韓鵬

（國網(wǎng)江蘇省電力有限公司南京供電分公司，江蘇 南京 210000）

在變壓器當(dāng)中，屬于發(fā)電、變電和配電的重要設(shè)備，可以為電力系統(tǒng)的正常運行提供必要的能量，因此需要對繼電保護(hù)裝置進(jìn)行嚴(yán)格的分析，從而減少電力變壓器的故障現(xiàn)象和異常狀態(tài)，為廣大居民提供出安全可靠的電力能源。

一、變壓器

變壓器當(dāng)中，包含器身、調(diào)壓裝置、油箱及冷卻裝置、保護(hù)裝置以及絕緣套管這幾個部分共同組成，其中器身包含鐵芯、繞組、絕緣部件以及引線，在調(diào)壓裝置也就是分接開關(guān)，分為無勵磁調(diào)壓和有載調(diào)壓兩種方式。

在電網(wǎng)當(dāng)中，變壓器屬于重要的電器設(shè)備，可以實現(xiàn)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行，對于用戶的需求進(jìn)行最大限度的滿足，實現(xiàn)電力負(fù)荷靈活的調(diào)度，在變電站的運行過程當(dāng)中，一般存在兩臺或者兩臺以上的變壓器進(jìn)行聯(lián)合運行，一般都會利用分級絕緣的變壓進(jìn)行運行，其中中性點接地的方式需要根據(jù)實際情況來做出合理科學(xué)的選擇。

二、變壓器常見故障及原理

（一）常見故障

在變壓器的使用過程當(dāng)中，需要進(jìn)行電力變壓器的合理配置，因此需要對其常見的故障進(jìn)行分析和研究。在現(xiàn)階段當(dāng)中，油浸式的變壓器最為常見，此種變壓器的故障類型主要為油箱的內(nèi)部故障和外部故障兩種類型，在內(nèi)部故障當(dāng)中，可以分為高低壓側(cè)繞組相間短路、匝間短路、單相接地短路以及鐵心的過熱燒蝕等現(xiàn)象，產(chǎn)生此種類型的故障對變壓器會產(chǎn)生相當(dāng)嚴(yán)重的危害，所產(chǎn)生的電弧對于設(shè)備的絕緣性會造成嚴(yán)重的破壞作用，導(dǎo)致變壓器絕緣油的氣化現(xiàn)象，最終引起變壓器的嚴(yán)重事故。因此在出現(xiàn)內(nèi)部故障的過程當(dāng)中，繼電保護(hù)裝置應(yīng)該迅速切除。油箱的外部故障發(fā)生的概率相對較小，主要表現(xiàn)在高低壓絕緣套管、絕緣套管當(dāng)中的引線發(fā)生的相間短路、中性點直接接地側(cè)的接地短路現(xiàn)象。

在變壓器運行的過程當(dāng)中，包含正常和故障狀態(tài)、不正常運行狀態(tài)，一般情況下主要表現(xiàn)形式包含短路引起的過電流現(xiàn)象、接地故障引起的過電流和過電壓、變壓器負(fù)荷引起的電流超大現(xiàn)象、絕緣油滲漏引起的油面降低、冷切裝置故障引起的升溫和變壓器的過勵磁等多種現(xiàn)象，在此種運行狀態(tài)當(dāng)中需要對其進(jìn)行立刻采取措施。在變壓器的工作當(dāng)中，包含著故障和不正常的運行狀態(tài)，需要根據(jù)變壓器的容量以及電力系統(tǒng)當(dāng)中所起到的作用來進(jìn)行設(shè)置繼電保護(hù)裝置的選擇。

（二）變壓器保護(hù)工作原理

在電力變壓器差動保護(hù)當(dāng)中，對電力電壓器的兩側(cè)電流值進(jìn)行測量，對變壓器的兩側(cè)流入和流出的電流向量之和來作為判斷依據(jù)。在雙側(cè)測量的情況下對保護(hù)范圍內(nèi)外的故障可以實現(xiàn)精確的測量的同時，還可以實現(xiàn)對單側(cè)測量無法實現(xiàn)全線速動的問題進(jìn)行測量，如果保護(hù)區(qū)域出現(xiàn)故障的時候就可以進(jìn)行故障的迅速切除。在變壓器的瓦斯保護(hù)方面，主要是變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障的情況下會產(chǎn)生短路電流和電弧的現(xiàn)象，在此種情況下對于油箱內(nèi)部的絕緣油和其他部分的絕緣物質(zhì)在局部方面就會在熱力作用下分解產(chǎn)生氣體，從下島上進(jìn)行流動到油箱上部的油枕當(dāng)中。在變壓器內(nèi)部的故障嚴(yán)重的情況下，所產(chǎn)生的其他就會越多，其變壓器內(nèi)部故障在一定程度形成了變壓器內(nèi)部的瓦斯保護(hù)。其原理接線圖如圖1 所示。

在變壓器油箱內(nèi)部當(dāng)中，如果在短路狀態(tài)下發(fā)生微小故障的情況下，在輕度瓦斯動作就會產(chǎn)生報警信號，由此變壓器內(nèi)部就會出現(xiàn)嚴(yán)重的故障或者漏油現(xiàn)象，造成的油位快速下降，在出現(xiàn)瓦斯動作的狀態(tài)下，會使得變壓器兩側(cè)當(dāng)中的斷路器產(chǎn)生跳閘的現(xiàn)象。在瓦斯保護(hù)當(dāng)中利用具有自保持電流線圈的繼電器BCJ 來當(dāng)作中間出口，從而實現(xiàn)在瓦斯繼電器在雙桿黃觸點抖動的狀態(tài)下，有效避免所造成的斷路器的拒動現(xiàn)象。在換切片XS的基礎(chǔ)上可以實現(xiàn)跳閘的回路和信號回路之間的靈活切換，可以對瓦斯保護(hù)的可靠性起到一個提升的作用。在瓦斯保護(hù)的反應(yīng)當(dāng)中，可以實現(xiàn)對油箱內(nèi)部所發(fā)生的各種短路故障現(xiàn)象進(jìn)行反應(yīng)，并且其反應(yīng)的動作靈敏，靈活度相對較高。在外部故障當(dāng)中，瓦斯保護(hù)不能起到對應(yīng)的保護(hù)作用，因此經(jīng)常和電流的差動來配合使用，對變壓器當(dāng)中的各種出現(xiàn)的故障可以快速地進(jìn)行保護(hù)，這兩種共同組成了變壓器內(nèi)部的主保護(hù)動作。

三、電力變壓器的保護(hù)配置

在變壓器的保護(hù)裝置當(dāng)中，每一個環(huán)節(jié)都起到了關(guān)鍵作用，其產(chǎn)生的故障對于電力系統(tǒng)的整體安全性能和可靠性都會產(chǎn)生相當(dāng)大的影響和威脅，因此需要在電力變壓器的故障類型以及運行狀態(tài)情況下實現(xiàn)合理的配置，其中性能良好、動作可靠的保護(hù)裝置了可以分為以下幾個方面：

在瓦斯保護(hù)方面，屬于油箱內(nèi)部的故障和油面的降低現(xiàn)象，在配置原則上需要利用0.8MVA 以及以上的油浸式變壓器和0.4MVA 及以上的戶內(nèi)式的油浸變壓器。

在縱聯(lián)差動保護(hù)方式當(dāng)中，屬于繞組套管以及引出線的故障類型，在此種情況下，需要并聯(lián)運行容量在6.3MVA 以上，單獨運行的容量需要保持在10MVA 以上，發(fā)電廠的廠用工作變壓器或者是重要的變壓器進(jìn)行設(shè)置。

在電流速斷保護(hù)方面，屬于變壓器的繞組、套管以及引出線上所發(fā)生的故障，在此種情況下可以利用容量在10MVA 以下的變壓器，過電流保護(hù)時限方面需要保持在0.5s以上。當(dāng)變壓器本身沒有出現(xiàn)故障現(xiàn)象，在其下級的供電網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中出現(xiàn)短路故障會在間接方式下導(dǎo)致變壓器的電流過壓現(xiàn)象，過電流的保護(hù)對變壓器的保護(hù)效果是相對良好的，可以當(dāng)作變壓器的主保護(hù)失靈之后的近后備的同時，也可以當(dāng)作變壓的相鄰元件的遠(yuǎn)后備保護(hù)。在電力變壓器當(dāng)中，屬于系統(tǒng)的重要關(guān)鍵部位，其中容量的大小可以實現(xiàn)不同方式的電流保護(hù)，可以對多側(cè)的電源進(jìn)行保護(hù)，在這個過程當(dāng)中需要注意其方向性。在變壓器的過電流的保護(hù)裝置當(dāng)中，原理接線圖如圖2 所示，對任意一個相過的電流信號進(jìn)行檢測，可以實現(xiàn)保護(hù)延時動作，因此需要避開變壓器兩側(cè)的斷路器。

在過電流保護(hù)方面，屬于外部短路時引起的變壓器過電流，可以利用一般用于降壓變壓器，保護(hù)整定值應(yīng)考慮在事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的負(fù)荷過電流。

在復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)方面，屬于外部短路狀態(tài)下引起的變壓器過電流、相鄰元器件產(chǎn)生的后備保護(hù)，此種情況下可以用于變壓器過電流保護(hù)的靈敏性不滿足要求的狀態(tài)。

在負(fù)序電流的過電流保護(hù)方面，可以分為外部短路時引起的變壓器過電流，此種情況主要用于大容量的生涯變壓器和系統(tǒng)的聯(lián)絡(luò)變壓器。

在阻抗保護(hù)方面，屬于外部短路時引起的變壓器過電流，可以利用升壓變壓器以及當(dāng)采用復(fù)合電壓、低電壓啟動的過流保護(hù)不能滿足靈敏性以及選擇性的要求時，可采用阻抗保護(hù)。

在零序電流保護(hù)方面，屬于外部接地短路現(xiàn)象，此種可以利用變壓器中性點接地運行來實現(xiàn)。

在過負(fù)荷保護(hù)方面，屬于變壓器過載運行的現(xiàn)象，可以利用0.4 MVA 以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺變壓器并列運行，或者單獨運行并且作為其他負(fù)荷備用電源時，根據(jù)負(fù)荷配置情況裝設(shè)。

在過勵磁保護(hù)方面，主要是在過勵磁范圍內(nèi)，保護(hù)則作用于信號，當(dāng)超過了允許值時，則保護(hù)可動作于跳閘高壓側(cè)的電壓應(yīng)為不低于 500 kV 變壓器，對由于頻率降低或電壓升高導(dǎo)致變壓器勵磁電流的升高，應(yīng)該裝設(shè)。

結(jié)語：綜上所述，在電力系統(tǒng)當(dāng)中，變壓器起到了決定性的重要作用，在繼電保護(hù)的選擇配置過程當(dāng)中，需要實現(xiàn)優(yōu)化配置，將其靈敏性和可靠性發(fā)揮其最大價值，從而保證變壓器運行過程當(dāng)中的故障可以實現(xiàn)及時的發(fā)現(xiàn)并且解決，對于變壓器的安全穩(wěn)定運行提供必要的前提條件。