浅论电力变压器继电保护设计

耿磊

DOI：10.19392/j.cnki.16717341.201720134

摘要：本文主要针对设计电力变压器继电保护装置，进而找出合理的设计措施，从几个方面进行讨论。

关键词：电力；变压器；继电；保护；设计

一、电力变压器继电保护的主要构成

电力系统在长时间的演变和发展下，已经初步达到了理想的状态，由过去老式的继电保护系统到现在的微机型继电保护装置。这种继电保护装置的组成包括有几个部分。第一部分，主要是负责采集电力系统的信号装置。收集并整理系统内部的电力数值，再通过收集的数据通过进行有效的传递，最后交给继电保护装置。第二部分，主要是负责处理电力系统的信号。它可以把采集整理的信号进行有效的处理，再把影响作用对其分类解决。第三部分，主要负责信号输出任务。由于这部分比较关键，必须要确保输出的信号要准确无误，确保电力系统正常运行工作。

二、电力变压器继电保护主要的工作原理

变压器继电保护装置主要的工作原理指的就是在电力系统当中，由于电力数值会产生一定的波动，从而具有调节功能作用的装置。电力变压器继电系统的运行状态必须是安全可靠的，这也是为了确保电力系统正确运行的基础。当然，电力系统运行状态不同时，发挥出的保护作用也是不同的，在这种情况下，就必须要通过分析运行参数找到具体的数据值，从而判断继电保护的运行状态。并且，准确有效的参数也可以作为运行依据，形成相应的工作原理。如果继电系统在运行时处于正常状态时，就可以先进行测量。如果运行状态非正常时，那么就要先找到故障问题再进行测量，对比其运行的结果。

三、电力变压器的故障问题

（1）在非正常运行下，发生故障的问题包括有，超负荷引起的容量负荷、过电流、油面减少引发的故障、高电压产生的过励磁故障以及高温度下引发的故障。另外，非正常运行当中产生的低频率也会对变压器产生一定的影响，由于额定工作时铁心和磁通的密度会比较接近，所以就会引发变压器出现故障，在非正常运行时就会导致铁芯金属过热，导致影响变压器的主要性能受损。

（2）产生电力变压器故障主要包括有兩方面，一方面是内部故障，另一方面是外部故障。内部故障指的就是当变压器的邮箱产生问题时，也就是说在高、低压侧绕组间发生短路，一般发生故障短路的位置在中性点接地的系统中，也会发生在烧坏的铁芯绕损等问题。一旦在变压器内产生故障，那么是非常危险的，所产生的电弧以及电流会烧坏铁芯，同时也会损坏绕组的绝缘，当问题严重时也会造成变压器产生大量的气体，造成变压器爆炸的严重事故。所以，一旦发生这些危险时，继电保护就会立刻切断故障，起到一个保护的作用。产生外部故障最明显的一个问题就是在绝缘套管以及引出线上发生短路现象。造成短路最明显的一个现象就是绝缘套管和引出线上的短路问题，或者是在绕组的匝间出现短路，这些都是最产生故障最多的问题，所以，必须要根据变压器的容量设计继电保护，从而达到理想的效果。

四、设计方案措施

（1）如果变压器内部发生了短路、漏油、绝缘失效、铁芯烧毁以及油面下降等问题时，那么应用差动保护设计起到的作用并不理想，会受到一定的限制，此时，最好应用瓦斯保护设计。主要是把气体继电器装置到变压器的导油管中，从而实现瓦斯保护的效果。我们可以把瓦斯保护分为两种，一种是轻瓦斯保护装置，主要是对气体的颜色和数量判断出发生故障的性质以及产生的原因等。而另一种则是对重瓦斯进行保护，监视气体产生的速度影响，分析气体的主要成分，最后找出产生故障主要问题和产生程度的大小。

（2）设计变压器继电保护的主要原则有几个方面。第一，如果要在正常状态下运行时，就必须要把变压器两侧的互感器进行环流接线，并且按照变压器保护电流正常运行状态下的电流互感器二次环流接线。当变压器的运行状态是正常时，差动继电器中的电流就会产生二次电流，此时，电流互感器二次电流数值为0。差动继电器如果不产生动作时，其保护也就不会有动作。电流互感器如果发生在二次回路时，此时的变压器就会处在较大的状态当中，而差动保护就不会有其它的动作。近几年以来，计算机芯片性能都有了很大的提升，所以在变压器的保护装置中主要都是对全部的后备进行保护，并且全力开发主变压器的保护装置，其应用成果是非常广泛的，同时也应用到了电力工程当中。因此，在高电压的变压器当中如果安装了双重的差动保护，那么就会对变压器的套管和内部故障产生一定的反应，实现了变压器绕组和绕组匝间短路的差动保护。另外，最重要的一种保护就是电流速断保护，达到瞬间断开断路器的效果。

（3）设计低压变压器在过电流时进行保护装置。一般情况下，如果是应用三相式的变压器时主要是在变压器的低压侧，一旦在压侧出现短路时，或者是没有发挥出阻抗保护时，那么就起不到保护的作用。所以，在所有相邻元件的后备必须要达到保护的作用。如果发生这种问题时，可以在低压侧设计一个复合电压闭锁过流保护，也可以在高、中压侧安装一个复合的电压闭锁过流保护。另外，在设计高压变压器保护装置时，当变压器高压侧电流保护会对低压侧母线产生一定的灵敏度，所以，就可以对变压器高压侧短路以及低压侧断路器安装一个保护装置。一旦变压器低压侧产生停运问题以及发生故障时，就会发生在开关和TA间出现非正常状况，此时保护装置则当作变压器低压侧母线后备保护设计应用，也可以作为主保护的设计应用。有一点我们也是可以忽略的，就是发生非金属性短路时，会出现灵敏度不足的阻抗保护，或者是出现延时以及超时的问题发生。通过在对上述问题发生过程当中，最好的解决方法就是在变压器的高压侧设计一个保护装置，可以安装保护变压器，也就是热稳定的反时限过流装置。并且必须把这种设置的整定值要与变压器的热稳定相适应，除此之外，对变压器低压侧也要进行相应的保护，安装一个电流保护装置。

五、结论

由于电力变压器会受到外接负荷的影响，所以，在工作当中就会出现很多问题，发生故障，对电力系统产生不稳定的作用，对变压器造成很严重的损坏。在以上讨论中我们可以看出，在电力系统当中，变压器继电保护有着非常重要的作用。在设计继电保护时必须要掌握要点，如果在其中还存在哪些问题应及时处理，确保电力系统可以稳定运行。

参考文献：

[1]黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息，2010（15）.

[2]李俊狄.关于电力变压器继电保护设计的探究[J].建筑工程技术与设计，2016（6）.