电力变压器继电保护

刘利霞

摘要：在电力系统中，电力变压器是输配电力不可缺少的组成部分，在机床电器、机械电子设备等中得到了广泛应用。但是，电力变压器在运行的过程中，由于器件老化等问题导致设备出现故障，从而影响了电力系统的安全持续运行，尤其是大容量变压器出现故障，可能导致整个电力系统严重瘫痪。因而，随着电力系统的飞速发展，人民生活质量的不断提高，对电力变压器的继电保护要求也越来越高。如何加强电力变压器继电保护功能，确保电力系统安全稳定的运行是目前被广泛关注的问题。

关键词：电力；变压器；继电保护

1继电保护的组成及工作原理

供电系统发生故障时，会引起电流的增加和电压的降低，以及电流电压间相位角的变化，因此故障时参数与正常运行的差别就可以构成不同原理和类型的继电保护。例如，利用短路时电流增大的特征，可构成过电流保护：利用电压降低的特征可构成低电压保护：利用电压和电流比值的变化，可构成阻抗保护：利用电压和电流之间的相位关系的变化，可构成方向保护：利用比较被保护设备各端电流大小和相位的差别可构成差动保护等。此外也可根据电气设备的特点实现反映非电量的保护。

2继电保护的特点

2.1可靠性高

继电保护的可靠性高，是因为有合理的配置、质量技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护与管理。在继电保护系统中，信息管理技术采用了方法库和数据仓库，使得系统的维护和升级更加方便，在运行过程中，整个信息管理系统由以往分散式的传输转变为集中式的运输，即集中于网络中心的数据库和规则库，这样即便其中一个客户的工作站有问题的出现，也不会对整个信息系统的正常运行造成影响。

2.2实用性强

在生产运行中所出现的一些实际问题，通过继电保护能够有效的对二次部分中各类数据之间的使用和共享予以解决。由于其能分析系统、统计数据，这就更便于工作人员的操作，其实用性更强，继电保护运行的水平在一定程度上得以提高。

2.3实现远程监控

因微机保护装置有串行通信的作用，其能与远方的变电站的微机监控系统进行相互间的通信联络，而使得整个微机保护都具备了远程监控性，从而更加保障了无人变电站的继电保护系统的安全运行。

3电力变压器的继电保护保护措施

3.1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。

3.2差动保护

差动保护主要通过对变压器高、低压侧的电流大小和相位进行比较，从而对变压器内部引出线与绝缘套管的相间短路故障以及变压器内的匝间保护实现保护功能。差动保护的保护区位于变压器一次、二次侧所装的电流互感器之间。差动保护主要有两种形式：纵联差动和横联差动，其中，纵联差动主要用于保护单回路，而横联差动主要用于保护双回路。

变压器在正常运行时，差动继电器中的电流与两侧电流互感器的二次电流之差相等，因而，差动继电器和继电保护都不会启动。当变压器内部某处发生故障时，故障点短路不等于或者大于继电器的动作电流，继电器就会出现动作，跳变压器各侧断路器将故障切除，同时自动发出动作信号。差动保护的优点在于能反映出变压器内部故障和外部故障，能够单独作用，无延时地将区内各种故障予以切除。因而，差动保护作为变压器的主保护，具有一定的优越性，广泛应用于各种电气主设备和线路的保护设备。

3.3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。

3.4过励磁保护

当电力变压器的高压侧达到500kV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。

3.5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400kVA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。

4电力变压器继电保护优化措施分析

4.1利用纵联差动保护

纵联差动保护主要针对变压器内部短路和套管以及引出线等问题，主要通过切断变压器两侧的断路器遏制故障的发生。而具体分为两个方面：首先，应该装设纵联差动保护，在6.3×106VA以及以下并列运行，并且2×106VA以及以上用电流速断保护一些不符合要求的变压器。并且如果后备保护动作的延迟时间达到0.5秒，则需要装设电流速断装置。

4.2通过瓦斯保护

瓦斯保护主要运用于第一类变压器故障，瓦斯保护主要可以用于油箱内油液不足的情况，例如对于0.4×106VA以上车间内油浸式变压器以及0.8×106VA以上油侵式变压器，我们都采用瓦斯来保护。

4.3使反应变压器对称达到过负荷保护

当多个变压器并列运行，并且每个变压器利用电压在4×105VA以及以上时，则需要根据实际情况装设过负荷保护，同时过负荷保护也可以用于绕组变压器和自耦变压器，此时应该接于一相电流上，带时限动作于信号，这样就可以在发生故障时通过过负荷保护自动断开部分负荷，达到保护电力系统的效果。

5电力系统继电保护未来的发展趋势

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。

结语

综上所述，变压器是电力系统的核心部件，其运行质量直接关乎到电力系统的工作状态。采用继电保护装置对变压器实施保护，可以确保变压器处于持续稳定的运行状态，以提高电力系统的运行效率，为电能用户提供高质量的电力服务。

参考文献

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[2]崔东艳.试议继电保护技术应用[J].科技向导，2013.