特高压变压器对继电保护的影响

2021-10-27贺路航金明辉

通信电源技术 2021年10期

贺路航，金明辉

（国网河南省电力公司直流运检分公司，河南郑州 450000）

0 引言

对于特高压工程当中所使用的变压器，如果自身的结构比较特殊，还采用了特殊结构下的有载调压，那么变压器工作过程中继电保护装置的工作要求会更高，一般情况下要求具有更高的灵敏度，同时还需要拥有定制切换类功能，从而保证工作中继电保护装置可以实现精准切换。因此，在当前的特高压输电工作中，需要分析特高压变压器对继电保护装置所产生的影响，然后才能更好地为继电保护工作提供帮助，促进特高压输电工程的安全稳定运行[1-3]。

1 特高压变压器结构类别

1.1 特高压分体调压式结构

特高压分体调压式结构比较特殊，其实际调压中整体模式比较偏向于中性点调压。分为两个器身,分别为主体变压器及调压补偿变压器。其中主体变压器为普通自耦变压器，调压变压器的调压绕组串接于主体变压器的公共绕组实现调压，调压变压器的励磁绕组并联于主体变压器的低压绕组。补偿变压器的励磁绕组并联于调压变压器的调压绕组，补偿绕组串联于主体变压器的低压绕组侧，实现调压过程中对低压侧电压的补偿。

1.2 调压以及补偿变压器结构

调压和补偿变压器围绕励磁绕组运行，其中调压器的某一边大多数为以主变压器为主的低压绕组。调压器的调压轴通过并联励磁绕组的方式，利用管线线路直接将低压绕组连接在一起构成补偿绕组。对调压变压器和补偿变压器来讲，在具体的应用中，变压器保护装置属于调压变压器与补偿变压器的一部分，要在机械设备的运行中致使变压器的中性点侧互相连接在一起，共同形成绕组模式，使用户在保护装置定值以及整定工作中增加对设备运行原理的认知[4]。

2 特高压变压器保护配置

特高压变压器的结构比较特殊，在继电保护装置中除了需要对主变压器保护之外，还要在调压变压器和补偿变压器发生短路时，增强保护装置的变压器动作灵敏性[5]。在特高压变压器保护配置中单独增设差动保护性装置，可直接确保主变压器的保护性动作正常开展，满足保护工作的基本需求点[6]。该过程中的差速段确定与调压绕组之间有着明显关系。由于变压器的容量小，铁芯磁密度高，故调压绕组运行结束以后，依旧需要确保直阻测量工作的正常开展，规避调压以及补偿变压器过于饱和[7]。变压器铁芯结构示意如图1所示。

图1 变压器铁芯结构

3 调压器以及补偿变压器运行状况

调压器和补偿变压器本身额定容量在实际确定时会涉及到额定电流以及额定电压，只有将其中的电流和电压数据计算出来之后才能计算调压变压器的额定容量[8]。补偿变压器和低压绕组之间是一个串联电路，调压过程下的额定电压容量会发生明显的更改，但额定电流、绕组的匝数以及定值都不会出现改变。对调压变压器来讲，因为实际上的调压数出现了更改，所以调压侧的电流和额定电流也会出现变化。调压侧的匝数从零匝到满匝，额定电流也会从零变化到额定最大值，电流的变化幅度会增大。如果调压侧的短路电流接近于0，此时电路的灵敏度非常高。一旦调压器以及补偿变压器的匝数出现变化，数据误差值也会增大。与此同时，额定电流和差动电流定值的数据并不准，电路的具体情况难以准确探知[9]。

4 特高压变压器的继电保护类别

4.1 瓦斯保护

对于特高压变压器的机电保护工作而言，主要分为主保护和后备保护两种。其中，主保护中的瓦斯保护更是重中之重，其可反映油箱内的所有信息，明确油箱内部是否出现故障。一旦变压器油箱内部出现故障，那么变压器的油与其他绝缘材料会在故障电流与电弧之间的作用下直接受热，受热过程中会直接产生气体。一旦故障严重，会导致受热中的气体量过大，气体流与油流会直接冲向油枕的上部。一旦压强增大，继电器内部的油面会降低，则瓦斯保护会保持一个启动状态。当瓦斯保护动作开展时，可根据已经观察到的数据对其进行分析，合理判断是否发生故障，增强瓦斯保护的可靠性，但瓦斯保护动作容易受到外界因素的干扰。

4.2 过电流保护

过电流保护是瓦斯保护和差动保护或电流速断保护的后备保护，可直接反映外部短路情况下所引起的过电流。系统的短路电流可采用不同方式起动过电流保护，根据实际情况分析是否要采用阻抗保护满足系统运行的灵敏性。

4.3 过励磁保护

当变压器高压侧的电压为50 kV时，该变压器的端口额定磁密将处于饱和状态。一般来说，频率降低或电压升高都会导致变压器过励磁。为有效减少由于变压器过励磁所引发的过电流，可做好一定的过励磁保护工作，以此规避变压器的老化，间接性地延长机械设备的应用期限。

4.4 后备过流保护

后备保护的装设位置要根据变压器的类型进行定位。一般来说，双绕组变压器要安装在主电源侧，缩小故障影响范围。后备保护要安装在主电源侧和主负荷侧，确保三绕组变压器和自耦变压器实现过流保护。

5 有载调压下调压变压器保护不足之处以及保护方案

在有载调压下调压变压器保护过程中，对调压变压器产生的影响非常大，本文主要从以下几个层面进行简要分析。

5.1 有载调压问题

对有载调压来讲，调压过程中出现的问题颇多，有载调压数值可被直接限定在某一个定值上。在有载调压数据值变化过程中，若不对定值进行实时调整，会导致调压匝数变化出现一些差异值，使保护装置出现误动作，影响到有载调压保护效果。对于一般情况下的有载调压变压器来讲，调压插头更改或者匝数的变化情况对总匝数最终的数值影响不大，因此要在保护装置中放大不平衡系数，以便解决有载调压问题。

5.2 调压变压器保护方案

5.2.1 调压过程中退出调压变压器保护

在调压保护的过程中，无论选择任何方法都需要降低调压变压器的保护灵敏度，故采取对调压变压器的保护配置是补充调压变压器小和匝间短路灵敏度不足的重要措施。如果该补偿失效，则要退出调压变压器保护，此时变压器保护存在与否都不会产生实质性影响。但是退出并不意味着不进行保护，而可采用非电量的瓦斯保护作为主保护措施，以避免出现短路故障。

5.2.2 不轻易退出调压变压器保护

在调压过程中，如果调压变压器出现匝间短路故障，可以不退出调压变压器保护。调压变压器的保护举措应当针对性地保留，其中的差动保护举措必须要保留下来[10]。一般来说，通过降低灵敏度，使得匝数比变化过程中所产生的误动问题得到有效解决。在具体应用过程中，将调压变压器变为两个不同档位。如果在调压变压器运转过程中，调压的幅度过大，此时可退出差动保护。如果是调压变压器变动浮动小，该种情况下势必要自动做好降低差的准备，降低差动作保护的灵敏度，使匝数和平衡系数匹配化。采取了措施之后的调压变压器在调压前以及调压后的匝数比是已知的，需要选择调压前与调压后的匝数平均值。除此之外，应适当通过抬高动作的方式，降低保护误动作出现的概率，有效防止误动作对保护措施产生不良影响。