基于110kV变电站的继电保护问题研究

王磊

摘 要：对于任何一个变电站来说，继电保护是最为关键的，只有及时的发现故障并给予正确的故障判断和解决，才可以保证变电站的正常够供电工作。文章针对110kV变电站变压器的运行和继电保护措施的相关问题作进一步的探讨分析，总结了经验教训，提出了改进意见，以供同行参考。

关键词：110kV变电站；变压器；母线保护

现代继电保护技术是一个完整的体系，主要用于电力系统的故障分析，其包括继电保护配置设计、继电保护运行、维护技术。继电保护装置是完成继电保护功能的核心，在排查继电保护的危险隐患时，能做出正确反映，是电力系统里最重要组成部分，同时在运行中也发挥重要作用。110kV变电站在发生故障时，继电保护装置会起到重要的保护作用，可以避免电网中许多变电站全停，主变压器被烧毁事件的发生。

1 变压器常见故障分析

1.1 常见问题

电力变压器发生内部故障，是因为油的膨胀和所产生的瓦斯气体经瓦斯继电器向油枕流动，若流动速度达到一定值时，瓦斯继电器挡板被冲动，并向一方倾斜，使瓦斯继电器触点闭合，接通跳闸回路发出信号。当变压器套管以外发生相间短路时，过电路保护延时动作，跳开两侧断路器。变压器内部各侧差动电流互感器之间一次电器部分发生主变压器引出线、绕组多相短路、单相严重的匝间短路情况时，应尽快将其退出运行，以减轻变压器损坏程度。电流速断保护-当变压器进出线、匝间短路时，产生大电流冲击。过电压在变压器中破坏绝缘有两种情况，一种是将绕组与铁心（或油箱）之间的绝缘、高压绕组与低压绕组之间的绝缘（这些绝缘称为主绝缘）击穿；另一种是在同一绕组内将匝与匝之间或一段绕组与另一段绕组之间的绝缘击穿。

鉴于上述变压器烧毁情况，也可以采用隔离变压器在低压系统和工作环境比较复杂的地方，根据雷电波的特点，提高了开始和结束部分绕组绝缘初始电压分布不均匀，由于承受高压绕组，相对振幅分布更均匀，初始电压梯度小，导致增加的幅度减小，这是最有效的保护措施。装设速断、过电流保护，确保选择性去除断层线；总漏电保护器电源适配器过载短路保护，安装在配电变压器的熔断器保护的高压和低压侧实现保护。为了有效保护变压器，适当选择熔断器熔体（保险丝，保险丝等）低压保护定值。同时满足各级电路的选择要求。低压分支时，过电流保护电路短路故障工作，任何工作总漏电保护器在低压侧主电路故障或短路保护的工作中；低压侧总漏电保护器高压侧熔断器熔体内部不应错误；高压变压器的熔断体作为高压线路保护装置，不应该和配电网保护装置混到一起，应该确保程序正确分类。配电变压器变压器高压熔体材料按一定标准，坚决完成铜、铝等金属导体更换保险。

1.2 应对措施

当发生单相接地故障时，继电保护班成员应在事故现场开展接地情况分析，首先应与现场值班人员应对绝缘监察仪表和预告信号进行检查，当指示有接地现象时，应立即检查各相对地电压、线间电压、开口三角电压，并作好记录，同时开展如下工作。当出现系统设备及稳定限额越限，应及时与变电站当值人员做好如下协调工作。当联络设备的负荷已达到热稳定或按稳定计算要求或继电保护整定值要求的最大允许限额时，地调值班调度员应采取一切必要的手段努力在10分钟内消除其过负荷。系统联络变压器过负荷时的处理措施应参考其过负荷的允许范围及允许持续时间。

（1）避雷针分配，使所有的电气设备、建筑等均在避雷针（线）保护范围之内，同时满足事故预防雷击，接地电阻符合条件以及设备安装变压器和接地部分要求。

（2）一般在变电站附近架设避雷线，使可能出现雷击波击中概率大大降低，同时，对电晕线波振幅降低也有较好改善，避雷器的残余电压将被变压器保护，从而进行良好的接地隔离。

（3）过电压保护系统的要求，根据避雷器电压互感器的最大值UT=Ub5+2aL/V来说，这取决于避雷器的残余电压波，主变压器和电源避雷器之间的距离L位置，安装避雷器的选择应遵循相关规定，如选择金属氧化物避雷器的残余电压低、稳定，尽量缩短变压器之间的距离，使升压转换器电压在任何工作模式下都不超过电压能承受的能力范围之外。

（4）主变中性点绝缘保护：对于110kV系统中性点接地的变压器，如采用分级绝缘设计，应确定中性点保护装置。保护杆与金属氧化物避雷器，避雷器间隙工作时，程序应可靠。无隙避雷器工作，冲击电压放电间隙和放电电压应小于保护杆，当断路器空载，变压器的避雷器不工作，间隙避雷器放电高压高于保护杆。实验结果表明这是可行的保护方法。

2 低压和过压保护措施

变压器低电压最高电流不得超过25%，容许正负5%的变化阈值。如果电压超过最大允许电压叫做过电压，过电压分为操作过电压和大气过电压两种。输电线路直接遭雷击或雷云放电时，电磁场剧烈变化所引起的过电压称为大气过电压；当变压器或线路上的开关合闸或拉闸操作时，因系统中电磁能量振荡和积聚而产生的过电压称为操作过电压。变压器的这两种过电压都是作用时间短促的瞬变过程。

2.1 增设母线保护装置

当低压母线短路，变压器低压侧启动限时速断保护，变压器对低压短路耐受能力差，最有效的措施就是缩短保护配合时间级差。目前，提高系统和设备的安全，减少0.5秒差0.3秒，减少故障电流持续时间是非常重要的。加速时间清除后备保护灵敏度不高，这些总线的新项目大多采用微机保护，更换变压器后备保护元件的高精度时间，只要定期更换部件，与时间组件可以附加在低压母线保护装置。

2.2 限时电流

当高压侧复合电压闭锁过流时，在母线电压灵敏度不够情况下，低压侧设置两个原始流。高压侧复合锁偏低需要添加一系列过电流保护装置。在增加保护功能的特定方面，首先应限制跳断速度，然后添加定时器快速断1到2步时延短，能协调电压速断，然后跳总出口的限制，跳变压器原时间，与此同时，过电流保护与出线过电流配合运行。如上述情况所述，也是首先对本侧限跳，然后对总出口限跳。

3 结束语

由于各种继电保护适应电力系统运行变化的能力都是有限的，因而对于继电保护整定方案的配合不同会有不同的保护效果。如何确定一个最佳的整定方案，将是从事继电保护工作的工程技术人员的研究课题。总之，继电保护既有自身的整定技巧问题，又有继电保护配置与选型的问题，还有电力系统的结构和运行问题。变电站回路系统设备繁多，电缆、端子、保护压板等数不胜数，因此故障部位也变化多端，故障现象也千奇百怪，貌似杂乱无章，处理方法也不能千篇一律，似乎没有规律可循，但是拨开迷雾见青天，透过纷繁的表象，我们还是可以清楚的看见其内部的规律的，只是这个规律必须是在我们清楚的了解现场情况，熟知电气设备专业知识、熟练掌握各种测试仪器的使用技巧的基础上才能看清，进而在工作中得心应手。

参考文献

[1]王伟，罗志华，王松.浅析低压配电线路中的保护系统设计与实施的重要性[J].企业技术开发，2013.

[2]覃华东.电力系统继电保护技术的现状与发展[J].科技传播，2009.

[3]耿伟，耿洁宇.变压器有载分接开关常见问题的分析和处理[J].变压器，2012.

[4]李海如.电力变压器绝缘故障的分析与诊断[D].长沙理工大学.

[5]陈莉莉，苏乃明.变电站运行维护工作的现状与完善措施研究[J].河南科技，2012.