电力变压器继电保护措施探讨

段学鹏

（阳城国际发电有限责任公司， 山西 阳城 048102）

在电力系统中，电力变压器是输配电力不可缺少的重要设备，在机床电器、照明、医疗设备、机械电子设备等中广泛应用到了电力变压器。而在电力变压器在运行的过程中，通常会出现各种故障，这些故障的存在会威胁到电力系统的安全持续运行，尤其是大容量变压器出现故障，对整个电力系统的影响更为严重。在电力系统飞速发展的如今，对继电保护提出了的要求更高，为此，要加强电力变压器继电保护装置的功能，从而以确保电力系统得以安全稳定运行有着重要的意义。

1 电力变压器的常见故障和非正常运行状态

电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器;外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护(瓦斯和差动)无延时动作切除故障变压器，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护(如低压侧母线保护)或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。

变压器的不正常运行状态即变压器在故障状态运行的状态，变压器在不正常的运行状态运行，会加快绝缘材料老化、使得铁芯、绕组和其他金属构件热量过高，从而降低绝缘强度，减少变压器的使用寿命，导致其他故障的发生。因此，电力变压器要装设继电保护装置，以及时将短路故障切断，防止更大的损坏的发生。

2 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。

3 继电保护的特点

3.1 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。

3.2 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。

3.3 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。

4 变压器继电保护的措施

4.1 反应变压器油箱内部各种故障和油面降低的瓦斯保护。

0.8 MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。

4.2 反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。

保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。

4.2.1 对 6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。

4.2.2 对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。

4.2.3 对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。

4.2.4 对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100MVA及以下发电机与变压器组共用纵联差动保护；100MVA以上发电机。除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单独装设纵联差动保护。对200～300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。

4.3 反应变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，保护动作后应带时限动作于跳闸。

4.3.1 过电流保护宜用于降压变压器。

4.3.2 复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。

4.3.3 负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。

4.3.4 当采用上述2）、3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

4.4 反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

110kV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

4.5 反应变压器对称过负荷的过负荷保护。

对于400kVA及以上的变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

4.6 反应变压器过励磁的过励磁保护。

现代大型变压器的额定磁密近于饱和磁密，频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁，导致铁心饱和，励磁电流剧增，铁心温度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿命降低，最终造成变压器损坏。因此，高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护

5 总之，电力系统在运行过程中会因多种因素的影响而使得电气热备出现各种故障，电力变压器作为电力系统中输配电力不可缺少的重要设备，为此，要科学合理地进行继电保护装置的设置，以确保电力系统的安全稳定经济运行。

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