關(guān)于電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探討

張羅慶

(國(guó)網(wǎng)江蘇省電力公司常州金壇區(qū)供電公司，江蘇常州213200)

[摘要]在經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的階段，我國(guó)電力企業(yè)得到了飛速的增長(zhǎng)，電網(wǎng)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大。為了避免電力系統(tǒng)受到短路故障等方面的威脅，需要合理使用電力變壓器。

關(guān)鍵詞 電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì) 電力系統(tǒng)

中圖分類號(hào)TM41;TM77

1電力變壓器故障類型概述

對(duì)于電力變壓器來(lái)說(shuō)，通常油箱內(nèi)部容易出現(xiàn)故障問(wèn)·題，比如相間短路、匝間短路、系統(tǒng)測(cè)繞組產(chǎn)生單相接地 短路、鐵芯繞損等。變壓器一旦產(chǎn)生內(nèi)部故障，將會(huì)處于非常危險(xiǎn)的境地。究其原因，故障在實(shí)際發(fā)生過(guò)程中容易產(chǎn)生一定的電弧，繞組難以保障良好絕緣，容易遭到較為嚴(yán)重的損壞。與此同時(shí)，還容易導(dǎo)致燒壞鐵芯。從絕緣材料方面來(lái)說(shuō)，在受熱作用下，容易造成大量氣體的出現(xiàn)，變壓器油箱容易出現(xiàn)爆炸。而油箱外部故障同樣也較為常見(jiàn)。比如，繞組引出線問(wèn)題、絕緣套管相間短路問(wèn)題，以及相應(yīng)接地短路故障。

2電力變壓器保護(hù)的配置方案

對(duì)于變壓器，繼電保護(hù)裝置力求到位。只有這樣，一旦出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)，才能夠得到有效反應(yīng)，然后通過(guò)斷路器切除故障，同時(shí)及時(shí)發(fā)出信號(hào)告知相關(guān)運(yùn)行人員，從而采取措施淌除異常。因此，電力變壓器必須做好如下保護(hù)：

2.1瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)對(duì)于變壓器十分關(guān)鍵，屬于主要保護(hù)形式。只有落實(shí)好瓦斯保護(hù)，才能充分保障油浸式變壓器良好運(yùn)行。比如，對(duì)于變壓器油箱內(nèi)部的多相短路、繞組匝間短路、鐵芯故障、漏油問(wèn)題等，通過(guò)瓦斯保護(hù)可以動(dòng)作十分迅速，同時(shí)更加靈敏可靠，結(jié)構(gòu)相對(duì)較為簡(jiǎn)單。然而，外部電路一旦發(fā)生故障，瓦斯保護(hù)難以真正反映。除此之外，瓦斯保護(hù)涉及的外界因素較多，易受到干擾，產(chǎn)生誤動(dòng)作圈。

2.2縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

變壓器引出線部位和套管部位容易產(chǎn)生內(nèi)部短路故障。

(1)從廠用變壓器方面考慮，一旦容量不超過(guò)6.3 MVA，或者處于并列運(yùn)行狀態(tài)下，就需要注重加強(qiáng)速斷保護(hù)裝備。

(2)備用電壓器方面，或者處于單獨(dú)運(yùn)行下，需要合理控制后備保護(hù)時(shí)限，一旦超過(guò)0.5 s，同樣需要速斷保護(hù)。但是，一旦容量超過(guò)6.3 MVA，速斷保護(hù)難以保持較為靈敏，因此需要進(jìn)行縱差聯(lián)動(dòng)保護(hù)。一旦高壓側(cè)電壓達(dá)到330 kV，雙重差動(dòng)保護(hù)能夠充分解決故障。

(3)變壓器組方面。如果存在相應(yīng)的斷路器，發(fā)電機(jī)單獨(dú)進(jìn)行差動(dòng)保護(hù)即可;一旦沒(méi)有斷路器，共用差動(dòng)保護(hù)即可。

2.3過(guò)電流保護(hù)

實(shí)行過(guò)電流保護(hù).能夠充分反映過(guò)電流故障。同時(shí)，瓦斯保護(hù)一旦不起作用，過(guò)電流保護(hù)能夠充分起到后備效果。復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)同樣需要相應(yīng)過(guò)電流保護(hù)，通常降壓變壓器較為適用。除此之外，還應(yīng)進(jìn)行相應(yīng)阻抗保護(hù)。

2.4過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

變壓器一旦出現(xiàn)過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象，將容易引起過(guò)電流，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的過(guò)勵(lì)磁保護(hù);變壓器高壓側(cè)達(dá)到500 kV，此時(shí)額定磁密接近飽和密度，一旦產(chǎn)生頻率降低、電壓逐漸出現(xiàn)升高，變壓器就會(huì)出現(xiàn)過(guò)勵(lì)磁現(xiàn)象，鐵芯就會(huì)出現(xiàn)飽和，容易引起勵(lì)磁電流劇增的現(xiàn)象。此時(shí)，鐵芯溫度同樣會(huì)出現(xiàn)上升，一旦嚴(yán)重過(guò)熱，就容易引起變壓器絕緣裂化，縮短其使用壽命。基于此，勵(lì)磁保護(hù)較為關(guān)鍵。

3電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)

差動(dòng)保護(hù)要進(jìn)行高低壓側(cè)的對(duì)比，對(duì)流過(guò)的電流相位進(jìn)行辨識(shí)。環(huán)流接線布設(shè)在變壓器和互感器中，二者具有相同的變更數(shù)值。在常規(guī)的運(yùn)行中顯現(xiàn)出外部的故障，電流在互感器內(nèi)部流動(dòng)時(shí)和電流在差動(dòng)繼電器內(nèi)部流動(dòng)時(shí)差值難以表現(xiàn)出來(lái)，二者具有相等的傾向。但是，在變壓器主體的一個(gè)點(diǎn)出現(xiàn)故障的時(shí)候，就要進(jìn)行二者電流總和的辨別工作。差動(dòng)保護(hù)最大的特點(diǎn)就是敏銳性強(qiáng)，其將內(nèi)外的多重故障進(jìn)行了明確，不用加設(shè)其他的設(shè)備，并且能及時(shí)將其進(jìn)行切隙。這種保護(hù)更加適合應(yīng)用于主設(shè)備。

3.2瓦斯及過(guò)負(fù)荷保護(hù)設(shè)計(jì)

瓦斯保護(hù)是在氣體繼電保護(hù)器的作用下實(shí)現(xiàn)的，一般使用的瓦斯保護(hù)包括了在斷路器跳閘方面保護(hù)的重瓦斯和在信號(hào)動(dòng)作保護(hù)方面的輕瓦斯。瓦斯保護(hù)一是依據(jù)氣體的化學(xué)成分和數(shù)量等進(jìn)行故障的性質(zhì)判斷和原因分析，相關(guān)人員可以及時(shí)觀測(cè)到變壓器的異常情況，在最短的時(shí)間內(nèi)進(jìn)行故障處理;二是對(duì)氣體的擴(kuò)散速度進(jìn)行監(jiān)視，間接的對(duì)故障的具體位置進(jìn)行判斷，并且在變壓器嚴(yán)重?fù)p傷的情況下可以自動(dòng)切斷電源或者報(bào)警，確保變壓器不會(huì)受到影響。

3.3過(guò)電流保護(hù)

瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)是變壓器的主保護(hù)，但一般還會(huì)增加接地短路和相間接地的后備保護(hù)，其作用是避免因外部故障引發(fā)的過(guò)電流繞組。通常情況下，變壓器的后備相間短路保護(hù)會(huì)利用過(guò)電流的保護(hù)，主要是對(duì)過(guò)電流在啟動(dòng)低電壓和啟動(dòng)負(fù)荷電壓時(shí)進(jìn)行保護(hù)。此外，后備保護(hù)還可以使用阻抗保護(hù)。

4結(jié)束語(yǔ)

總之，變壓器繼電保護(hù)裝置可以保證變壓器的穩(wěn)定運(yùn)行，因此在電廠發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)中，要根據(jù)水電站的實(shí)際工作情況，結(jié)合變壓器過(guò)磁保護(hù)、低壓過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)和后備保護(hù)等，開(kāi)發(fā)一個(gè)非常完整的繼電保護(hù)程序，以確保變壓器的有效運(yùn)行。

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