林亦鵬

摘 要：變壓器是電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成部分，一旦發(fā)生故障，電力系統(tǒng)的安全就會(huì)受到威脅。探討了繼電保護(hù)技術(shù)在變壓器發(fā)生故障時(shí)的應(yīng)用，以期能對(duì)變壓器故障的預(yù)防和排除提供參考。

關(guān)鍵詞：變壓器；繼電保護(hù)技術(shù)；差動(dòng)保護(hù)；后備保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM774 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）13-0020-02

變壓器是電力系統(tǒng)中使用較多的關(guān)鍵設(shè)備，其運(yùn)行的可靠性對(duì)電力系統(tǒng)的安全起著保護(hù)作用。變壓器發(fā)生故障時(shí)，保護(hù)裝置無法在規(guī)定時(shí)間內(nèi)快速運(yùn)作，容易造成變壓器的損壞，嚴(yán)重情況下會(huì)燒毀。因?yàn)楣ぷ髟淼木窒扌?，有時(shí)會(huì)造成互感器與斷路器間的故障不能及時(shí)消除，對(duì)變壓器造成很大危害。因此，可選擇低壓開關(guān)作為輔助方法，通過更改外部接線消除故障。

1 電氣量保護(hù)配置

根據(jù)有關(guān)保護(hù)技術(shù)規(guī)程的要求，變壓器除了安裝必備氣體和差動(dòng)保護(hù)外，還要針對(duì)因相間短路造成的過電流，安裝序電壓過流保護(hù)作為后備，其與差動(dòng)保護(hù)存在重疊區(qū)，保護(hù)動(dòng)作發(fā)生后，帶時(shí)限動(dòng)作引起跳閘。

1.1 差動(dòng)保護(hù)

諧波閉鎖差動(dòng)保護(hù)多數(shù)關(guān)系到啟動(dòng)元件和差動(dòng)元件，包括諧波制動(dòng)元件、異常判定元件和其他元件等。具體保護(hù)過程分為以下幾個(gè)方面：①啟動(dòng)元件。其包括差流突變量元件與越限元件。當(dāng)差電流突變，持續(xù)超過啟動(dòng)電流時(shí)，保護(hù)就會(huì)啟動(dòng)。對(duì)于越限元件在差動(dòng)電流超過越限啟動(dòng)電流時(shí)，維持5 ms后就會(huì)啟動(dòng)，其動(dòng)作電流是差動(dòng)定值的80%. ②差動(dòng)原件。其作用是當(dāng)變壓器發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，自動(dòng)斷開變壓器開關(guān)。③諧波元件。其作用是在變壓器空投情況下，避免勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)，動(dòng)作依據(jù)是差流的諧波量比二次諧波系數(shù)和差動(dòng)電流的乘積。④比率制動(dòng)部件。其作用是當(dāng)變壓器外部發(fā)生故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)開始啟動(dòng)有效的制動(dòng)功能，同時(shí)對(duì)內(nèi)部故障有高靈敏度。⑤TA判別元件。其作用是在運(yùn)行過程中判斷回路情況，發(fā)生異常時(shí)發(fā)出告警，可通過控制元件來決定是否需要閉鎖保護(hù)。⑥電流相位補(bǔ)償元件。變壓器中的電流互感器常使用星形接線方式，把二次電流接入到裝置中?；ジ衅鞯母鱾€(gè)側(cè)極性都以母線側(cè)作為極性端，變壓器TV電流相位可通過軟件調(diào)整。⑦過負(fù)荷可監(jiān)測變壓器兩側(cè)的電流。⑧過負(fù)荷通過冷卻器表現(xiàn)出變壓器負(fù)荷，監(jiān)測其高壓側(cè)的電流。⑨過負(fù)荷閉鎖能體現(xiàn)出變壓器的負(fù)荷。

1.2 波形差動(dòng)保護(hù)

其與諧波制動(dòng)的不同之處在二次諧波上，本元件通過波形算法，在變壓器空載運(yùn)行情況下，可分清楚合閘時(shí)生成的勵(lì)磁涌流和故障電流。當(dāng)空載合閘因出現(xiàn)內(nèi)部故障或外部故障而發(fā)生轉(zhuǎn)化情況下，本保護(hù)也能夠瞬間啟動(dòng)。

差動(dòng)保護(hù)包括電流互感器之間各種設(shè)備，內(nèi)部發(fā)生故障的情況下，會(huì)自動(dòng)跳開主變兩側(cè)斷路器。兩側(cè)的后備保護(hù)是差動(dòng)后備保護(hù)和母線保護(hù)，動(dòng)作過程中會(huì)延時(shí)跳開相應(yīng)的斷路器。主變進(jìn)行投產(chǎn)或檢修后，為有效且及時(shí)地?cái)嚅_主變，根據(jù)相應(yīng)的操作規(guī)定，必須選擇差動(dòng)保護(hù)和高、低壓側(cè)壓板投入使用。

1.3 后備保護(hù)

在運(yùn)行過程中，因?yàn)橹髯冏杩沟挠绊?，低壓?cè)發(fā)生故障時(shí)，高壓側(cè)的電壓往往會(huì)變小，造成無法較快速啟動(dòng)電壓閉鎖。為了保證在故障發(fā)生情況下，啟動(dòng)動(dòng)作有合適的靈敏度，在應(yīng)用過程中應(yīng)采用高、低壓側(cè)的并聯(lián)方法，保證低壓側(cè)發(fā)生故障時(shí)可以有效動(dòng)作，同時(shí)利用高、低壓側(cè)的電壓，任何一側(cè)動(dòng)作都可以啟動(dòng)閉鎖回路。

1.4 復(fù)合閉鎖過流保護(hù)

在短路故障時(shí)，復(fù)合閉鎖過流保護(hù)可當(dāng)成變壓器的后備保護(hù)使用。交流回路選擇90°接線時(shí)，如果這一側(cè)的TV發(fā)生斷開，保護(hù)元件將關(guān)閉。在這種情況下，如果電壓恢復(fù)，有關(guān)保護(hù)也能恢復(fù)。復(fù)合元件選擇這一側(cè)的TV或變壓器的TV；有關(guān)功率元件和電壓采用這一側(cè)的TV與TA；過流保護(hù)元件、電流采用這一側(cè)的TA。

1.5 零序過流保護(hù)

對(duì)于接地故障，零序過流保護(hù)可作為變壓器的后備保護(hù)，交流應(yīng)采用專門接線，電壓電流采用這一側(cè)的TV與TA。在TV斷線的情況下，本保護(hù)元件關(guān)閉。當(dāng)電壓恢復(fù)時(shí)，本保護(hù)即可恢復(fù)，可起到間隙保護(hù)作用，表現(xiàn)出間隙電壓、擊穿電流和零序電壓。

2 主變保護(hù)過程中的故障

變壓器發(fā)生故障時(shí)，其復(fù)役操作會(huì)通過低壓側(cè)的斷路器發(fā)生斷開，閉合有關(guān)斷路器來影響主變、傳輸負(fù)荷。在影響主變的過程中，如果低壓側(cè)斷路器和某種互感器間發(fā)生短路故障，差動(dòng)保護(hù)是無法啟動(dòng)的，而高壓側(cè)將選擇這一側(cè)的母線電壓，但由于其主變抗阻的影響而不能動(dòng)作，低壓側(cè)母線由于電壓正常，也不能通過并聯(lián)來使用回路啟動(dòng)高壓側(cè)的過流保護(hù)，這將導(dǎo)致其不能快速、有效地切除故障，致使主變燒毀和損壞。

在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，如果低壓側(cè)的斷路器和互感器間發(fā)生故障，低壓側(cè)的保護(hù)會(huì)在該側(cè)母線電壓下降、電流變化過大和短延的情況下跳開相應(yīng)的斷路器，使低壓側(cè)相應(yīng)線路的電壓得到恢復(fù)。但在這種情況下，電流會(huì)經(jīng)過高壓側(cè)母線和主變到達(dá)故障部位，雖然高壓側(cè)的線路上故障電流較大，但這一側(cè)的電壓會(huì)因?yàn)橹髯冏杩沟挠绊懚荒芡ㄟ^動(dòng)作開放，同樣不能快速、有效地解決故障，產(chǎn)生保護(hù)盲區(qū)。

3 對(duì)于故障采取的保護(hù)技術(shù)

3.1 高壓側(cè)有關(guān)動(dòng)作的改進(jìn)措施

在相應(yīng)變壓器的后備保護(hù)過程中，可加上若干個(gè)與門電路，其動(dòng)作情況是：在低壓側(cè)有關(guān)斷路器斷開，且高壓側(cè)電流大于允許值的情況下，根據(jù)規(guī)定時(shí)間跳開高壓側(cè)的斷路器；在三圈變壓器后備保護(hù)的過程中，可加上若干個(gè)與門電路，其動(dòng)作情況是：在低壓或壓側(cè)斷路器斷開，且高壓側(cè)電流大于允許值的情況下，根據(jù)規(guī)定時(shí)間跳開有關(guān)斷路器。

3.2 改進(jìn)中低壓側(cè)的保護(hù)方法

在變壓器后備保護(hù)的過程中，可加上若干個(gè)與門電路，其動(dòng)作情況是：在低壓側(cè)斷路器斷開的情況下，且這一側(cè)的電流大于允許值時(shí)，根據(jù)規(guī)定時(shí)間跳開高壓側(cè)的斷路器。在三圈變壓器后備保護(hù)中，可加上若干個(gè)與門電路，其動(dòng)作情況是：在中壓側(cè)的斷路器發(fā)生斷開時(shí)，且中壓側(cè)的電流超出了規(guī)定值，根據(jù)規(guī)定時(shí)間跳開高、中壓兩側(cè)的斷路器。

3.3 實(shí)際應(yīng)用中的問題和解決措施

在實(shí)際應(yīng)用過程中，由于運(yùn)行方法的不同，會(huì)引起保護(hù)裝置發(fā)生誤判，因此必須采取有針對(duì)性的措施。對(duì)于兩圈變壓器，在低壓側(cè)斷路器停用或檢修狀態(tài)，但高壓側(cè)斷路器和主變處于運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，為防止低壓側(cè)斷路器由于移動(dòng)引起保護(hù)異常啟動(dòng)，要結(jié)合實(shí)際情況加上一塊位置壓板。對(duì)于三圈變壓器，除了和兩圈變壓器相同的問題外，還應(yīng)考慮在高、中壓側(cè)的斷路器正在運(yùn)行，而低壓側(cè)的斷路器處于備用時(shí)，可能出現(xiàn)的因中壓側(cè)短路造成的高壓側(cè)過流保護(hù)啟動(dòng)；或在低壓側(cè)的斷路器發(fā)生斷開時(shí)，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器等問題。因此，要注重動(dòng)作時(shí)間的合理性，且部分變壓器應(yīng)改變中壓側(cè)邏輯與接線方式，以防止發(fā)生此類情況。

4 結(jié)束語

長期以來，主變運(yùn)行的安全始終受到人們的高度重視，很多專家與專業(yè)人員對(duì)其故障的原理做了較多的試驗(yàn)和研究。對(duì)于變壓器發(fā)生的大部分故障，目前已經(jīng)擁有比較健全的保護(hù)措施。由于變壓器的外部故障容易引起較大的損害，所以，應(yīng)該深入分析在各種運(yùn)行條件下導(dǎo)致外部故障的因素和相應(yīng)的保護(hù)動(dòng)作。

參考文獻(xiàn)

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[2]劉昊瑋.淺談電力變壓器故障中的繼電保護(hù)技術(shù)運(yùn)用[J].電子世界，2012（23）：37-38.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： Transformer is an important part of power system operation， once a failure occurs， the security of the power system would be threatened. Discusses protection technology in the transformer failure， with a view to prevent and preclude reference to transformer failure.

Key words： transformer； protection technology； differential protection； backup protection