浅谈10kV供电系统变压器继电保护

赵淼

摘 要：变压器是我们日常生活中一种常见的电气设备，作为供电系统变压器能够用来将某种数值的交变电压转换为同频率的另一种数值的交变电压再输出，它的主要作用体现在不仅可以改变交流电的数值还能够变换阻抗值和改变相位。电力系统的重要设备之一就是变压器，如果变压器出现故障的话将对供电系统的可靠性和系统的正常工作造成很严重影响，而且大容量的变压器也是非常贵重的设备，为此，我们必须依据变压器的容量以及变压器的重要程度来选择装设性能优良、动作可靠性高的继电保护装置。

关键词：供电系统；变压器；继电保护

1 10kV供电系统变压器的非正常运行状态以及经常出现的故障和问题

10kV的电压值仅是一种电压等级，对于10kV电压值允许最高工作电压是多少，在发电厂和用电方的规定肯定是有所不同的。在我国发电厂10kV的系统额定电压就是10.5kV，一般允许升高5%。而在用电方来讲主要考虑用户供电标准，所以要比发电厂电压要低一些。变压器在供电系统中是非常重要的供电元件，它所出现的故障对供电可靠性和系统的正常运行性都将带来非常重要的影响。与此同时大容量的供电系统变壓器也是非常贵重的元件，为此，我们必须要根据供电系统变压器的容量和重要的程度考虑装设性良好、工作可靠的继电保护装置。供电系统变压器常出现的故障对我们供电系统正常工作和正常运行造成了很大的麻烦：

（1）在油箱里面出现故障。绕组的闸间短路、相位之间短路和接地出现短路以及鐵芯的烧损等。出现这些故障就会产生电弧，从而将引起变压器中绝缘物质的强烈汽化，而且很有可能引起爆炸，后果十分严重。

（2）在油箱外出现的故障。供电系统变压器的绝缘套管和引出线上将会发生相位间的短路和单相的接地短路。

（3）供电系统变压器在正常情况下的不正常运行状态。由于外部短路引起的过电流；系统发生相间短路引起的中性点过电压；过负荷；因为漏油等的原因而会引起的油面降低；变压器在过电压的工作情况下会发生过励磁；变压器各部分过热和冷却系统故障。

2 供电系统变压器继电保护的作用

电力系统发生故障的时候，基本的特点就是电流的突然增加或者电压的突然下降，以及电流与电压间的相位角发生变化，各种继电保护装置正是认识到这类问题并应用了这些特点，在反应这些物理量变化的基础上，利用正常与故障，保护范围内部与外部故障等各种物理量的差别来实现保护的。

（1）变压器内部绕组短路故障时，由差动保护瞬时断开各侧断路器，切除故障。

（2）变压器内部悄然短路故障时，由瓦斯保护断开各侧断路器，切除故障。

（3）变压器所带负荷发生短路故障，而下级线路保护或开关拒动时，延时切除故障（后备保护）。

（4）变压器温度过高时，报警或延时切除变压器。

（5）变压器过负荷时，延时报警或切除变压器。

根据之前提到过的变压器的故障种类及异常运行方式应装设以下保护装置：

（1）对于变压器油箱内部的短路和油面降低采用的是瓦斯保护。

（2）对于变压器绕组和引出线的多相短路，大接地电流电网侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路采用的纵差保护和电流速断保护。

（3）对于外部相位间的短路并作瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序电流保护）。

（4）对于大接地电流电网中外部接地短路采用的零序电流保护。

（5）对于对称过负荷的过负荷保护等。

3 变压器继电保护的配置

供电系统变压器继电保护基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除或者解决故障，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。首先，自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到破坏，保证其他无故障部分迅速恢复正常运行。其次，反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。再次，继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

（1）负序电流及单项式低电压启动的过电流保护，一般用于大容量升压变压器和联络变压器。过电流保护一般用于降低变压器。

（2）外部接地短路时，应采用以下保护：对中性点直接接地电力网，由外部接地短路引起过电流时，如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。

（3）过负荷保护。对10kV以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。

4 小结

远距离输电采用高电压是最为经济的。当前我们的社会，在我国交流输电的电压最高已经能够达到了500kV。对于这么高的电压值，无论从发电厂的发电机安全工作运行方面或是从制造成本方面作考虑，我们国家都不会允许直接从发电机生产。我们国家最常见的发电机的输出电压一般有3.15kV、6.3kV、10.5kV、15.75kV等等几种电压值，所以必须要首先用升压变压器将电压升高以后才能再进行远距离输送。

参考文献

[1]袁甄.从“四性”看微机型继电保护装置的系统软件设计[A].2006中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C].2006：127.

[2]王磊，吉木斯.浅析现代继电保护和厂用电自动化技术[A].2006中国电力系统保护与控制学术研讨会论文集[C].2006：51.

（作者单位：中海油天津液化天然气有限责任公司）