呂海祥

（廣州西門(mén)子變壓器有限公司）

配電變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)探討

呂海祥

（廣州西門(mén)子變壓器有限公司）

在現(xiàn)代社會(huì)，不管是在生活中，還是在生產(chǎn)制造中，都離不開(kāi)電力的應(yīng)用。在供電以及用電的整體過(guò)程中，配電變壓器起著關(guān)鍵性的作用。越來(lái)越多的火災(zāi)是由用電而造成，為了使用電更加安全、更加有效，對(duì)配電變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)也變得愈發(fā)必要。只有這樣，才可以減少故障的出現(xiàn)，才可以進(jìn)一步保證人民群眾用電的安全性。本文在此前提下，以配電變壓器在使用過(guò)程中常見(jiàn)的一些故障為出發(fā)點(diǎn)，對(duì)應(yīng)該如何做好配電變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作，進(jìn)行介紹和討論。

配電變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)

隨著社會(huì)的快速發(fā)展和城市化建設(shè)的不斷推進(jìn)，不論是居民用電還是生產(chǎn)用電，其電網(wǎng)都在逐漸地?cái)U(kuò)容，而且對(duì)于用電的標(biāo)準(zhǔn)和質(zhì)量都有了更高的要求，既要明亮、還要穩(wěn)定。這就要求配電系統(tǒng)要有高質(zhì)量，與其相關(guān)的繼電保護(hù)工作也要做得更加到位和全面。作為配電系統(tǒng)中重要的組成部分，變壓器不僅應(yīng)用在電磁爐、電視機(jī)和洗衣機(jī)等生活必備品中，更應(yīng)用在機(jī)床用具、科學(xué)檢測(cè)儀器、以及高科技電子產(chǎn)品之中。配電變壓器本身及其所處的環(huán)境，都具有一定的程序性和復(fù)雜性，所以會(huì)在實(shí)際用電過(guò)程中出現(xiàn)一些意料之外的狀況和問(wèn)題。一旦有容量比較大的配電變壓器發(fā)生運(yùn)行故障，那么就會(huì)直接導(dǎo)致配電出現(xiàn)不穩(wěn)定和不安全的問(wèn)題。所以說(shuō)，要合理地對(duì)配電變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)，只有這樣，才能保證配電系統(tǒng)的運(yùn)轉(zhuǎn)更加高效、穩(wěn)定和安全，居民和工業(yè)才能更加安心地用電。

1 配電變壓器的常見(jiàn)故障

在用電過(guò)程中，通常會(huì)遇到兩種類(lèi)型的配電變壓器故障。一種由電流過(guò)大、負(fù)載量過(guò)大或是線路短路等造成的外部故障；另外一種則是由幾個(gè)繞組之間的短路以及貼心的繞組損耗所引起的內(nèi)部故障。一旦配電變壓器發(fā)生故障，不管是內(nèi)部故障還是外部故障，都應(yīng)該及時(shí)采取措施將其消除。如果對(duì)此無(wú)動(dòng)于衷，讓配電變壓器繼續(xù)運(yùn)行，不僅會(huì)速度按配電變壓器的使用期限，還會(huì)導(dǎo)致故障惡化，變得更加嚴(yán)重，達(dá)到一定程度時(shí)就可能會(huì)導(dǎo)致安全事故的發(fā)生。需要特別注意的是，如果變壓器由于短路故障，導(dǎo)致有電弧出現(xiàn)時(shí)，那么變壓器的郵箱就可能會(huì)爆炸這是非常危險(xiǎn)的情況。所以，技術(shù)人員在設(shè)計(jì)配電變壓器時(shí)，應(yīng)該考慮到各種可能出現(xiàn)的故障，合理配置，做好配電變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作，以保證整個(gè)用電過(guò)程的穩(wěn)定性和安全性。

2 配電變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)

2.1 保護(hù)設(shè)計(jì)的原則

如果配電成功后，有故障或是異常狀況發(fā)生時(shí)，整個(gè)配電系統(tǒng)就需要及時(shí)受到保護(hù)，這就要求繼電保護(hù)設(shè)備首先應(yīng)該將配電系統(tǒng)與故障分離，即切除故障。除此，也可以啟動(dòng)警報(bào)裝置，可以及時(shí)通知工作人員來(lái)消除故障，以減小該故障可能會(huì)引發(fā)的一些其他異常情況，以及后續(xù)的不良影響[1]。因此，要想做好配電變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作，就要有據(jù)可循，需要一定的條理性，以下就是繼電保護(hù)設(shè)計(jì)需要遵循的一些原則：

（1）對(duì)于不同的變壓器，要采取不同的保護(hù)裝置。一方面，需要根據(jù)所用的配電變壓器是工作變壓器和并列運(yùn)行變壓器，還是備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行變壓器來(lái)涉及保護(hù)裝置；另一方面還要根據(jù)變壓器在運(yùn)行時(shí)的電功率來(lái)進(jìn)行保護(hù)設(shè)計(jì)。當(dāng)用速斷電流的保護(hù)方式對(duì)配電變壓器進(jìn)行保護(hù)的靈敏性差時(shí)，就需要采取差動(dòng)保護(hù)，而且如果變壓器所用的電壓超過(guò)一定值時(shí)，還需要設(shè)計(jì)雙差動(dòng)保護(hù)裝置。

（2）配電變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，產(chǎn)生的電弧會(huì)使變壓器內(nèi)部的油以及絕緣性的組成材料局部受熱過(guò)度，這兩種物質(zhì)都會(huì)分解形成大量的氣體，導(dǎo)致變壓器內(nèi)部急劇膨脹，隨時(shí)都有發(fā)生瓦斯爆炸的危險(xiǎn)。針對(duì)此類(lèi)問(wèn)題，全力加強(qiáng)瓦斯的保護(hù)裝置是非常必要的。

（3）如果配電變壓器在的外部配件在供電過(guò)程中出現(xiàn)短路狀況時(shí)，也極有可能會(huì)使變壓器內(nèi)部的電流過(guò)大。此時(shí)，不僅要將變壓器的運(yùn)行容量和具體的實(shí)際情況相結(jié)合，還要考慮到其靈敏度來(lái)對(duì)變壓器進(jìn)行保護(hù)。

2.2 保護(hù)設(shè)計(jì)的方式

2.2.1 差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

在配電變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)過(guò)程中，差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)工作的重點(diǎn)。在實(shí)際進(jìn)行設(shè)計(jì)操作時(shí)，要根據(jù)正常的環(huán)流對(duì)變壓器兩邊的互感器采取正確的接線步驟。流經(jīng)差動(dòng)繼電器的電流是分別流經(jīng)變壓器兩邊的互感器電流的差值，如果供電過(guò)程沒(méi)有異常情況，配電變壓器也正常工作時(shí)，互感器的電流幾乎相等，差值約為零，說(shuō)明繼電器的電流也為零，此時(shí)的繼電器就不會(huì)被啟動(dòng)，也無(wú)法起到保護(hù)作用。這種情況下，要想找到變壓器的故障，就需要為變壓器設(shè)計(jì)雙重差動(dòng)繼電保護(hù)器，一旦出現(xiàn)短路故障，行縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作就會(huì)啟動(dòng)，同時(shí)又能保護(hù)電流速斷。這一保護(hù)裝置可以保證，由于外部故障所造成差動(dòng)繼電器的電流為零的情況下，也可以對(duì)配電變壓器起到保護(hù)作用[2]。

2.2.2 瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

在配電過(guò)程中，變壓器發(fā)生的一些故障，例如漏油、絕緣裂化或者鐵芯燒壞等，會(huì)無(wú)法使差動(dòng)保護(hù)或其他保護(hù)啟動(dòng)，但瓦斯保護(hù)仍舊可以進(jìn)行。因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)想要發(fā)揮其作用需要通過(guò)繼電器，所以，瓦斯保護(hù)裝置都安裝在導(dǎo)油管中。根據(jù)變壓器故障的輕重程度，可以將瓦斯保護(hù)分為輕瓦斯保護(hù)和重瓦斯保護(hù)兩種。輕瓦斯保護(hù)是通過(guò)發(fā)出信號(hào)來(lái)起作用，是把氣體的物理性質(zhì)，如顏色、數(shù)量等和化學(xué)性質(zhì)，如成分與可燃性等結(jié)合起來(lái)判斷故障的性質(zhì)和原因，從而對(duì)此進(jìn)行及時(shí)的消除。重瓦斯保護(hù)一般設(shè)置在斷路器跳閘之中，如果變壓器的故障嚴(yán)重，重瓦斯保護(hù)就會(huì)啟動(dòng)，會(huì)切斷電源或者發(fā)出警報(bào)。它是通過(guò)監(jiān)測(cè)氣體流速，并分析其特點(diǎn)和組份從而找出故障點(diǎn)和原因來(lái)實(shí)施保護(hù)措施的[3]。

3 過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

在配電變壓器的運(yùn)行過(guò)程中，有些異常情況可能不會(huì)讓差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)及時(shí)發(fā)生作用，例如，由變壓器的某些外部故障造成流經(jīng)繞組的電流過(guò)大的情況或是變壓器本身的一些內(nèi)部異常。這種情況的發(fā)生就要求在配電變壓器中，要安裝相應(yīng)的過(guò)流保護(hù)裝置，其實(shí)該裝置主要是針對(duì)變壓器在啟動(dòng)時(shí)的電流最大所設(shè)計(jì)的。在具體的實(shí)際操作中，要進(jìn)行不同的優(yōu)化。

①對(duì)于低壓變壓器，為了滿足變壓器內(nèi)部所有元件受保護(hù)，應(yīng)該把將零序方向需要的間隙保護(hù)和過(guò)流保護(hù)結(jié)合起來(lái)，安裝一個(gè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)裝置。②對(duì)于高壓變壓器，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)部組件結(jié)構(gòu)的要求，在其低壓一側(cè)的斷路器和高壓一側(cè)的短路器上都分別裝有過(guò)流保護(hù)設(shè)備，除此，還在在高壓一側(cè)裝有可以保證變壓器熱穩(wěn)定性的過(guò)流保護(hù)裝置。③如果根據(jù)遠(yuǎn)后備的原則配置相間后備保護(hù)裝置，就應(yīng)該避開(kāi)變壓器相連線路短路時(shí)可能流經(jīng)保護(hù)裝置安裝點(diǎn)的負(fù)序電流，同時(shí)還應(yīng)該配合相鄰線路零序電流后備段的靈敏度，以此來(lái)防止負(fù)序過(guò)電流進(jìn)行非選擇性的保護(hù)操作[4]。

4 過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)計(jì)

除了以上在變壓器發(fā)生故障時(shí)，需要采取保護(hù)措施外，當(dāng)配電變壓器正常工作時(shí)出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷情況也需要進(jìn)行保護(hù)。通常情況下，過(guò)負(fù)荷是三相對(duì)稱的，其保護(hù)裝置安在主電源的旁邊，而且是在過(guò)負(fù)荷情況發(fā)生的時(shí)候，才會(huì)安裝這種保護(hù)裝置。故而，在任意一相安裝一個(gè)繼電器，就可以起到過(guò)電荷保護(hù)作用。

5 結(jié)語(yǔ)

總而言之，為了使配電變壓器在整個(gè)供電過(guò)程中處于正常的工作狀態(tài)，就要合理地設(shè)計(jì)變壓器的繼電保護(hù)裝置，這就要求研發(fā)人員和技術(shù)人員要將專業(yè)知識(shí)和變壓器的運(yùn)行實(shí)際相結(jié)合，做好每一個(gè)保護(hù)環(huán)節(jié)的設(shè)計(jì)工作，從而設(shè)計(jì)出既科學(xué)又有效的保護(hù)裝置。只有這樣，才能保證配電變壓器的工作效率，提高綜合供電實(shí)力，才能使供電工作進(jìn)行的既穩(wěn)定有效、又安全可靠。

[1]李 躍.配電變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2016（3）：204.

[2]周海鯤.配電變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新通信，2015（9）：123.

[3]何 磊.探析配電變壓器繼電保護(hù)措施[J].低碳世界，2016（9）：50～51.

[4]賴惠鴿，朱學(xué)軍，俞金壽.配電變壓器保護(hù)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J].自動(dòng)化儀表，2009，30（9）：52～55.

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2016-7-12