关于电力系统继电保护设计的探析

黄苏信

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。

关键词：电力系统；继电保护；设计

1继电保护的基本概念及原理

电力系统中输送电流的装备和管线，都必须安装配套的检测设备，这些设备要对电力运转中发生的故障和非常态运转状态起到保护作用，这就是所谓的继电保护装置。也就是说，电力系统中的各部件一旦出现问题或运转异常，继电保护装置都要在第一时间敏感的反应出来，而且还能及时跳闸或发出警示。继电保护的基本原理主要是通过管线保护、电路保护等完成的，为了使上述保护措施能准确判断出该设备输出端口和相关装备导入端口的故障，现在还有更多新型的保护原理被运用到电力系统中，能更全面的对两端和多方向的电压情况进行信息保护。

2继电保护的主要任务

继电保护的原则，主要是在电力系统中重要部件短路或运转不正常时电压、电阻等随之发生的变化，来完成对继电的保护。当供电接入口没有出现任何异常现象时，继电保护装置就担负着实时监控电力系统中所有设备的运转情况，并且能够为其提供准确的凭证。一旦当供电端出现异常时，继电保护系统必须能快速发挥作用，最快的时间内对故障进行一一排除，使得电力设备能继续使用，还要能在第一时間精准地做出预警，提醒当班的工作人员迅速去解决问题。

（1）电力系统出现异常运行状态时。当平日电力系统处于常规运转时，在遇到各种问题但是还没发生故障或没跳闸的阶段，被称作非正常运转。电力系统在不正常的运转下会对电力发挥的效果、质量产生严重影响，而且过度的超量运行还将导致装备发烫、加速老化、降低使用年限，电力装备的正常运转会遭到破坏，甚至会引发电路短路，设备被破坏等一系列恶劣影响。电力系统在非正常运转时，继电保护装置一定要能第一时间准确的发出预警。

（2）电力系统出现故障时。在电力系统中最司空见惯也是危险性极高的故障，就是各个环节的的短路。当电力装备或电路管线有短路现象时，需要由电源向发生故障端供应超出常规运转限定的短路电流，这样一来，有可能导致电力系统设备被损毁、大大减少使用年限，同时人们常规工作条件也遭到影响，电力系统崩溃将导致大面积停电等现象发生，对生产生活造成极大的损失。当电气装置发生故障时，需要继电保护装置发挥的作用是：能及时有效并且能准确判断通过断路跳闸的节点，使得发生故障的装置能迅速脱离到系统之外，避免故障设备持续受到损毁，使得电力系统的其他组件还能不受影响，完全运转。继电保护在确保电力系统正常运转和保障供电质量、避免故障范围延展和用电事故的发生等方面，都具有积极的影响，是电力系统中不可或缺的构成元素。

3电力变压器继电保护设计方法

3.1差动保护设计

将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”是变压器差动保护动作电流设计的原则。如果变压器处于正常运行的状态，那么差动继电器中的电流为其两侧电流互感器CT的二次电流之差，其数值趋于0。如果差动继电器不发生任何动作，那么其保护也不会有任何作为。也就是说，如果在电流互感器二次回路端线，并且变压器处于最大符合的状态下，差动保护是不会产生任何动作的。随着计算机芯片性能的提升，对位于变压器1套保护装置中所具有的主保护以及各侧全部后备保护的两套主变压器微机型保护装置进行了全力开发，其成果已经被广泛应用于实际工程中。所以，在330kV及以上高压侧电压的变压器可以采用安装双重差动保护的方法对电力变压器引出线、套管及其内部短路故障进行反应，从而实现有效反应电力变压器绕组及其引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，同时也可以将电流速断保护作为主保护，另外也能达到将瞬时动作于断开各侧断路器的目的。

3.2瓦斯保护设计

除了瓦斯保护可以动作，像差动保护以及其他有关保护设计通常是都不能进行动作的。瓦斯保护主要是依靠气体继电器来实现动作的，其位于变压器油箱和油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护主要有两种：①首先轻瓦斯保护动作于信号，然后依照气体的属性，包括：颜色、可燃性、数量以及化学成分来判断保护的理由以及电力变压器继电保护装置故障的性质。根据此有关工作人员则可以及时察觉故障的发生并有针对性地对故障进行相关处理。②首先重瓦斯保护动作于断路器跳闸，然后通过监视确定气体发生的速度，并对气体的不同特征以及相关成分进行剖析，从而根据有关分析间接地推测、判断造成故障发生的原因、故障出现的部位和以及故障的严重程度。

3.3过电流保护设计

①低压变压器过电流保护设计。三相式三卷变压器通常用于变压器低压侧，而在压侧短路时高、中压侧的阻抗保护通常无法发挥作用，起不到保护功能，因此难以达成作为相邻元件所具有的后备保护需求。在这种情况下可以在低压侧安置复合电压闭锁过流保护，并同时在其高、中压侧都设计并安装复合电压闭锁过流保护以及零序方向过电流保护或间隙保护等。②高压变压器的保护设计。在电力变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线规定有灵敏系数的时候，可以在电力变压器低压侧断路器和电力变压器高压侧短路器上设计安装有关的过电流保护装置。如果电力变压器低压侧母差保护发生校验停运现象，或者是因为故障出现拒动问题以及开关与TA间出现不正常现象的时候，过电流保护装置则可以作为电力变压器低压侧母线的主保护以及后备保护。不过需要注意的是，一旦出现的是非金属性短路，在经过弧光短路的时候，则容易出现阻抗保护灵敏度不足以及整定延时超过2s等情况。基于以上分析，应该在电力变压器的高压侧也安装一个保护变压器热稳定的反时限过流保护装置，并且该装置的整定值必须根据电力变压器的热稳定要求进行设置。另一方面在电力变压器的低压侧应当另行设计保护，或者可以在电力变压器低压侧的中性线上实际零序电流保护装置。值得关注的是，需要根据中性线不平衡电流不超过变压器额定电流的25%的要求设计动作电流。③负序过电流保护设计。在按照相间后备保护远后备原则进行配置的时候，必须避免被保护电力变压器所连接相邻线路发生一相断线时，在流过保护安装位置的时候出现负序电流。另外为了不引起负序过电流保护出现非选择性动作，在灵敏度方面应当配合相邻线路零序电流保护的后备段。

4结语

电力变压器继电保护装置是电力系统中重要的电气设备与转换枢纽。合理设计变压器继电保护装置能够有效保证电力系统运行的安全性、稳定性。

参考文献：

[1]潘宝良.浅论电力变压器继电保护设计[J].科技资讯，2011，34：107.

[2]李岱.电力系统继电保护设计的一般原则[J].云南电力技术，2000，01：3-6.

[3]刘志超.关于电力系统继电保护的设计与配置[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2014，12：313-314.endprint