàn)楫?dāng)?shù)蛪阂粋?cè)發(fā)生故障時(shí)，在主變抗阻的影響下，高壓側(cè)的電壓會(huì)再次影響而產(chǎn)生一定程度的變化，這會(huì)對(duì)高壓側(cè)的復(fù)合電壓的閉鎖元件的啟動(dòng)造成影響，可能造成延遲閉鎖或其他問題。所以，但變壓器出現(xiàn)故障時(shí)，閉鎖裝置若沒有按時(shí)啟動(dòng)，后備保護(hù)就會(huì)迅速開啟，以此來全面確保變壓器的故障范圍不會(huì)再繼續(xù)擴(kuò)大。

2.3 輔助保護(hù)

輔助保護(hù)是指一種非電量保護(hù)，最終的作用是對(duì)發(fā)生在變壓器內(nèi)部的故障進(jìn)行及時(shí)的反映，包括對(duì)溫度的監(jiān)控和保護(hù)設(shè)施，對(duì)壓力的檢測和及時(shí)的保護(hù)措施，以及釋放壓力的設(shè)備，對(duì)油位異常的保護(hù)設(shè)施是一種幫助性的保護(hù)。

3 變壓器出現(xiàn)故障的可能原因

在日常的運(yùn)行過程中，變壓器可能會(huì)出現(xiàn)各種各樣的故障，這些故障可能是內(nèi)部的，也可能是外部的，下面將就變壓器出現(xiàn)故障的可能原因進(jìn)行分析。

3.1 操作性故障

在工作人員的日常操作中，變壓器會(huì)在低電壓一側(cè)的斷路器斷開的時(shí)候進(jìn)行相關(guān)的檢查和修復(fù)，高壓一側(cè)的合閘之后了解到主變壓器在這一階段正常之后才會(huì)進(jìn)行低壓側(cè)的斷路器合閘。但低壓側(cè)與電流感應(yīng)器出現(xiàn)了短路，所以差動(dòng)保護(hù)不能夠及時(shí)進(jìn)行，兩側(cè)的斷路保護(hù)都不能進(jìn)行，最后會(huì)導(dǎo)致主變壓器的損壞。

3.2 運(yùn)行性故障

運(yùn)行性故障是指相關(guān)的電器元件在運(yùn)行過程中出現(xiàn)了故障，本文以電流互感器和低壓側(cè)短路故障為例。低壓側(cè)的母線電流增加，導(dǎo)致電壓下降，感應(yīng)到這一故障之后，繼電保護(hù)技術(shù)會(huì)在很短的延遲之內(nèi)完成斷開低壓側(cè)斷路器的操作，這一操作能夠使得低壓側(cè)的母線電壓及時(shí)恢復(fù)，電流得到恢復(fù)，以此來保護(hù)主變壓器。但由于發(fā)生故障的部分并沒有得到隔離，短路的電流仍舊在從主變壓器發(fā)生故障的部位輸送，所以高壓一側(cè)的故障電流仍舊存在。但由于相關(guān)的限制，高壓一側(cè)的電流電壓并不能得到釋放，因而電壓并不能得到可靠的開放性動(dòng)作，所以故障部位不能得到及時(shí)有效的切斷，所以形成了保護(hù)盲區(qū)。

4 繼電保護(hù)對(duì)變壓器故障的解決方法

繼電保護(hù)技術(shù)在實(shí)際操作中，由于操作方式的不同，工作原理的不同，會(huì)導(dǎo)致保護(hù)裝置在一些階段產(chǎn)生了錯(cuò)誤的判斷，對(duì)相關(guān)的干擾進(jìn)行隔絕，就要對(duì)低壓側(cè)的斷路器進(jìn)行設(shè)置。在此設(shè)置相關(guān)的輸入壓板，防止出現(xiàn)誤判時(shí)的不相關(guān)的元件發(fā)生動(dòng)作，并在更為復(fù)雜的變壓器中，應(yīng)該注意改變接線方式或者相關(guān)的保護(hù)邏輯等方法，以便盡量減少或者避免出現(xiàn)誤判問題。

4.1 高壓側(cè)的解決方法

在高壓一側(cè)，應(yīng)該注意，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的繼電保護(hù)裝置在斷開的現(xiàn)實(shí)情況下，如果高壓側(cè)的電流超出額定電流，就應(yīng)該對(duì)高壓側(cè)的繼電保護(hù)裝置在短時(shí)間內(nèi)執(zhí)行斷開連接的任務(wù)，即應(yīng)該迅速完成高壓側(cè)跳閘的指令，這是對(duì)兩圈的變壓器而言，對(duì)三圈的變壓器而言，應(yīng)該在電流超出額定電流時(shí)，相關(guān)的后備保護(hù)的邏輯就應(yīng)該變?yōu)闊o論是高壓側(cè)，中壓側(cè)還是低壓側(cè)的斷路保護(hù)裝置的開關(guān)都會(huì)跳開，都在同一時(shí)間進(jìn)行跳閘行為。

4.2 低壓側(cè)的解決方法

對(duì)低壓側(cè)的繼電保護(hù)技術(shù)來講，就是在做盲區(qū)內(nèi)的繼電保護(hù)，應(yīng)該不斷優(yōu)化低壓側(cè)的后備保護(hù)。

對(duì)兩圈的變壓器來說，對(duì)低壓側(cè)的后備保護(hù)邏輯進(jìn)行改進(jìn)；對(duì)三圈的變壓器來講，對(duì)中低壓側(cè)的后備保護(hù)邏輯進(jìn)行改進(jìn)，當(dāng)流經(jīng)低壓側(cè)或中低壓側(cè)的電流達(dá)到預(yù)設(shè)定值之后，使高壓側(cè)的電路裝置在極端的延時(shí)時(shí)間內(nèi)迅速斷開，從電流感應(yīng)器跳開的位置和電流的大小來看就能夠發(fā)現(xiàn)電流感應(yīng)裝置和中低側(cè)的斷路裝置線之間的故障，發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理，能夠在主變壓器出現(xiàn)問題之前解決故障，就能夠解決由于盲區(qū)故障沒有解除而導(dǎo)致的二次短路，就能夠防止主變壓器被損壞。

5 結(jié)語

上文對(duì)繼電保護(hù)設(shè)備的具體內(nèi)涵，繼電保護(hù)技術(shù)的常見配置以及相關(guān)的保護(hù)機(jī)制，以及變壓器出現(xiàn)故障的可能原因以及最終的解決途徑進(jìn)行了分析。變壓器的重要地位決定了在日常的工作中應(yīng)該始終注意解決這一不可避免的問題，采用繼電保護(hù)技術(shù)，能夠迅速對(duì)相關(guān)問題作出反應(yīng)，使得相關(guān)的損壞和經(jīng)濟(jì)損失降到最低。隨著現(xiàn)代化的不斷普及，以及科技的蓬勃發(fā)展，繼電保護(hù)技術(shù)在對(duì)變壓器的保護(hù)方面也一定會(huì)越來越普及。