电力变压器继电保护技术的应用与发展

电力变压器继电保护技术的应用与发展

【摘要】本文首先论述了电力变压器的继电保护措施，继而分析了继电保护装置在电力变压器故障中的应用，接着就继电保护装置在实际应用中应考虑的问题和应对措施进行了简要阐述，最后对继电保护的未来发展趋势谈了一点看法，仅供参考。

【关键词】电力变压器；继电保护技术；应用；发展

继电保护是一个自动化的装置设备，它的目的是当其保护的系统中电路或元器件出现故障或不正常运行时，这个系统的额保护装置能及时根据设定的程序在系统相应的部位实现跳闸或短路等既定操作，使故障电路或元器件从系统中脱离或者发出信号通知管理人员处理，以达到最大限度地降低电路或元器件的损坏，使被保护系统稳定运行。在电力系统中，电力变压器作为其大量使用的关键设备，其运行的可靠性是整个电力系统安全运行的重要保证。一旦其发生故障，却又无相应的保护装置对其进行保护，就会使整个电力系统无法正常运行。为此，应用继电保护装置对其进行保护显得尤为重要。

1.电力变压器的继电保护措施

1.1瓦斯保护

瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护，其分为轻瓦斯保护动作于信号、重瓦斯保护动作于断路器跳闸。（1）轻瓦斯保护动作：当变压器局部产生击穿或短路故障时，其变压器内会产生气体，这时继电保护装置会根据气体的速度、特征以及成分等，来推测其故障的原因、部位和严重程度。当因为是滤油、加油或气动强油循环装置而产生气体，或是因温度下降或漏油使油面下降，再或是因为变压器轻微故障而产生气体等原因时，保护装置会发出瓦斯信号。（2）重瓦斯保护动作：当变压器内油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，或是检修后油中空气分离太快等，均会导致瓦斯动作于跳闸。

1.2差动保护

差动保护是电力系统中，被保护设备发生短路故障，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，从而产生差电流，当产生的差电流大于差动保护装置的整定值时而动作的一种保护装置。

1.3后备保护

当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件（如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。

1.4速断保护

在靠近电源端的保护装置动作时限长，采用提高整定值，以限制动作范围，当变压器内反应于增大时而瞬间动作的一种保护。此种保护是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的。

1.5定时限过电流保护

其是指起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。

1.6非电量保护

非电量保护是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，仅反映变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。

2.继电保护装置在电力变压器故障中的应用

2.1继电保护装置在变压器操作故障中的应用

在实际工作中，变压器检修复役的操作过程是在低压侧断路器断开的基础上，合上高压侧断路器冲击主变，当主变冲击正常后合上低压侧断路器送出负荷。如果冲击主变时，低压侧断路器和电流互感器之间发生短路故障（如地刀没有拉开，检修工具遗漏等），差动保护将无法动作，而高压侧后备保护所取的高压侧母线电压由于主变阻抗较大无法动作开放，低压侧母线由于电压正常也不能通过并联启动回路开放高压侧过流保护，将导致其不能快速的切除故障，引起主变烧毁损坏。

此时，为了消除电压器操作过程中的故障，则就应用继电保护装置对其进行保护：（1）在两圈变压器主变高压后备保护中，增加一与门电路，使得当低压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。（2）在三圈变压器主变高压后备保护中，设置一与或门电路，使得当低压侧断路器或中压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高、中、低压三侧断路器。

2.2继电保护装置在变压器运行故障中的应用

在变压器运行过程中，如低压侧断路器和电流互感器之间发生故障，变压器低压侧保护将在低压侧母线电压降低和电流增大的情况下以较短时延动作跳开主变低压侧断路器，使得低压侧母线电压恢复正常。但此时故障点并没有隔离，短路电流由高压侧母线通过主变继续输送到故障点，虽然高压侧故障电流较大，但高压侧电压由于主变阻抗较大而无法可靠动作开放，同样导致其不能快速的切除故障，造成保护盲区。

此时，为了消除电压器运行过程中的故障，则就应用继电保护装置对其进行保护：（1）在两圈变压器主变低压后备保护中，设置一与门电路，使得当低压侧断路器断开，并且低压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。（2）在三圈变压器主变中（低）压后备保护中，设置有一与门电路，使得当中（低）压侧断路器断开，并且中（低）压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高、中（低）压侧断路器。

3.继电保护装置在实际应用中应考虑的问题和应对措施

变压器在正常的运行过程中，由于低压侧开关断路器和高压侧断路器各自的运行方式不相同，如低压侧断路器处于备用或检修状态，而高压侧断路器在运行状态时，则可能会因为低压侧断路器位置发生变化而使得高压侧断路器的保护装置产生误判而启动。为此，为了维持变压器的稳定运行，在此情况下可在低压侧断路器处输入压板，将其断开。而当低压侧开关开始运行后则放上此压板。

在三圈变中，除了有两圈变同样的问题外，当低（中）压侧断路器热备用而高、中（低）压侧断路器运行时，则可能也会导致保护装置发生误判，即在低（中）压侧断路器断开位置下动作跳开高、中（低）压侧断路器。为此，在三圈变中，当出现这种情况时可采用改变中（低）压侧保护逻辑和接线的方法，使高、中、低压侧三者的断路器保护装置的动作时限相互配合。

4.电力系统继电保护的发展趋势

当前，随着计算机硬件的飞速发展，电力系统对微机保护的要求也在不断提高，如果继电保护仍保持单一的保护功能，就难以满足未来的电力系统的安全保护。因此，为了使继电保护装置的保护功能能满足于电力系统的安全保护，其在未来的发展中则应向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化等方向发展。首先，在计算机化时代，继电保护除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间、快速的数据处理功能、强大的通信能力、与其他保护控制装置进行调度联网以共享全系统数据的功能、信息和网络资源的能力、高级语言编程等，使微机保护装置具备一台PC的功能。除此之外，为保证电力系统的安全运行，各个保护单元与重合装置必须协调工作，而这就必须要实现微机保护装置的网络化。目前，纵观我国现有的网络技术及其迅猛发展的趋势，相信在不久的将来其定能成为微机保护装置网络化的强有力技术支撑。

总而言之，电力变压器作为电力系统中输配电不可缺少的重要设备，其在运行过程中不可避免地会出现各种故障，而当故障发生时，如果没有保护装置及时根据故障的情况而发出警报或是跳闸等动作时，就会使变压器出现不同程度的损坏，甚至于影响了整个电力系统的稳定运行。因此，为了电力系统的稳定运行，继电保护装置在其中占据着极其重要的位置。而随着计算机化和网络化的不断发展和电力系统的不断发展，相信继电保护装置在未来的发展过程中仍旧能满足于电力系统的多元化保护要求，确保电力系统的安全稳定运行。