配电变压器继电保护设计探讨

童为为 王宁宁 詹志宏 蒋小莉 刘忠 姚洋

摘要：在整个配电变压器运行中，继电保护设计是否科学合理将直接对整个电力系统的安全高效运行带来影响，所以为了确保继电保护设计的科学合理性，作为新时期背景下的继电保护设计人员，必须切实掌握其设计内容，在日常工作中切实加强有关专业技术知识的学习，尽可能地确保配电变压器的继电保护设计的科学性，从而采取有效的设计措施，切实掌握其设计要点，尤其是应加强差动保护设计工作的开展，才能更好地强化瓦斯保护设计和过流保护设计，从而最大化的确保配电变压器运行的高效性，提高电力服务水平。

关键词：配电变压器;继电保护;设计

1 设计原则

在整个配电系统运行时，一旦系统出现故障和出现异常，整个继电保护装置需要在最短的时间内和最小的区域内进行保护动作，自动地从系统中切除设备的故障，亦或是能将报警信号发给值班人员，值班人员就能结合所发出的报警信号将故障排除，从而将减少其给设备及相邻地区的供电带来影响。所以在对配电变压器进行继电保护设计时，应切实掌握其设计内容：

一是对≥6.3MV.A的工作变压器和并列运行变压器而言，≥10MV.A的备用变压器和单独运行变压器而言，≥20MV.A的变压器但是用电流速断保护的灵敏性较差时，均应设置差动保护装置，而若变压器的高压侧电压是330KV时，应设置双重差动保护装置。

二是变压器的油箱内部故障时，因为故障点的电弧和电流带来的作用，导致变压器油和其它的绝缘材料由于局部受热分解形成的气体，并直接从油箱的流向往油枕流出，一点故障较为严重，油就会快速的膨胀，同時生成诸多气体，这就会出现剧烈气体并夹杂着油，所以必须加强瓦斯保护装置的安装。

三是当变压器因外部相间短路导致变压器出现过流的情况时，应紧密结合变压器的容量及其运行的情况以及变压器灵敏度的要求，应尽可能地采取过电流保护[1]。

2 继电保护的工作原理

在电力系统中，出现电力故障时，电压与电流就会发生转变，相位角就会变化，这样电压就会有所下降，如果电压下降的太多，电力系统中电力设备的运行参数也会随之改变，如果所变化的设备参数已经远远超过设备所能承受的范围，这样就会给继电保护装置提供指示，继电保护装置就会及时切断故障电源，电力系统中的电力变压器就会停止供电，可以在很大程度上减少设备的损坏，还可以及时查找故障点，以便工作人员维修。

3 继电保护的特点

3.1 可靠性高

继电保护由于配置合理、质量技术性能优良及正常的运行维护与管理，因而具有较高的可靠性。在继电保护系统中，信息管理技术运用了方法库与数据仓库，有利于系统的维护和升级。在运行过程中，与传统的分散式传输不同，信息管理系统运用了集中运输的方式，即集中于网络中心的数据库和规则库，即使某个客户的工作站出现故障，对整个信息系统的正常运行不会造成影响，从而保障了保护系统安全、可靠性能。

3.2 实用性强

由于继电保护装置在电力系统中可以快速将各部分的数据信息进行联网，这样就可以实现信息资源共享，可以大大节省人力、物力，提高工作人员的工作效率。这样工作人员在操作过程中只需要对继电保护系统进行操作就可以，能够有效确保电力设施的正常运行，具有较强的实用性。

3.3 实现远程监控

由于在传统供电系统中没有继电保护装置，所以任何故障都需要工作人员人工去排除，但是继电保护安装后，就可以通过其中的远程监控系统，对整个供电系统进行排查，可以确保供电系统的安全运行。

4 配电变压器的保护方式

4.1 配电变压器瓦斯保护

瓦斯保护又称为气体继电保护，主要反映内部故障和油面情况，是变压器的主要保护措施。在正常运行时，瓦斯保护的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡锤的作用下，轻瓦斯触点与重瓦斯触点是分开的。当变压器油箱内部出现问题时，变压器油及其他绝缘材料在故障点电流和电弧的作用下迅速发热并产生气体;当故障较为严重时，油箱内存在大量的气体，气体流和油流迅速穿过联通管，进而冲向油枕的上部，由于压强增大，导致继电器内部的油面降低，两个触点接触，就会起动瓦斯保护，使继电器跳闸。

瓦斯保护动作后，可进一步观察油箱内情况，并加以分析，判断是何种故障。瓦斯保护的优点在于具有可靠性、灵敏性及速动性，局限性在于只能反映出油箱内部故障，并且受外界的影响因素大，需要设置过电流保护等后备保护。

4.2 配电变压器纵联差动保护

纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流m电流的相量差。由于配电变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵联差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。纵联差动保护动作后，跳开变压器两侧断路器。由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，这是与送电线路的纵差动保护不同的。

配电变压器继电保护的实现和配电网的安全、稳定、经济运行是坚强电网建设的重要内容之一。作为供配电环节的重要设备组件，无论是城市低压配电网变压器，还是工业用户供用电网配电变压器，其运行的经济性和保护的可靠性、便捷性，都是相关企业和用户实现安全生产和节能减排目标的前提条件。

4.3 过电流保护

过电流保护主要用于后备保护，对瓦斯保护或者差动保护起援助性的作用，主要反应外部相间短路引起的过电流。根据系统短路电流和变压器容量、变压器型号的不同，所采用的过电流保护方式也不同，例如：复合电压起动、负序电流及单相式低电压起动。而为了使得电力变压器实现一定的灵敏性和选择性，我们还可以根据变压器的实际情况采用阻抗。

4.4  过励磁保护

当电力变压器的高压侧达到500 kV时，其额定磁密接近于饱和状态，频率降低或电压升高时都有可能引起变压器过励磁。运用过励磁保护，就可以有效防止出现过励磁导致的过电流，可以有效避免变压器绝缘老化、劣化，对于延长变压器的使用寿命具有一定的作用。

4.5 过负荷保护

过负荷保护主要运用于正常运行时的过负荷情况。尤其是对于400 kVA及以上的变压器，需要考虑过负荷可能的情况装设过负荷保护装置，通常动作于信号。一般情况下，变压器的过负荷通常都是三相对称的，因而，只要在一相上接入过负荷保护，并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护。过负荷保护装置要装设在主电源侧。

5 低压配电变压器保护系统的重要作用

当前的变压器保护设置过于单一，难以对变压器运行状态的各个方面进行监控，而监控的数据往往又不具有较高的精确性，影响了供电所工作人员对变压器运行实况的分析。而经过设计后的低压配电变压器保护系统不仅做到了保护范围广、数据精确度高，而且能够通过智能化系统将监控数据远程传送到供电所，这样就给供电所的工作带来了极大的便利，工作人员可以通过计算机，对各变压器的运行状况进行监控。该保护系统对电流干扰的抵抗能力强，不易受到温度和湿度的影响，非常适合变压器的安装环境。一旦遭遇雷雨天气，该保护系统也不容易受到雷击的破坏，具有较高的实用性。

6 结语

配电变压器的继电保护是一项系统而又复杂的工作，所以为了确保整个电力系统安全高效的运行，着力提高电力服务水平，就必须加强对配电变压器中继电保护设计工作的探讨，才能更好地促进电网稳定高效、安全经济的运行。

参考文献 ：

[1]陈良杰.对电力变压器继电保护设计的探讨[J].通讯世界，2014，24：210-211.

[2]周海鲲.配电变压器继电保护设计[J].中国新通信，2015，09：123.

[3]周帆.关于配电变压器的继电保护的探讨[J].科技创新与应用，2012，16：