王炳光+馬璞+姜蔓花

[摘 要]電力系統(tǒng)變壓器是非常重要的部件，但電力變壓器在實際運行中，會發(fā)生各類型的故障，影響著電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運行、以及經濟效益的提高。因此，設置具有良好性能、動作可靠的繼電保護裝置是很有必要的。

[關鍵詞]電力系統(tǒng)；繼電保護裝置；電力變壓器

中圖分類號：TM 文獻標識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）15-0020-01

隨著我國電力工業(yè)的迅猛發(fā)展，電網的規(guī)模也逐漸擴大，電網的密集度也在不斷提高。作為電力系統(tǒng)的主要部件—變壓器也時刻受到外界負荷的影響。電力變壓器正常運行中，可能會發(fā)生各類型的故障，例如超高壓輸電建設，越來越離不開大型的電力變壓器，它的故障也直接影響著整個電力系統(tǒng)的安全連續(xù)運行。因此，為了保證供電的可靠性和連續(xù)性，必須對電力變壓器繼電保護裝置的性能和動作可靠性做出相應的嚴格設置。

1 電力變壓器的故障類型及運行的非正常狀態(tài)

1.1 電力變壓器故障類型。

一般分為兩類：郵箱內部故障、外部故障

（1）郵箱內部故障即變壓器的郵箱內發(fā)生的故障，如：高、低壓側繞組間的相間短路、輕微的匝間短路、發(fā)生在中性點接地系統(tǒng)中的側繞組處單相接地短路等，還常常發(fā)生燒壞鐵芯繞損等故障。變壓器的內部故障特別危險，一旦發(fā)生故障，故障點所產生的電流和電弧不僅損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，故障嚴重時還會導致因變壓器油受熱分解產生的大量氣體，引起變壓器郵箱的爆炸。因此，繼電保護應快速有效的切除這些內部故障。

（2）郵箱外部最常見的故障如：絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。其中絕緣套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路以及繞組的匝間短路是最常見的故障類型，因此一定要根據變壓器的容量以及重要程度裝設具有良好性能的繼電保護裝置。

1.2 變壓器不正常工作狀態(tài)。

常見的外部非正常工作狀態(tài)如：過電流、過電壓引起的過勵磁故障；負荷超過額定容量引起的過負荷；油面降低的故障（通常由油箱漏油引起）；溫度升高（通常由冷卻系統(tǒng)所引起）。此外，在過電壓或低頻率等非正常運行狀態(tài)下，對于到容量變壓器，因其額定工作的磁通密度與鐵心的飽和磁通密度相當接近，常常會引發(fā)變壓器的過勵磁故障。這些非正常運行狀態(tài)往往會使繞組、鐵芯等金屬構件過熱，從而威脅到變壓器的絕緣性能。

2 電力變壓器器繼電保護設計方案

隨著國內電力行業(yè)的發(fā)展，越來越多的超高壓輸電線路建設起來，隨之擴大的還有超高壓大容量的大型電力變壓器，其運行的正常與否也將直接關系到國家整個電網的可靠性。針對上述電力變壓器的各種故障類型及非正常運行狀態(tài)，設置相對應并且安全可行的繼電保護裝置是非常有必要的。其核心任務就是通過繼電器切除故障變壓器，或通過一些信號傳達給運行的相關人員采取相應消除異常的措施。根據DL400—1991《繼電保護和安全自動裝置技術規(guī)程》技術的相關規(guī)定，電力變壓器應裝設如下保護。

2.1 變壓器的瓦斯保護

變壓器瓦斯保護（即氣體繼電保護），對于保護0.8MVA及以上的油浸式電力變壓器，為防止其內部發(fā)生各類故障均應裝設瓦斯保護。如：變壓器油箱內部出現的一切故障，都可以發(fā)出跳閘的信號。瓦斯保護裝置的主要元件有氣體繼電器，它安裝在油箱和油枕間聯管處。瓦斯保護的動作極其迅速、靈敏，并且結構也非常簡單，但它不能反映如引出線上的郵箱外部故障，其次，瓦斯保護也常常因為一些外界干擾而做出錯誤的動作，因此瓦斯保護不能作為變壓器內部故障的唯一保護裝置。

2.2 變壓器的差動保護

差動保護以比較變壓器高壓側、低壓側的電流大小和相位來實現作為構建原理。將變壓器兩側電流互感器二次側接線按正常時的“環(huán)流接線”。對于Y，dll之類的電力變壓器來說，需考慮“相位補償”的接線連接方式，變壓器星形側的電流互感器接成三角形式，而變壓器的三角形側的電流互感器進行星形方式連接。當變壓器處于正常運行或出現外部故障時，此時的差動繼電器的電流與兩側互感器的電流二者之間差值接近于零，此時，差動保護不動作，并且保護也不會有動作。當變壓器內部以及變壓器與電流互感器之間的引線處出現故障時，差動繼電器中得電流等于兩側電流互感器的二次電流之和，成為故障點較大的短路電流，大于繼電器保護動作最低所需電流值，繼電器發(fā)出迅速切除故障的信號。差動保護一直以獨特的高靈敏度、選擇性好的特點、實現簡單等特點，在發(fā)電機、電動機以及母線等設備上均能得到廣泛應用，作為電器主設備的主保護，一直擁有著獨特的優(yōu)點。

2.3 電力變壓器的過電流保護

電力變壓器過電流保護作為瓦斯保護和差動保護的后備，一般按照變壓器的容量和短路電流的不同情況，過電流保護可采用用以下保護。（1）過電流保護。常用于降壓變壓器。（2）復合電壓啟動的過電流保護。一般在升壓變壓器及過電流保護的靈敏度不夠時采用此保護。（3）負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，此種保護常用于63MV-A及以上大容量升壓變壓器以及系統(tǒng)聯絡變壓器。

2.4 電力變壓器的負荷保護

過負荷保護是用來預防變壓器因過負荷而引起的過電流。電力變壓器的過負荷保護裝置一般采用一只電流繼電器與某個單相線路相連的一對一的接線方式，一般在經過一定延時后動作于信號，或延時跳閘。

3 結語

綜上所述，無論是變壓器的外部短路或過負荷引起的過電流或溫度升高等非正常工作情況，都不容忽視。因此，繼電保護設計在以供電的可靠性和連續(xù)性為前提下，做好相應的嚴格設置。

參考文獻

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