解析電力變壓器繼電保護(hù)原理及配置

龔一洵 伍勇

摘要：隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力需求越來(lái)越大，遠(yuǎn)距離輸電是目前解決供電問題的主要途徑。而變壓器作為推動(dòng)遠(yuǎn)距離輸電的關(guān)鍵技術(shù)，卻容易引起輸電線路的不穩(wěn)定，常常一個(gè)簡(jiǎn)單的故障就會(huì)導(dǎo)致輸電系統(tǒng)崩潰。不過隨著繼電保護(hù)裝置的應(yīng)用，供電安全和輸電系統(tǒng)穩(wěn)定得到了有效保護(hù)。一般電力變壓器的功能與結(jié)構(gòu)都是電力系統(tǒng)中最主要的組成部分，大容量的變壓器在受到嚴(yán)重的損壞時(shí)，它就會(huì)對(duì)電力企業(yè)的系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重的破壞。為此，只能提高變壓器的繼電保護(hù)，讓變壓器合理地應(yīng)用到繼電保護(hù)的裝置當(dāng)中，才可以確保電力系統(tǒng)的安全。

關(guān)鍵詞：電力變壓器;繼電保護(hù);發(fā)展分析

引言

現(xiàn)在對(duì)電力系統(tǒng)進(jìn)行有效的傳輸與針對(duì)性的調(diào)整，對(duì)電力變壓器的功能發(fā)揮是關(guān)鍵，若是想要從根本上來(lái)確保變壓器的功能有效發(fā)揮，關(guān)鍵的問題就是對(duì)繼電進(jìn)行保護(hù)。這樣才能看出電力系統(tǒng)對(duì)變壓器的繼電保護(hù)工作是不是能做好，這就關(guān)系到電力系統(tǒng)體系是不是完整的。想要對(duì)變壓器的繼電保護(hù)有著實(shí)質(zhì)性的應(yīng)用分析。可以在變壓器的繼電發(fā)生故障時(shí)能做出合理的對(duì)策，這樣在出現(xiàn)各種情況時(shí)，能確保電力系統(tǒng)的安全性與穩(wěn)定性。

基于此，本文通過分析變電器繼電保護(hù)配置與整定要求，提出變電器繼電保護(hù)優(yōu)化方案，以期為繼電保護(hù)裝置在變電站的應(yīng)用提供參考。

1電力變壓器繼電保護(hù)技術(shù)概述

繼電保護(hù)技術(shù)是電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障或異常運(yùn)行時(shí)，能夠及時(shí)對(duì)異常狀況進(jìn)行排查，并迅速切除故障的一種技術(shù)。該技術(shù)可以在電力系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出警告或直接跳閘阻止事故的發(fā)生，有效保證了電力系統(tǒng)的安全性，減少了不必要的損失。繼電保護(hù)技術(shù)的作用具體可以歸納為以下三方面：

（1）繼電保護(hù)技術(shù)可以第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)變壓器系統(tǒng)的異常信號(hào)和狀態(tài)變化，及時(shí)對(duì)其進(jìn)行排查，并根據(jù)排查結(jié)果采取相應(yīng)的措施，保護(hù)供電系統(tǒng)的穩(wěn)定，減少事故發(fā)生。

（2）繼電保護(hù)技術(shù)可以發(fā)現(xiàn)變壓器本身的異常或故障，并能夠及時(shí)采取斷電措施切斷變壓器，阻止因變壓器故障而導(dǎo)致的系統(tǒng)故障，降低危險(xiǎn)程度。

（3）繼電保護(hù)技術(shù)還可以避免很多源頭問題，比如該技術(shù)可以保證當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)不會(huì)出現(xiàn)大規(guī)模停電的情況，盡量減少事故損害，降低經(jīng)濟(jì)損失。

繼電保護(hù)技術(shù)對(duì)于識(shí)別和處理電力系統(tǒng)故障具有極強(qiáng)的敏銳性和可靠性。這些優(yōu)勢(shì)可以保證在其在遇到故障或異常情況時(shí)可以迅速準(zhǔn)確的作出反應(yīng)，盡可能的控制故障范圍，減少故障部位對(duì)其他無(wú)故障部位運(yùn)行的影響。

2電力變壓器繼電保護(hù)原理

2.1瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是變壓器繼電保護(hù)中必備的安全措施，分為輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)。其中輕瓦斯保護(hù)可以在變壓器局部擊穿電壓時(shí)，快速將氣體轉(zhuǎn)化為電子信號(hào)，傳導(dǎo)給繼電保護(hù)裝置，保證其穩(wěn)定性。重瓦斯保護(hù)可以在保護(hù)裝置出現(xiàn)二次保護(hù)或者變壓器內(nèi)油面驟然下降時(shí)及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，切斷電路。瓦斯保護(hù)是最有效的變壓器內(nèi)部故障保護(hù)措施，能準(zhǔn)確且快速的反應(yīng)油箱內(nèi)出現(xiàn)的各種故障，具有敏感性高、動(dòng)作迅速、接線簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)。不過瓦斯保護(hù)無(wú)法反應(yīng)油箱外套管和引出線出現(xiàn)的故障，所以，需要與差動(dòng)保護(hù)相互配合，共同作為變壓器的主保護(hù)。

2.2差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是變壓器繼電保護(hù)中平衡逆流中電流差的一種保護(hù)措施。在變壓器運(yùn)行過程中，如果出現(xiàn)因故障導(dǎo)致的設(shè)備短路時(shí)，流進(jìn)電流就會(huì)出現(xiàn)逆流現(xiàn)象，通過差動(dòng)保護(hù)可以平衡其電流差，保證電力變壓器的穩(wěn)定性和整體性。差動(dòng)保護(hù)是變壓器內(nèi)部和引出線上發(fā)生短路故障的主要保護(hù)措施，其可以快速對(duì)變壓器內(nèi)部和引出上線上出現(xiàn)的相間短路、大電流系統(tǒng)側(cè)單相接地短路等進(jìn)行反應(yīng)。此外，差動(dòng)保護(hù)還可以躲過外部故障切除后和變壓器全電壓充電后的勵(lì)磁涌流。

2.3后備保護(hù)

后備保護(hù)也是變壓器繼電保護(hù)的一種。在變壓器運(yùn)行中，如果回路發(fā)生故障，位于回路上的保護(hù)電流就會(huì)立刻釋放信號(hào)，將回路上的電器元件斷開，保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性。但該保護(hù)動(dòng)作可能會(huì)受到各種原因的影響無(wú)法觸發(fā)，這時(shí)電子器件裝置就會(huì)觸發(fā)另外的保護(hù)動(dòng)作，從而避開故障電路，這種反應(yīng)動(dòng)作就是后備保護(hù)，可有效保護(hù)設(shè)備安全。過流保護(hù)、阻抗保護(hù)等都屬于后備保護(hù)，其保護(hù)范圍包括供電回路，變壓器等，雖然后備保護(hù)都可以對(duì)變壓器的過流狀態(tài)作出反應(yīng)，但靈敏度不同，比如過流保護(hù)靈敏度較低，阻抗保護(hù)較高。

3電力變壓器繼電保護(hù)的裝置配置原則

目前對(duì)于變壓器的內(nèi)部發(fā)生油面下降或是短路的狀況時(shí)，就一定要設(shè)置瓦斯的保護(hù)，若是外部的短路引起電力變壓器在過電流的狀況時(shí)，這就要按照電力變壓器的容量與運(yùn)轉(zhuǎn)狀況，來(lái)進(jìn)行設(shè)置電流的保護(hù)、復(fù)合電壓的啟動(dòng)電流的保護(hù)等裝置來(lái)做后備的保護(hù)，如果長(zhǎng)時(shí)間地過復(fù)合對(duì)電力的設(shè)備發(fā)生損害時(shí)，就應(yīng)該按照過復(fù)合的狀況，來(lái)進(jìn)行設(shè)置負(fù)荷的保護(hù)裝置，要是電力的變壓器發(fā)生冷卻或者是溫度提升的問題出現(xiàn)故障的時(shí)候，就需要按照變壓器的規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，來(lái)設(shè)置信號(hào)的設(shè)備或是110kv以上的中性點(diǎn)接地的電力網(wǎng)，這就要依據(jù)變壓器的中心點(diǎn)接地的實(shí)際狀況，來(lái)設(shè)置零序電壓與電流的保護(hù)裝置。

4電力變壓器繼電保護(hù)優(yōu)化配置方案

4.1就地間隔保護(hù)

智能變電站如果需要安裝繼電保護(hù)裝置，就需要嚴(yán)格依照就近原則進(jìn)行選擇，在周邊目標(biāo)設(shè)備的附件上安裝繼電保護(hù)裝置，這樣做的目的是為了降低和縮短繼電裝置的保護(hù)反應(yīng)時(shí)間，以及最大限度地降低繼電裝置故障給整個(gè)變電站和電力系統(tǒng)帶來(lái)的不利影響。尤其是隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展，一種新型一體化微機(jī)線路在繼電保護(hù)優(yōu)化系統(tǒng)中進(jìn)行鋪設(shè)，這種新型設(shè)備一般需要將線路與變壓器同步安裝運(yùn)行。同時(shí)還要根據(jù)項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行科學(xué)配置，而這樣做的目的主要是為了提升智能變電站的整體穩(wěn)定性，降低繼電保護(hù)過程中的故障發(fā)生率。

4.2強(qiáng)化線路保護(hù)配置

線路是電力系統(tǒng)運(yùn)行的基礎(chǔ)，對(duì)于智能變電站而言，線路保護(hù)裝置的優(yōu)化既可以對(duì)各級(jí)電壓之間的間隔單元進(jìn)行保護(hù)和管控，也可以提高監(jiān)控、測(cè)量等功能，對(duì)變電站進(jìn)行保護(hù)與管控。在實(shí)際的變電站系統(tǒng)中，電力企業(yè)通常采用縱聯(lián)差動(dòng)的安裝方式對(duì)多數(shù)線路保護(hù)裝置進(jìn)行優(yōu)化，這兩種方式被稱為后背式和集中式。因此，在實(shí)際相關(guān)人員在進(jìn)行繼電保護(hù)優(yōu)化配置時(shí)要結(jié)合變電站實(shí)際的情況進(jìn)行部署配置，只有在強(qiáng)化線路保護(hù)配置的基礎(chǔ)上再“因地制宜”解決實(shí)施中的各種問題才可以保證電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，提升線路優(yōu)化質(zhì)量。

4.3強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置硬件質(zhì)量

繼電保護(hù)裝置在實(shí)際中是由多個(gè)模塊組合作業(yè)完成，每個(gè)模塊都有特定的功能且都能保證繼電保護(hù)裝置的正常運(yùn)作，因此，強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的硬件質(zhì)量就顯得尤為重要。針對(duì)這種情況，電力企業(yè)可以從中央處理模塊開始，再到模擬量輸入模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊、電源供應(yīng)模塊等多個(gè)功能型模塊入手來(lái)提升這些模塊的整體質(zhì)量。還可以盡可能地減少不必要的端口安裝、優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，從而提升設(shè)備的可操作性。

4.4優(yōu)化變壓器保護(hù)裝置

智能變電站的變壓器在運(yùn)行中起到非常重要的作用，因此在優(yōu)化期間首先要做的就是制定一套科學(xué)合理的保護(hù)裝置優(yōu)化方案。尤其是針對(duì)低壓側(cè)單元與電流信號(hào)，更是可以采用直接數(shù)據(jù)采樣和信息輸出對(duì)繼電保護(hù)側(cè)裝置進(jìn)行優(yōu)化。針對(duì)中高壓智能終端系統(tǒng)，也可以采用直接連接的方式將所需端口連接到變壓保護(hù)裝置上，這種借助外圍設(shè)備進(jìn)行跳閘的操作可以降低主機(jī)設(shè)備的故障率，同時(shí)還可以提升電力系統(tǒng)的整體智能化水平。

4.5優(yōu)化繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

繼電保護(hù)配置在優(yōu)化中必須遵守國(guó)家對(duì)電力系統(tǒng)安全的統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。但要注意的是，由于繼電保護(hù)系統(tǒng)很容易遭受網(wǎng)絡(luò)的攻擊，因此首先要優(yōu)化的就是繼電保護(hù)裝置的安全設(shè)計(jì)。要優(yōu)化其實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)。實(shí)時(shí)性設(shè)計(jì)在繼電保護(hù)占據(jù)非常重要的位置，它會(huì)在保護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)期間受到其他因素的干擾而造成信息輸出錯(cuò)誤。通過觀察發(fā)現(xiàn)，繼電保護(hù)系統(tǒng)中的交換器與合并器的故障成因，一般情況下合并器會(huì)在完成信息采集后自動(dòng)進(jìn)行排序，信息接收也會(huì)出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的等待，因此這個(gè)時(shí)間內(nèi)繼電保護(hù)裝置的實(shí)時(shí)性就會(huì)延誤，如果不能及時(shí)對(duì)該部分內(nèi)容進(jìn)行優(yōu)化就很可能引發(fā)數(shù)據(jù)信息錯(cuò)誤等問題發(fā)生，從而威脅整個(gè)智能變電站的安全。

5變壓器繼電保護(hù)發(fā)展方向

5.1數(shù)據(jù)庫(kù)發(fā)展

目前的國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展是越來(lái)越快，這樣就會(huì)需要讓電力系統(tǒng)對(duì)變壓器的繼電保護(hù)向著信息化與網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。它是用建立變壓器的繼電保護(hù)有關(guān)的資料與數(shù)據(jù)庫(kù)來(lái)實(shí)現(xiàn)信息化與網(wǎng)絡(luò)化的有效途徑。它主要就是按照變壓器的繼電保護(hù)的工作狀況，來(lái)進(jìn)行建立變壓器續(xù)保工作的正常運(yùn)轉(zhuǎn)、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存與故障檢測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，從而來(lái)對(duì)有關(guān)的數(shù)據(jù)系統(tǒng)進(jìn)行記錄，這樣就可以使資料庫(kù)做變壓器的繼電保護(hù)的工作后盾。也只有這樣才能保證數(shù)據(jù)庫(kù)在變壓器的繼電保護(hù)的工作當(dāng)中有效的應(yīng)用，確保數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)數(shù)據(jù)全面的統(tǒng)計(jì)也可以在發(fā)生設(shè)備故障時(shí)，明確的分析原因，找到解決方法，然而來(lái)確保電力變壓器繼電保護(hù)的工作能正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

5.2軟件系統(tǒng)發(fā)展

根據(jù)現(xiàn)在的科技快速的進(jìn)步，電力系統(tǒng)對(duì)變壓器的繼電保護(hù)是向著智能化與自動(dòng)化的方向發(fā)展，來(lái)開發(fā)出有關(guān)的軟件支撐著電力變壓器的繼電保護(hù)的工作，可以建立相關(guān)的變壓器繼電保護(hù)工作的程序，從而來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的分析與數(shù)據(jù)記錄，來(lái)對(duì)相應(yīng)的數(shù)據(jù)做個(gè)詳細(xì)的分析與高效的決策，這樣可以加強(qiáng)變壓器的繼電保護(hù)效果，然而去維護(hù)電力變壓器的繼電保護(hù)的功能。

6結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，電力變壓器繼電保護(hù)技術(shù)作為保證變壓器正常運(yùn)行的關(guān)鍵，必須要給予更多的關(guān)注。目前，為了更好的發(fā)揮電力變壓器的繼電保護(hù)的作用，需要確保變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，降低電力系統(tǒng)故障，減少經(jīng)濟(jì)損失，同時(shí)還要強(qiáng)化繼電保護(hù)裝置的優(yōu)化配置力度，并充分發(fā)揮保護(hù)的靈敏性和可靠性，對(duì)變壓器運(yùn)行過程中的各類故障能及時(shí)反應(yīng)并可靠切除，以便為未來(lái)變電站的安全穩(wěn)定發(fā)展打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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作者簡(jiǎn)介：龔一洵（ 1983-），男 ，漢族 ，四川南部縣人，本科，助理工程師，主要從事電力運(yùn)行工作。

伍勇，（1979.8），男，四川南部人，大專，電氣助理工程師，從事電氣運(yùn)行、維護(hù)管理工作。