主变压器继电保护设计及原理分析

陈乾雄

摘要：随着社会的不断发展，我们国家电力工业水平也在飞速运转中，电网的形式与日俱增，社会的网络密集程度也在不断的增加，在整个电气系统中，电力变压器机电设备是一种非常重要的电力设备设施，其自身负责电力系统非常重要的转换工作，因此电力变压器很容易受到一些外界自然条件的影响，工作期间很容易导致大量的变压器受到损坏，为了保障用电的安全和可靠，一定要根据实际的工作情况做好电力变压器的继电保护装置。本文对电力变压器继电保护设计进行了探讨，分析了电力变压器继电保护的工作原理，介绍了电力变压器继电保护的基本构成，指出了电力变压器继电保护系统常见的故障类型，具有一定的参考价值与指导意义。

关键词：变压器;继电保护;工作原理;基本构成;故障类型

1、电力变压器继电保护系统的工作原理

电力变压器继电保护系统的工作原理是电力变压器继电系统根据电力系统中电力数值的波动情况而产生的一种进行自我调节的功能。整个电力变压器继电系统处于安全可靠的运行状态是电力变压器继电保护系统进行正常工作的基本前提条件。根据实际运行情况的不同，继电保护系统发挥保护作用的原理也会有所差别。通过对具体运行状态参数的分析和测量，再找出不同状态下的数据参量，能够判断继电保护系统是否处于正常的工作状态。与此同时，这些参数也能够作为继电保护系统不同运行状态的依据，从而形成不同的原理。当继电保护系统处于正常的工作状态时，其工作原理是先测量后执行;当其处于非正常的工作状态时，则需要将在系统故障情况下产生的物理参量与其正常运行时得到的结果进行对比。

2、电力变压器继电保护的基本构成

经过长时间的发展与演变，如今电力变压器继电保护系统已逐步发展到了微机型的继电保护系统的状态，该类型的电力变压器继电保护系统主要由3部分组成。①电力系统信号采集部分。其主要功能是收集并整理电力系统内部的电力数值的情况，然后将其收集整理的数据通过有效的传递方式提交给电力系统继电保护部分。②电力系统的信号处理部分。其能够对电力系统信号采集整理的信号进行处理，并以有效的方式对相关问题进行分类与处理。③信号输出部分。该部分是十分重要的环节，信号输出部分可以有效地将输出信号的指令精准无误地发送给电力系统，从而保障调节工作的顺利进行。

3、电力变压器继电保护系统的故障类型

一般情况下，我们将电力变压器保护装置的故障类型简单的分为两种类型，即为油箱内部故障和油箱外部故障这两种。一般来说，对于造成油箱内部故障发生的主原因，是在变压器的内部相间短路、接地短路和铁芯短路等问题引起的。由于发生在电力变压器装置系统内部故障的出现几率非常高，并且内部故障的危险系数较大，所以，当内部故障发生时，产生的较大电弧不仅会烧毁变压器内的绝缘部分，还会使变压器内部的大部分绝缘体在严重受热情况下，产生大量的有毒气体，容易导致变压器内部的油箱发生爆炸，产生严重的威胁人身安全的事故，因此对于变压器内部的故障需要及时的对继电保护装置中进行排查，避免严重事故的发生。而一般油箱外部的故障发生的主要原因则是，变压器自身的阻线与绝缘体相关的电路或接地断线的现象引起的。此外，对于电力变压器继电保护中不能够正常的进行运转，需要我们从下面几个方面进行概括。首先，因为电力变压器外部线路短路造成的电流过大，或者是实际的变压器负荷超载现象。其次，变压器自身的油箱漏油会造成油面下降，导致在变压器发生故障时不能够及时的冷却，而出现了温度过高的现象。这些现象无疑都会对变压器自身内部金属设施造成严重的伤害，从而导致变压器绝缘体的损坏，使得其后期事故不断的发生。

4、電力变压器继电保护系统的有效设计方案

4.1、差动保护设计

变压器继电保护系统的差动保护设计原则是：使变压器两侧的电流互感器按照正常工作状态下的环流接线进行。在正常运行的状态之下，差动继电器中的电流值即为两侧电流互感器二次电流的差值，一般情况下，它近似等于零。当差动继电器不工作时，其具有的保护作用也会相应停止。随着高性能计算机芯片的出现，差动保护设计也已取得了一定的成果，因此，对于高压侧电压大于330千伏的变压器，可以采用双重差动保护设计，从而对装置的实际运行状态进行有效的保护。

4.2、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。

4.3、过电流保护设计

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。

总结来说，根据上面的分析我们可以得知，电力变压器的继电保护系统在整个电力系统中具有非常重大的作用，所以就需要我国相关的技术人员加强对这一方面的研究与分析，还要对系统中存在的各种问题进行及时有效的处理，从而使电力系统正常的工作。除此之外，根据以前的经验总结和研究结果发现，在电力变压继电保护系统中最常出现的问题就是二次回路的故障和电流互感器故障的出现。这就要求技术人员加强对这两方面的重点研究，积极的改进这些问题，这样会对电力变压器系统的工作带来很大的帮助，从而保证我国电力的正常运行，为社会的发展打下坚固的基础。

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