浅谈电力变压器继电保护设计 邱建刚

浅谈电力变压器继电保护设计邱建刚

发表时间：2017-12-30T20:23:11.510Z 来源：《电力设备》2017年第24期作者：邱建刚[导读] 摘要：随着我国社会经济的不断发展，作为整个电力变压器系统的重要组成部分，电力变压器继电保护装置具有至关重要的作用。（新疆维吾尔自治区水利水电勘测设计研究院新疆 830000）

摘要：随着我国社会经济的不断发展，作为整个电力变压器系统的重要组成部分，电力变压器继电保护装置具有至关重要的作用。因此，只有使整个电力变压器继电保护系统处于正常的运行状态，才能够在一定程度上保证电力变压器继电系统的安全运行。如今，人们对于电力的需求水平日益增长，对于电力变压器继电保护设计的研究就显得非常有必要。基于此，本文将主要从电力变压器继电保护设计的角度进行分析，同时对电力变压器继电保护系统的工作原理、基本组成及该系统的常见故障类型进行阐述，从而得出电力变压器继电保护中故障的有效排除措施。

关键词：电力变压器；继电保护；设计

电力变压器是电力系统和工厂企业的重要电气设备，它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，影响很大；它的故障对整个企业或车间的供电带来严重影响，因此必须根据变压器的容量和重要程度装设它的继电保护装置。

1、电力变压器继电保护系统的工作原理与基本组成

1.1、电力变压器继电保护系统的工作原理

电力变压器继电保护系统的工作原理是电力变压器继电系统根据电力系统中电力数值的波动情况而产生的一种进行自我调节的功能。整个电力变压器继电系统处于安全可靠的运行状态是电力变压器继电保护系统进行正常工作的基本前提条件。根据实际运行情况的不同，继电保护系统发挥保护作用的原理也会有所差别。通过对具体运行状态参数的分析和测量，再找出不同状态下的数据参量，能够判断继电保护系统是否处于正常的工作状态。与此同时，这些参数也能够作为继电保护系统不同运行状态的依据，从而形成不同的原理。当继电保护系统处于正常的工作状态时，其工作原理是先测量后执行；当其处于非正常的工作状态时，则需要将在系统故障情况下产生的物理参量与其正常运行时得到的结果进行对比。

1.2、电力变压器继电保护系统的基本组成

经过不断的发展，电力变压器继电保护系统已经到达了微机型的继电保护系统的状态。通过研究分析发现，这种类型的继电保护系统的组成主要包括以下三个方面：首先，要介绍的是电力系统的信号采集部分，它的工作内容具体表现在收集电力系统内部的电力数值情况，再将所收集得到的结果传送到电力系统的继电保护装置；其次，是电力系统的信号处理部分，它能够将前面电力系统收集到的数据进行分析和处理，并依据一定的规律将所出现的问题进行归类整合；最后要进行说明的是电力系统的信号输出部分，它主要是将最终输出的信号传递到电力系统当中，从而进行有效的调节。

2、电力变压器继电保护系统的故障类型及不正常的工作状态

根据目前的知识，我们可以将电力变压器的故障简要分为两种类型：油箱内部故障与油箱外部故障。前者指的是发生在变压器内部（同时包括高压侧与低压侧两个部分）的相间短路、单相接地短路以及铁芯绕损等问题。值得注意的是，变压器发生内部故障时危险系数极高，该故障发生时所产生的电弧不仅会损毁缠绕组的绝缘部分，烧坏铁芯，同时，由于绝缘材料和变压器油在受热分解的情况下会产生大量的气体，很容易使变压器的油箱发生爆炸，具有相当大的危险性，因此这些故障在继电保护过程中应该被尽快排除。此外，油箱外部故障则主要指变压器绕组引出线与绝缘套管发生相间短路以及接地短路的现象。

电力变压器继电保护系统的不正常运行工作状态主要包括以下几个方面的内容。其一，由变压器外部短路而产生的过电流及变压器外部接地而产生的过电流；当实际负荷超过额定负荷容量而引起的过负荷状态；由油箱漏油导致的油面降低以及当冷却系统发生故障时产生的温度升高等现象。与此同时，当其磁通量密度接近铁芯的饱和磁通量密度时，对于大容量的变压器而言，还很有可能会发生变压器过励磁故障等。以上的这些非正常的工作状态都会给铁芯、绕组等一些其他的金属构件造成不利的影响，从而对变压器的绝缘效果造成不同程度的威胁。

3、变压器的瓦斯保护

3.1、瓦斯保护原理

当变压器内部故障时，故障点电弧使变压器油和绝缘材料分解，产生大量气体，利用这种气体来实现的保护装置。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，它安装在变压器油箱和油枕之间，这样油箱内气体都要通过瓦斯继电器流向油枕。瓦斯继电器动作分轻瓦斯和重瓦斯两种，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。

3.2、瓦斯保护电气原理

瓦斯保护结构简单、灵敏性高、接线简单，可以有效反映变压器内部故障，见图1。

图1瓦斯保护电气原理图

4、变压器的差动保护原理

差动保护是反映变压器两侧电流差额而动作的保护装置。变压器两侧电流互感器同极性端相连串联在回路中，差动继电器并联在环路上，流入差动继电器的电流等于两侧电流互感器电流之差，即I=I1-12。适当选择两侧电流互感器的变比和接线，使正常运行和区外故障时两侧二次电流向量相同，流入差动继电器的电流为零，保护装置不动作。

5、变压器的过电流保护

过电流保护是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。变压器的过电流保护应按躲过变压器最大负荷电流整定的，受系统运行方式及故障类型影响，其灵敏性较差，这时可采用低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等。

6、变压器的过负荷保护

变压器的过负荷保护是反映变压器正常运行时的过载情况，一般动作于信号，其大多数情况下都是三相对称的，因此只需一相上装电流继电器。过负荷保护的起动电流Iact是按躲过变压器的额定电流IN.T来整定的。Iact=（1.2～1.25）IN.T。

7、变压器零序保护

在中心点直接接地运行或可接（接地运行时）的变压器应装设零序电流保护；中心点不接地运行时，为防止电网单相接地引起过电压损坏变压器，应装设零序电压保护；在中心点直接接地系统中，变压器接壳可采用变压器碰接外壳保护。

结束语

随着经济的发展，电力系统容量越来越大，电力变压器继电保护对保证系统安全运行和电能质量、防止故障扩大和事故发生，起着极其重要的作用。

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