(湖南華菱漣鋼能源中心 湖南 婁底 417000)

電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

伍良偉

(湖南華菱漣鋼能源中心湖南婁底417000)

電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的內(nèi)容比較復(fù)雜，需要對(duì)具體設(shè)計(jì)形式進(jìn)行了解，按照設(shè)計(jì)流程實(shí)施。相關(guān)工作人員需要做好繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作，按照流程要求進(jìn)行。本次研究中以電力變壓器主要故障為基礎(chǔ)，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行分析。

電力變壓器；繼電保護(hù)；設(shè)計(jì)要點(diǎn)

隨著電力系統(tǒng)的不斷進(jìn)步和發(fā)展，電網(wǎng)擴(kuò)展了現(xiàn)有規(guī)模，密集性更強(qiáng)，在電力體系中，變壓器是重要的器件，其運(yùn)行和各個(gè)時(shí)段存在一定的聯(lián)系，電壓器正常運(yùn)轉(zhuǎn)后，受到其他因素的影響，可能會(huì)存在不同類型的故障，為了保證變壓器正常運(yùn)行，需要做好日常繼電保護(hù)工作，避免出現(xiàn)故障。繼電保護(hù)設(shè)計(jì)分為不同的類型，針對(duì)具體設(shè)計(jì)要點(diǎn)可知，在后續(xù)應(yīng)用階段，按照預(yù)設(shè)要求以及模式進(jìn)行，能保證其穩(wěn)定性。以下將對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)進(jìn)行分析。

一、變壓器主保護(hù)

根據(jù)現(xiàn)有保護(hù)系統(tǒng)可知，繼電保護(hù)本身有比較高的可靠性，主要是由于繼電保護(hù)配置比較合理，質(zhì)量、技術(shù)以及性能等都處于比較高的水平下，在繼電保護(hù)裝置實(shí)際運(yùn)行中，必須做好日常維護(hù)和管理工作，尤其是在信息管理技術(shù)應(yīng)用階段，系統(tǒng)的保護(hù)和應(yīng)用是重點(diǎn)。根據(jù)防護(hù)要求可知，防御變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護(hù)存在聯(lián)系，由于防御變壓器的繞組是以多相短路、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)等對(duì)電流保護(hù)有一定的影響，因此需要做好外部系統(tǒng)的防御工作。防御中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中外部接地短路的零序電流保護(hù)。瓦斯保護(hù)在設(shè)計(jì)的重點(diǎn)是避免加熱油箱絕緣材料由于變壓或者其他現(xiàn)象出現(xiàn)爆炸，電力變壓器安裝的繼電保護(hù)形式符合具體設(shè)計(jì)指標(biāo)，由于外界溫度和濕度是不斷變化的，可能會(huì)存在失誤操作的現(xiàn)象。在瓦斯設(shè)計(jì)和保護(hù)中需要注意與其他保護(hù)方式比如勵(lì)磁保護(hù)、過電流保護(hù)等的結(jié)合、從而提高保護(hù)效率、提高瓦斯繼電保護(hù)的可靠性。

二、變壓器后備保護(hù)

后備保護(hù)涉及到過流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動(dòng)的過流保護(hù)、負(fù)序過流保護(hù)、零序電流保護(hù)等。根據(jù)繼電保護(hù)處理結(jié)構(gòu)以及各類方案可知，在設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，如果存在保護(hù)體系設(shè)計(jì)不到位或者其他類型的現(xiàn)象，勢(shì)必對(duì)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性造成影響，因此在設(shè)計(jì)階段，必須按照保護(hù)設(shè)計(jì)流程和要點(diǎn)進(jìn)行，避免出現(xiàn)設(shè)計(jì)不合理的現(xiàn)象，增加難度。

(一)過電流保護(hù)

瓦斯保護(hù)以及差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，變壓器增加了接地短路以及相間接地后備保護(hù)，為了避免出現(xiàn)嚴(yán)重的故障，需要做好電流和電壓處理工作。此外后備保護(hù)作為負(fù)荷電壓，通過后備保護(hù)后，能避免系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定的現(xiàn)象。在保護(hù)裝置處理階段，根據(jù)處理要求和方案要求可知，只有按照保護(hù)準(zhǔn)則和具體要求落實(shí)，才能提升其穩(wěn)定性，避免系統(tǒng)受到影響。如果存在處理不到位或者其他現(xiàn)象，則勢(shì)必對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性造成影響。

(二)復(fù)合電壓啟動(dòng)的過流保護(hù)

電壓取自本側(cè)的YH或變壓器各側(cè)的YH。動(dòng)作判據(jù):動(dòng)作值小于低電壓元件整定值。負(fù)序電壓元件，電壓取自本側(cè)或變壓器各側(cè)，動(dòng)作判據(jù):動(dòng)作值大于負(fù)序電壓元件整定值。過流元件，電流取自本側(cè)的LH，任一相電流大于過流定值。根據(jù)變壓器故障以及類型要求可知，不同區(qū)域變壓器外部環(huán)境存在較大的差異，經(jīng)過系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析以及案例分析后，所有故障分為不同的類型，在數(shù)據(jù)處理中必須根據(jù)保護(hù)裝置要求進(jìn)行。對(duì)存在的各類故障解決后，能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的維護(hù)和處理。在操作過程中按照保護(hù)路床實(shí)施。

(三)負(fù)序過流保護(hù)、零序電流保護(hù)

繼電保護(hù)系統(tǒng)運(yùn)行以數(shù)據(jù)的使用和共享為基礎(chǔ)，對(duì)各類數(shù)據(jù)處理后能解決具體問題，不僅操作上比較便利，同時(shí)也有比較強(qiáng)的實(shí)用性，提升系統(tǒng)自身穩(wěn)定性。在保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，需要對(duì)接地時(shí)產(chǎn)生的零序進(jìn)行處理，零序電流保護(hù)指利用接地時(shí)產(chǎn)生的零序電流使保護(hù)動(dòng)作的裝置，叫零序電流保護(hù)。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實(shí)現(xiàn)接地保護(hù)。設(shè)計(jì)前需要對(duì)電纜進(jìn)行處理，零序電流保護(hù)的最大特點(diǎn)是:只反映單相接地故障，因?yàn)橄到y(tǒng)中的其他非接地短路故障不會(huì)產(chǎn)生零序電流，所以零序電流保護(hù)不受任何故障干擾。電力系統(tǒng)發(fā)生不對(duì)稱短路或者三相不對(duì)稱運(yùn)行時(shí)，發(fā)電機(jī)定子繞組中就有負(fù)序電流，這個(gè)電流在電動(dòng)機(jī)氣隙中產(chǎn)生反向旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，相對(duì)于轉(zhuǎn)子為兩倍同步轉(zhuǎn)速。因此在轉(zhuǎn)子部件中出現(xiàn)倍頻電流。需要做好電流保護(hù)工作。

(四)后備保護(hù)

過流保護(hù)稱之為后備形式，根據(jù)裝置本體、母線以及多樣化線路要求，對(duì)雙重繞組、主電源側(cè)可以進(jìn)行此類保護(hù)，根據(jù)接線狀態(tài)可知，在必要的情況下需對(duì)故障類型解析。如果時(shí)限比較長，則可以斷開變壓器，排除故障。主電源預(yù)設(shè)階段，在短時(shí)間內(nèi)可以斷開斷路器，如果此類途徑不敏感，則可以對(duì)其進(jìn)行后備預(yù)測(cè)，根據(jù)考量實(shí)際要求可知，靈活處理后可供保護(hù)。

三、差動(dòng)保護(hù)裝置設(shè)計(jì)

電力變壓器并列運(yùn)行的容量>6.3MVA,如果單獨(dú)運(yùn)行時(shí)容量>10MVA,則可以采用縱聯(lián)動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)，為了實(shí)現(xiàn)這一方式，在后續(xù)應(yīng)用過程中要對(duì)電力變壓器的數(shù)值進(jìn)行分析，高壓側(cè)互感器環(huán)流接線設(shè)計(jì)是重點(diǎn)，對(duì)于電壓值超過330KV則可以在引出線的位置安裝差動(dòng)保護(hù)裝置。電力變壓器設(shè)計(jì)中提前設(shè)計(jì)了斷路器，在這種情況下，在電力變壓器以及發(fā)電機(jī)之間可以直接安裝獨(dú)立的保護(hù)裝置，如果沒有安裝斷路器需要根據(jù)變壓器容量確定保護(hù)裝置的數(shù)量。通常情況下在100MA以下的變壓器和發(fā)電機(jī)，可以共用一個(gè)保護(hù)裝置，容量在100MVA以上的變壓器或者發(fā)電機(jī)則可以分別設(shè)立保護(hù)裝置[3]。如果第一套差動(dòng)保護(hù)回路設(shè)計(jì)不當(dāng)，則需要獨(dú)立連接CT繞組，根據(jù)切換方式可知，如果是第二套差動(dòng)保護(hù)回路，則需要根據(jù)套管連接組的類型進(jìn)行預(yù)設(shè)，不需要切換其他裝置。變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置如下：

圖一：變壓器差動(dòng)保護(hù)裝置

四、電力變壓器負(fù)荷保護(hù)設(shè)計(jì)

瓦斯保護(hù)的實(shí)現(xiàn)是以氣體繼電保護(hù)器作為基礎(chǔ)，在現(xiàn)有作用下實(shí)施。通常情況下采用的瓦斯保護(hù)是包括了在斷路器跳閘方面保護(hù)的重瓦斯和在信號(hào)動(dòng)作保護(hù)方面的輕瓦斯。

第一種保護(hù)的方式則是以化學(xué)成分和數(shù)量等進(jìn)行分析，相關(guān)工作人員需要及時(shí)觀測(cè)變壓器異常情況下的運(yùn)行情況，在短時(shí)間內(nèi)對(duì)其進(jìn)行處理。第二種在設(shè)計(jì)階段，對(duì)存在的問題進(jìn)行分析后，按照實(shí)際情況審核，對(duì)自身特點(diǎn)以及成分分析后，間接對(duì)故障位置進(jìn)行確定，在變壓器損傷的情況下是可以直接切斷電源的，保證變壓器不會(huì)受到影響。

系統(tǒng)在正常運(yùn)行的前提下，三相是對(duì)稱的，在電流繼電保護(hù)中采用保護(hù)裝置進(jìn)行連接，采用延時(shí)動(dòng)作信號(hào)能實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。電力變壓器超過負(fù)荷后可能會(huì)產(chǎn)生不同程度的變動(dòng)，例如雙繞組類型，需要在電源側(cè)安全過負(fù)荷保護(hù)，在三繞組單側(cè)降壓型變壓器設(shè)計(jì)中，如果有相同的變量，則需要在電源側(cè)安裝過負(fù)荷保護(hù)，如果容量不足，過負(fù)荷保護(hù)則需要設(shè)置在繞組比較小的電源側(cè)[4]。

五、高壓變壓器保護(hù)設(shè)計(jì)

過電流保護(hù)在高壓側(cè)的變壓器規(guī)定低壓側(cè)母線的靈敏系數(shù)時(shí)，過電流保護(hù)要在變壓器高壓側(cè)的斷路器上，如果低壓側(cè)出現(xiàn)故障，需要對(duì)開關(guān)和故障進(jìn)行審核。根據(jù)低壓側(cè)后備保護(hù)要求可知，在特殊情況下，非金屬材質(zhì)短路現(xiàn)象的出現(xiàn)，會(huì)導(dǎo)致靈敏度下降，最好的方式就是將一個(gè)保護(hù)的變壓器穩(wěn)定的反時(shí)限過流保護(hù)設(shè)置在高壓側(cè)，保證變壓器符合電流數(shù)值要求。

六、結(jié)束語

社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，對(duì)電力變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)有更多的要求，在整個(gè)系統(tǒng)分析過程中，考慮到繼電保護(hù)的特殊性，在供電過程中需要從安全性和穩(wěn)定性的角度入手，做好基礎(chǔ)處理工作。如果出現(xiàn)用電異?；蛘咂渌F(xiàn)象，必須按照流程要求進(jìn)行處理，避免出現(xiàn)故障。此外需要大力推廣和應(yīng)用繼電保護(hù)技術(shù)的設(shè)計(jì)，使其適應(yīng)系統(tǒng)應(yīng)用要求，進(jìn)而保證電力系統(tǒng)的可持續(xù)發(fā)展。

[1]李春明.關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探析[J].黑龍江科技信息,2017,(02):75.

[2]于水婧.電力變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].時(shí)代農(nóng)機(jī),2015,42(06):43-44.

[3]陳良杰.對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探討[J].通訊世界,2014,(24):210-211.

[4]張琴.電力變壓器故障類型分析與繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].機(jī)電信息,2013,(18):25-26.

伍良偉(1982-)，男，大專，助理工程師，主要從事電力系統(tǒng)自動(dòng)化等方面。