陳乾雄

摘要：隨著社會(huì)的不斷發(fā)展，我們國(guó)家電力工業(yè)水平也在飛速運(yùn)轉(zhuǎn)中，電網(wǎng)的形式與日俱增，社會(huì)的網(wǎng)絡(luò)密集程度也在不斷的增加，在整個(gè)電氣系統(tǒng)中，電力變壓器機(jī)電設(shè)備是一種非常重要的電力設(shè)備設(shè)施，其自身負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)非常重要的轉(zhuǎn)換工作，因此電力變壓器很容易受到一些外界自然條件的影響，工作期間很容易導(dǎo)致大量的變壓器受到損壞，為了保障用電的安全和可靠，一定要根據(jù)實(shí)際的工作情況做好電力變壓器的繼電保護(hù)裝置。本文對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，分析了電力變壓器繼電保護(hù)的工作原理，介紹了電力變壓器繼電保護(hù)的基本構(gòu)成，指出了電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)常見(jiàn)的故障類(lèi)型，具有一定的參考價(jià)值與指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：變壓器;繼電保護(hù);工作原理;基本構(gòu)成;故障類(lèi)型

1、電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理

電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的工作原理是電力變壓器繼電系統(tǒng)根據(jù)電力系統(tǒng)中電力數(shù)值的波動(dòng)情況而產(chǎn)生的一種進(jìn)行自我調(diào)節(jié)的功能。整個(gè)電力變壓器繼電系統(tǒng)處于安全可靠的運(yùn)行狀態(tài)是電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行正常工作的基本前提條件。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行情況的不同，繼電保護(hù)系統(tǒng)發(fā)揮保護(hù)作用的原理也會(huì)有所差別。通過(guò)對(duì)具體運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)的分析和測(cè)量，再找出不同狀態(tài)下的數(shù)據(jù)參量，能夠判斷繼電保護(hù)系統(tǒng)是否處于正常的工作狀態(tài)。與此同時(shí)，這些參數(shù)也能夠作為繼電保護(hù)系統(tǒng)不同運(yùn)行狀態(tài)的依據(jù)，從而形成不同的原理。當(dāng)繼電保護(hù)系統(tǒng)處于正常的工作狀態(tài)時(shí)，其工作原理是先測(cè)量后執(zhí)行;當(dāng)其處于非正常的工作狀態(tài)時(shí)，則需要將在系統(tǒng)故障情況下產(chǎn)生的物理參量與其正常運(yùn)行時(shí)得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。

2、電力變壓器繼電保護(hù)的基本構(gòu)成

經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的發(fā)展與演變，如今電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)已逐步發(fā)展到了微機(jī)型的繼電保護(hù)系統(tǒng)的狀態(tài)，該類(lèi)型的電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)主要由3部分組成。①電力系統(tǒng)信號(hào)采集部分。其主要功能是收集并整理電力系統(tǒng)內(nèi)部的電力數(shù)值的情況，然后將其收集整理的數(shù)據(jù)通過(guò)有效的傳遞方式提交給電力系統(tǒng)繼電保護(hù)部分。②電力系統(tǒng)的信號(hào)處理部分。其能夠?qū)﹄娏ο到y(tǒng)信號(hào)采集整理的信號(hào)進(jìn)行處理，并以有效的方式對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分類(lèi)與處理。③信號(hào)輸出部分。該部分是十分重要的環(huán)節(jié)，信號(hào)輸出部分可以有效地將輸出信號(hào)的指令精準(zhǔn)無(wú)誤地發(fā)送給電力系統(tǒng)，從而保障調(diào)節(jié)工作的順利進(jìn)行。

3、電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的故障類(lèi)型

一般情況下，我們將電力變壓器保護(hù)裝置的故障類(lèi)型簡(jiǎn)單的分為兩種類(lèi)型，即為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障這兩種。一般來(lái)說(shuō)，對(duì)于造成油箱內(nèi)部故障發(fā)生的主原因，是在變壓器的內(nèi)部相間短路、接地短路和鐵芯短路等問(wèn)題引起的。由于發(fā)生在電力變壓器裝置系統(tǒng)內(nèi)部故障的出現(xiàn)幾率非常高，并且內(nèi)部故障的危險(xiǎn)系數(shù)較大，所以，當(dāng)內(nèi)部故障發(fā)生時(shí)，產(chǎn)生的較大電弧不僅會(huì)燒毀變壓器內(nèi)的絕緣部分，還會(huì)使變壓器內(nèi)部的大部分絕緣體在嚴(yán)重受熱情況下，產(chǎn)生大量的有毒氣體，容易導(dǎo)致變壓器內(nèi)部的油箱發(fā)生爆炸，產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅人身安全的事故，因此對(duì)于變壓器內(nèi)部的故障需要及時(shí)的對(duì)繼電保護(hù)裝置中進(jìn)行排查，避免嚴(yán)重事故的發(fā)生。而一般油箱外部的故障發(fā)生的主要原因則是，變壓器自身的阻線(xiàn)與絕緣體相關(guān)的電路或接地?cái)嗑€(xiàn)的現(xiàn)象引起的。此外，對(duì)于電力變壓器繼電保護(hù)中不能夠正常的進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)，需要我們從下面幾個(gè)方面進(jìn)行概括。首先，因?yàn)殡娏ψ儔浩魍獠烤€(xiàn)路短路造成的電流過(guò)大，或者是實(shí)際的變壓器負(fù)荷超載現(xiàn)象。其次，變壓器自身的油箱漏油會(huì)造成油面下降，導(dǎo)致在變壓器發(fā)生故障時(shí)不能夠及時(shí)的冷卻，而出現(xiàn)了溫度過(guò)高的現(xiàn)象。這些現(xiàn)象無(wú)疑都會(huì)對(duì)變壓器自身內(nèi)部金屬設(shè)施造成嚴(yán)重的傷害，從而導(dǎo)致變壓器絕緣體的損壞，使得其后期事故不斷的發(fā)生。

4、電力變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的有效設(shè)計(jì)方案

4.1、差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

變壓器繼電保護(hù)系統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)原則是：使變壓器兩側(cè)的電流互感器按照正常工作狀態(tài)下的環(huán)流接線(xiàn)進(jìn)行。在正常運(yùn)行的狀態(tài)之下，差動(dòng)繼電器中的電流值即為兩側(cè)電流互感器二次電流的差值，一般情況下，它近似等于零。當(dāng)差動(dòng)繼電器不工作時(shí)，其具有的保護(hù)作用也會(huì)相應(yīng)停止。隨著高性能計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn)，差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)也已取得了一定的成果，因此，對(duì)于高壓側(cè)電壓大于330千伏的變壓器，可以采用雙重差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)，從而對(duì)裝置的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行有效的保護(hù)。

4.2、瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)

除了瓦斯保護(hù)可以動(dòng)作，像差動(dòng)保護(hù)以及其他有關(guān)保護(hù)設(shè)計(jì)通常是都不能進(jìn)行動(dòng)作的。瓦斯保護(hù)主要是依靠氣體繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作的，其位于變壓器油箱和油枕之間的連接導(dǎo)油管中。瓦斯保護(hù)主要有兩種：①首先輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，然后依照氣體的屬性，包括：顏色、可燃性、數(shù)量以及化學(xué)成分來(lái)判斷保護(hù)的理由以及電力變壓器繼電保護(hù)裝置故障的性質(zhì)。根據(jù)此有關(guān)工作人員則可以及時(shí)察覺(jué)故障的發(fā)生并有針對(duì)性地對(duì)故障進(jìn)行相關(guān)處理。②首先重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于斷路器跳閘，然后通過(guò)監(jiān)視確定氣體發(fā)生的速度，并對(duì)氣體的不同特征以及相關(guān)成分進(jìn)行剖析，從而根據(jù)有關(guān)分析間接地推測(cè)、判斷造成故障發(fā)生的原因、故障出現(xiàn)的部位和以及故障的嚴(yán)重程度。

4.3、過(guò)電流保護(hù)設(shè)計(jì)

設(shè)計(jì)低壓變壓器在過(guò)電流時(shí)進(jìn)行保護(hù)裝置。一般情況下，如果是應(yīng)用三相式的變壓器時(shí)主要是在變壓器的低壓側(cè)，一旦在壓側(cè)出現(xiàn)短路時(shí)，或者是沒(méi)有發(fā)揮出阻抗保護(hù)時(shí)，那么就起不到保護(hù)的作用。所以，在所有相鄰元件的后備必須要達(dá)到保護(hù)的作用。如果發(fā)生這種問(wèn)題時(shí)，可以在低壓側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，也可以在高、中壓側(cè)安裝一個(gè)復(fù)合的電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)。另外，在設(shè)計(jì)高壓變壓器保護(hù)裝置時(shí)，當(dāng)變壓器高壓側(cè)電流保護(hù)會(huì)對(duì)低壓側(cè)母線(xiàn)產(chǎn)生一定的靈敏度，所以，就可以對(duì)變壓器高壓側(cè)短路以及低壓側(cè)斷路器安裝一個(gè)保護(hù)裝置。一旦變壓器低壓側(cè)產(chǎn)生停運(yùn)問(wèn)題以及發(fā)生故障時(shí)，就會(huì)發(fā)生在開(kāi)關(guān)和TA間出現(xiàn)非正常狀況，此時(shí)保護(hù)裝置則當(dāng)作變壓器低壓側(cè)母線(xiàn)后備保護(hù)設(shè)計(jì)應(yīng)用，也可以作為主保護(hù)的設(shè)計(jì)應(yīng)用。有一點(diǎn)我們也是可以忽略的，就是發(fā)生非金屬性短路時(shí)，會(huì)出現(xiàn)靈敏度不足的阻抗保護(hù)，或者是出現(xiàn)延時(shí)以及超時(shí)的問(wèn)題發(fā)生。通過(guò)在對(duì)上述問(wèn)題發(fā)生過(guò)程當(dāng)中，最好的解決方法就是在變壓器的高壓側(cè)設(shè)計(jì)一個(gè)保護(hù)裝置，可以安裝保護(hù)變壓器，也就是熱穩(wěn)定的反時(shí)限過(guò)流裝置。并且必須把這種設(shè)置的整定值要與變壓器的熱穩(wěn)定相適應(yīng)，除此之外，對(duì)變壓器低壓側(cè)也要進(jìn)行相應(yīng)的保護(hù)，安裝一個(gè)電流保護(hù)裝置。

總結(jié)來(lái)說(shuō)，根據(jù)上面的分析我們可以得知，電力變壓器的繼電保護(hù)系統(tǒng)在整個(gè)電力系統(tǒng)中具有非常重大的作用，所以就需要我國(guó)相關(guān)的技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)這一方面的研究與分析，還要對(duì)系統(tǒng)中存在的各種問(wèn)題進(jìn)行及時(shí)有效的處理，從而使電力系統(tǒng)正常的工作。除此之外，根據(jù)以前的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)和研究結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在電力變壓繼電保護(hù)系統(tǒng)中最常出現(xiàn)的問(wèn)題就是二次回路的故障和電流互感器故障的出現(xiàn)。這就要求技術(shù)人員加強(qiáng)對(duì)這兩方面的重點(diǎn)研究，積極的改進(jìn)這些問(wèn)題，這樣會(huì)對(duì)電力變壓器系統(tǒng)的工作帶來(lái)很大的幫助，從而保證我國(guó)電力的正常運(yùn)行，為社會(huì)的發(fā)展打下堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

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