电力变压器继电保护研究

乔梁 张华 李树龙

【摘  要】随着我国社会生产力逐渐提升，我国人民的用电需求越来越高，给电力行业的发展带来诸多机遇和挑战。电力变压器是电力系统最为重要的设备组成，其运行稳定与否关系到整个电力系统的安全运行。本文将具体分析电力变压器继电保护技术，通过对继电保护装置性能完善，将电力系统安全水平提升。

【关键词】电力;变压器;继电保护

引言

现阶段，我国电力系统发展速度越来越快，自动化程度也越来越高，相应的对电网运行提出了更高的要求。一般而言，在电网系统的运行过程中，不仅仅需要确保输电线路的稳定性和安全性，还要采取措施，确保区域电能调度工作的效率。在保护电力系统安全性方面，继电保护装置具有非常重要的作用，在电力系统工作中，无论电力发送出现异常还是电力传输线出现断裂现象，都会导致电力系统出现超负荷运行的现象，为了有效的保证电力系统的安全运行，必须利用继电自动化控制系统，从电网内部隔离出故障部分，有效控制连锁反应的发生提高设备的使用寿命，确保人们的用电安全。

1 电力变压器继电保护概述

继电保护的作用是保证电力系统正常的运行以及可靠供电过程，电力变压器继电保护的功能如下。（1）在电力变压器系统有状态或者动作信号出现的时候，及时做出反应，为继电保护功能以及设计能力进行及时保护;（2）在变压器出现异常问题或者故障的时候，及时通过继电保护动作切断电力变压器，将问题和故障隔离开，从而有效控制事故;（3）通过对电力变压器进行继电保护，可以避免设备故障或者停电带来严重的经济损失，为电网以及电力变压器运行的经济性打下良好的基础。继电保护装置具有灵敏性、快速性、可靠性和选择性四项性能，其中灵敏性是指对故障的反映能力;快速性是指故障发生或者有异常情况的时候能够快速解决;可靠性是指不会有误动作发生;选择性是指将故障控制在最小的区间内，为其他没有出现故障的部分继续进行供电。

2电力变压器继电保护的运作机制

对于电力变压器继电保护而言，针对的为一种电力变压器不同构件的保护设备，当系统了解了变压器继电保护的设计理念，便可以掌握继电保护的运作机制。当电力变压器产生故障时便形成了相应的应对反应，其中涵盖了与其相关的不同类型元器件以及其他不同的方面，依靠对存在故障的及时、科学判定，并运用合适的处理方法，凸显出继电保护设计方案的功效。所以，继电保护存在着稳定性、选择性、灵敏性以及速动性等诸多特征。对于稳定性而言，处于变压器保护状态下的保护动作不会拒动，而保护没有动作情况下则不会出现误动情况;选择性是处于继电保护设备动作下，尽可能在最小区间内排除相关故障，确保电力系统运行的正常。而灵敏性则对继电保护设备提出处于任何故障情况下，均可以准确体现出故障，不受到短路种类和具体方位因素的影响，进而加以保护。速动性则指的是形成保护动作之后对有关故障予以迅速排出，减小故障产生的危害。利用上述特点，使繼电保护在电力变压器中的应用效果更加显著。

3电力变压器继电保护的有效对策

3.1变压器瓦斯保护

瓦斯保护作为变压器的主保护，主要反映变压器的匝间短路、铁芯故障等变压器内部故障。瓦斯继电器是变压器瓦斯保护核心元件，判断变压器内部有无故障通过变压器油箱与油枕间瓦斯继电器。变压器轻微故障时绝缘物分解产生气体，且气体缓慢产生，聚集到继电器内的气体，继电器动作，闭合接点，称为轻瓦斯保护，一般来说轻瓦斯保护只做发信用，不作用于跳闸。而如果是严重的故障，变压器内部会产生大量气体在油箱中，强烈油流会对继电器冲击，重瓦斯动作接点闭合，此时会作用于跳闸并将信号发出，称为重瓦斯保护。

2.2差动保护

差动保护主要包括比率制动差动保护和差动速断保护。正常运行的情况下，三绕组变压器三侧电流向量之和为零，即iI2+ill2+illl2=0。如变压器内部短路时，差动电流为Id=I1+I2+I3，也就是与各侧短路电流之和。比率制动差动保护和差动速断保护的启动条件是一样的：当差动电流Id大于电流起动整定值Icdqd时启动元件动作开放比率差动保护和差动速断保护。但是比率制动差动保护和差动速断保护的动作条件是不同的，比率制动差动的动作特性是：差动电流动作值随制动电流的增大而成某一比率的增大，而制动电流的算法则是不同保护厂家也有不同，一般是变压器三侧电流绝对值之和再乘以一个系数。一般来说，比率制动差动保护要经过TA饱和或断线判别及励磁涌流判别后才能出口。利用比率制动的特性防止了区外故障时由于TA的暂态和稳态饱和造成保护误动，而区内故障能可靠动作。而差动速断保护的动作条件则是当任意一相差动电流大于差动速断整定值时保护瞬时动作跳开变压器各侧开关。差动速断保护主要是为了在变压器发生严重区内故障时能够快速切除故障，保障变压器及电网的安全。

3.3电力变压器的过电流保护措施

对于电力变压器的保护管理来说，还可以运用过电流保护措施达到既定的管控目标。通常情况之下，不仅要求进行常规的主保护管理，而且安装了相间与接地短路在电力变压器当中，用于发挥出后备保护的作用。由此可见，后备保护旨在谨防外界故障导致变压器出现绕组过电流的情况。可以将其视为相邻的部件，一旦电力变压器产生相应故障的时候，并能够凸显出其良好的功效。对于电力变压器相间短路的后备保护管理而言，一般运用过电流保护的方式，使复合电压与低电压可以启动相应的过电流保护功能，并且依靠阻抗保护的方法，达到后备保护的效果。应用过电流保护方式的过程当中，在形成保护动作以后，此时电力变压器的两端断路器会出现跳开的情况。

结语

变压器作为电力系统的核心元件，其运行状态对于整个电网的安全稳定运行有举足轻重的影响，同时也会影响到千家万户人民的日常生活。作为变压器运行可靠与安全的保证，继电保护技术在电力系统中扮演着非常重要的角色。但是作为电气设备，长期运行的过程中由于设备零部件老化或其他因素导致变压器存在故障的可能性。上述基于变压器常见故障，介绍了几种变压器继电保护技术应用，包括差动保护、变压器瓦斯保护、复压闭锁方向过流保护、零序方向过流保护等。利用这些保护可以在变压器发生故障的情况下以最快的速度切除故障，保证变压器自身安全，同时缩小故障影响范围，把损失降到最低。当前电力系统主网使用的变压器保护基本上都是微机保护，其保护逻辑也相对完善，但是对于配网变压器的保护应用相对较弱，在今后仍需要不断努力创新，进一步将继电保护技术水平提升，以增强保护效率及效果，推进我国电力事业建设。

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（作者单位：1中国石油集团电能有限公司供电公司变电检修部;2中国石油集团电能有限公司供电公司变电运行部星火一次变电所;3大庆油田有限责任公司第五采油厂第三油矿）