配电变压器继电保护设计探讨

吕海祥

（广州西门子变压器有限公司）

配电变压器继电保护设计探讨

吕海祥

（广州西门子变压器有限公司）

在现代社会，不管是在生活中，还是在生产制造中，都离不开电力的应用。在供电以及用电的整体过程中，配电变压器起着关键性的作用。越来越多的火灾是由用电而造成，为了使用电更加安全、更加有效，对配电变压器进行继电保护也变得愈发必要。只有这样，才可以减少故障的出现，才可以进一步保证人民群众用电的安全性。本文在此前提下，以配电变压器在使用过程中常见的一些故障为出发点，对应该如何做好配电变压器的继电保护设计工作，进行介绍和讨论。

配电变压器；继电保护；设计

随着社会的快速发展和城市化建设的不断推进，不论是居民用电还是生产用电，其电网都在逐渐地扩容，而且对于用电的标准和质量都有了更高的要求，既要明亮、还要稳定。这就要求配电系统要有高质量，与其相关的继电保护工作也要做得更加到位和全面。作为配电系统中重要的组成部分，变压器不仅应用在电磁炉、电视机和洗衣机等生活必备品中，更应用在机床用具、科学检测仪器、以及高科技电子产品之中。配电变压器本身及其所处的环境，都具有一定的程序性和复杂性，所以会在实际用电过程中出现一些意料之外的状况和问题。一旦有容量比较大的配电变压器发生运行故障，那么就会直接导致配电出现不稳定和不安全的问题。所以说，要合理地对配电变压器进行继电保护设计，只有这样，才能保证配电系统的运转更加高效、稳定和安全，居民和工业才能更加安心地用电。

1 配电变压器的常见故障

在用电过程中，通常会遇到两种类型的配电变压器故障。一种由电流过大、负载量过大或是线路短路等造成的外部故障；另外一种则是由几个绕组之间的短路以及贴心的绕组损耗所引起的内部故障。一旦配电变压器发生故障，不管是内部故障还是外部故障，都应该及时采取措施将其消除。如果对此无动于衷，让配电变压器继续运行，不仅会速度按配电变压器的使用期限，还会导致故障恶化，变得更加严重，达到一定程度时就可能会导致安全事故的发生。需要特别注意的是，如果变压器由于短路故障，导致有电弧出现时，那么变压器的邮箱就可能会爆炸这是非常危险的情况。所以，技术人员在设计配电变压器时，应该考虑到各种可能出现的故障，合理配置，做好配电变压器的继电保护设计工作，以保证整个用电过程的稳定性和安全性。

2 配电变压器继电保护设计

2.1 保护设计的原则

如果配电成功后，有故障或是异常状况发生时，整个配电系统就需要及时受到保护，这就要求继电保护设备首先应该将配电系统与故障分离，即切除故障。除此，也可以启动警报装置，可以及时通知工作人员来消除故障，以减小该故障可能会引发的一些其他异常情况，以及后续的不良影响[1]。因此，要想做好配电变压器的继电保护设计工作，就要有据可循，需要一定的条理性，以下就是继电保护设计需要遵循的一些原则：

（1）对于不同的变压器，要采取不同的保护装置。一方面，需要根据所用的配电变压器是工作变压器和并列运行变压器，还是备用变压器和单独运行变压器来涉及保护装置；另一方面还要根据变压器在运行时的电功率来进行保护设计。当用速断电流的保护方式对配电变压器进行保护的灵敏性差时，就需要采取差动保护，而且如果变压器所用的电压超过一定值时，还需要设计双差动保护装置。

（2）配电变压器发生短路故障时，产生的电弧会使变压器内部的油以及绝缘性的组成材料局部受热过度，这两种物质都会分解形成大量的气体，导致变压器内部急剧膨胀，随时都有发生瓦斯爆炸的危险。针对此类问题，全力加强瓦斯的保护装置是非常必要的。

（3）如果配电变压器在的外部配件在供电过程中出现短路状况时，也极有可能会使变压器内部的电流过大。此时，不仅要将变压器的运行容量和具体的实际情况相结合，还要考虑到其灵敏度来对变压器进行保护。

2.2 保护设计的方式

2.2.1 差动保护设计

在配电变压器的继电保护设计过程中，差动保护设计是设计工作的重点。在实际进行设计操作时，要根据正常的环流对变压器两边的互感器采取正确的接线步骤。流经差动继电器的电流是分别流经变压器两边的互感器电流的差值，如果供电过程没有异常情况，配电变压器也正常工作时，互感器的电流几乎相等，差值约为零，说明继电器的电流也为零，此时的继电器就不会被启动，也无法起到保护作用。这种情况下，要想找到变压器的故障，就需要为变压器设计双重差动继电保护器，一旦出现短路故障，行纵联差动保护动作就会启动，同时又能保护电流速断。这一保护装置可以保证，由于外部故障所造成差动继电器的电流为零的情况下，也可以对配电变压器起到保护作用[2]。

2.2.2 瓦斯保护设计

在配电过程中，变压器发生的一些故障，例如漏油、绝缘裂化或者铁芯烧坏等，会无法使差动保护或其他保护启动，但瓦斯保护仍旧可以进行。因为瓦斯保护想要发挥其作用需要通过继电器，所以，瓦斯保护装置都安装在导油管中。根据变压器故障的轻重程度，可以将瓦斯保护分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护两种。轻瓦斯保护是通过发出信号来起作用，是把气体的物理性质，如颜色、数量等和化学性质，如成分与可燃性等结合起来判断故障的性质和原因，从而对此进行及时的消除。重瓦斯保护一般设置在断路器跳闸之中，如果变压器的故障严重，重瓦斯保护就会启动，会切断电源或者发出警报。它是通过监测气体流速，并分析其特点和组份从而找出故障点和原因来实施保护措施的[3]。

3 过电流保护设计

在配电变压器的运行过程中，有些异常情况可能不会让差动保护和瓦斯保护及时发生作用，例如，由变压器的某些外部故障造成流经绕组的电流过大的情况或是变压器本身的一些内部异常。这种情况的发生就要求在配电变压器中，要安装相应的过流保护装置，其实该装置主要是针对变压器在启动时的电流最大所设计的。在具体的实际操作中，要进行不同的优化。

①对于低压变压器，为了满足变压器内部所有元件受保护，应该把将零序方向需要的间隙保护和过流保护结合起来，安装一个复合电压闭锁过流保护装置。②对于高压变压器，因为变压器内部组件结构的要求，在其低压一侧的断路器和高压一侧的短路器上都分别装有过流保护设备，除此，还在在高压一侧装有可以保证变压器热稳定性的过流保护装置。③如果根据远后备的原则配置相间后备保护装置，就应该避开变压器相连线路短路时可能流经保护装置安装点的负序电流，同时还应该配合相邻线路零序电流后备段的灵敏度，以此来防止负序过电流进行非选择性的保护操作[4]。

4 过负荷保护设计

除了以上在变压器发生故障时，需要采取保护措施外，当配电变压器正常工作时出现的过负荷情况也需要进行保护。通常情况下，过负荷是三相对称的，其保护装置安在主电源的旁边，而且是在过负荷情况发生的时候，才会安装这种保护装置。故而，在任意一相安装一个继电器，就可以起到过电荷保护作用。

5 结语

总而言之，为了使配电变压器在整个供电过程中处于正常的工作状态，就要合理地设计变压器的继电保护装置，这就要求研发人员和技术人员要将专业知识和变压器的运行实际相结合，做好每一个保护环节的设计工作，从而设计出既科学又有效的保护装置。只有这样，才能保证配电变压器的工作效率，提高综合供电实力，才能使供电工作进行的既稳定有效、又安全可靠。

[1]李 跃.配电变压器继电保护设计探讨[J].科技创新与应用，2016（3）：204.

[2]周海鲲.配电变压器继电保护设计[J].中国新通信，2015（9）：123.

[3]何 磊.探析配电变压器继电保护措施[J].低碳世界，2016（9）：50～51.

[4]赖惠鸽，朱学军，俞金寿.配电变压器保护系统的设计[J].自动化仪表，2009，30（9）：52～55.

TM774

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1004-7344（2016）21-0229-02

2016-7-12