白緒超　池慧勇

摘要：變壓器作為電力系統(tǒng)運(yùn)行的重要組成設(shè)備，在其運(yùn)行過程中可能受到外部或者內(nèi)部各種因素的影響而產(chǎn)生故障，損毀變壓器甚至造成大范圍停電、起火等嚴(yán)重后果。繼電保護(hù)是通過油溫、電壓、電流等相關(guān)參數(shù)的改變判斷變壓器是否發(fā)生故障進(jìn)而做出保護(hù)動(dòng)作的技術(shù)。文章分析了變壓器繼電保護(hù)配置、主變保護(hù)故障及繼電保護(hù)措施。

關(guān)鍵詞：繼電保護(hù)；變壓器；電力故障；電力系統(tǒng)；電力設(shè)備 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM774 文章編號(hào)：1009-2374（2016）28-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.026

變壓器的可靠、穩(wěn)定運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)的正常運(yùn)行，繼電保護(hù)裝置的作用是及時(shí)發(fā)現(xiàn)變壓器故障并采取快速的保護(hù)動(dòng)作，避免變壓器損壞，將故障損失最小化。而繼電保護(hù)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中可能會(huì)出現(xiàn)拒動(dòng)、誤動(dòng)的情況，繼而對(duì)變壓器造成損害，因此還需要配合輔助方法，及時(shí)消除主變保護(hù)故障。

1 變壓器設(shè)備的繼電保護(hù)配置

1.1 過負(fù)荷保護(hù)和過電流保護(hù)

過負(fù)荷故障指的是因超定額負(fù)荷引起的故障，出現(xiàn)過負(fù)荷故障時(shí)如果三相對(duì)稱仍可繼續(xù)運(yùn)行比較短的一段時(shí)間，在這段時(shí)間內(nèi)繼電保護(hù)會(huì)檢測(cè)到故障信號(hào)并發(fā)出警報(bào)，同時(shí)做出過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)。在裝配過負(fù)荷保護(hù)時(shí)需按變壓器實(shí)際型號(hào)和負(fù)荷狀況選擇安裝方式，對(duì)于雙繞組變壓器，降壓式需安裝于高壓側(cè)，升壓式需安裝于發(fā)電機(jī)一側(cè)，而三繞組變壓器（直接帶負(fù)荷）還需配置負(fù)荷檢測(cè)以及電流互感裝置。過電流指的是超載流量引起的短路、過載故障。

1.2 瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是以氣體反應(yīng)狀態(tài)進(jìn)行的繼電保護(hù)，多應(yīng)用于大中型的油浸式變壓器繼電保護(hù)中，包括重瓦斯保護(hù)和輕瓦斯保護(hù)兩種。前者在二次回路故障或者油面驟然急劇下降狀態(tài)自動(dòng)跳閘保護(hù)裝置，后者則在發(fā)現(xiàn)故障瞬間發(fā)出警報(bào)。瓦斯保護(hù)具有高靈敏度、低成本的優(yōu)點(diǎn)，不過該保護(hù)裝置只能用于變壓器內(nèi)部的故障保護(hù)反應(yīng)，不能對(duì)外部故障做出保護(hù)反應(yīng)。

1.3 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是以基爾霍夫電流定律為工作原理，保護(hù)設(shè)備若發(fā)生短路，則被保護(hù)設(shè)備中電力出入值會(huì)存在電流差，當(dāng)電流差超出差動(dòng)保護(hù)裝置系統(tǒng)預(yù)設(shè)的定值時(shí)就會(huì)啟動(dòng)保護(hù)裝置，做出保護(hù)動(dòng)作。差動(dòng)保護(hù)分為橫差保護(hù)和縱差保護(hù)兩種形式，前者設(shè)計(jì)原理為循環(huán)電流原理，依照設(shè)備電流過差判斷故障，如電流過差為0則無需啟動(dòng)保護(hù)，如出現(xiàn)電流分流等故障則電流過差會(huì)增大，超出定值時(shí)立刻啟動(dòng)保護(hù)將變壓器與電網(wǎng)系統(tǒng)斷開，從而控制故障的影響范圍；后者主要用于變壓器設(shè)備內(nèi)部的繞組保護(hù)反應(yīng)，包括絕緣保護(hù)管套的單相接地、中性點(diǎn)接地和相間短路等故障。

1.4 后備保護(hù)

后備保護(hù)指的是主保護(hù)裝置的備用保護(hù)裝置，主保護(hù)在電力回路發(fā)生故障時(shí)會(huì)在故障瞬間斷開回路元件，但是當(dāng)主保護(hù)受到其他原因的影響沒有瞬間做出保護(hù)，另外一個(gè)保護(hù)即后備保護(hù)就會(huì)在接下來較短的時(shí)間內(nèi)斷開故障回路，做出保護(hù)反應(yīng)。

2 主變保護(hù)故障及繼電保護(hù)措施

2.1 盲區(qū)故障的產(chǎn)生

2.1.1 運(yùn)行過程產(chǎn)生的盲區(qū)故障：比如電流互感裝置和低壓側(cè)短路器間產(chǎn)生故障，這一過程低壓側(cè)母線的電流會(huì)增大，電壓降低，此時(shí)低壓側(cè)保護(hù)裝置會(huì)在短時(shí)間內(nèi)啟動(dòng)主變保護(hù)斷路器，恢復(fù)低壓側(cè)母線的電壓。但是故障處這時(shí)還未隔離，電流從高壓側(cè)母線經(jīng)由主變輸送至故障點(diǎn)時(shí)高壓側(cè)電壓不能正常開放，因?yàn)楦邏簜?cè)雖然電路較高，但仍無法對(duì)抗主變阻抗，因此無法快速有效地將故障點(diǎn)切除，進(jìn)而導(dǎo)致故障保護(hù)盲區(qū)。

2.1.2 操作過程產(chǎn)生的盲區(qū)故障：變壓器實(shí)際運(yùn)行過程中，是在斷開低壓側(cè)斷路裝置的基礎(chǔ)上展開相關(guān)檢修與操作的，高壓側(cè)的斷路裝置閉合時(shí)沖擊主變至其恢復(fù)正常，然后再將低壓側(cè)的斷路裝置閉合，繼而輸出電流。若是在沖擊主變的過程中，低壓側(cè)電流互感裝置、斷路裝置間出現(xiàn)遺漏檢修器具、地刀未拉開等故障，且差動(dòng)保護(hù)未能做出保護(hù)，主變阻抗較高由導(dǎo)致高壓側(cè)的電壓不能動(dòng)作開放，即使低壓側(cè)電壓處于正常狀態(tài)也無法在并聯(lián)啟動(dòng)狀態(tài)下打開回路過電流保護(hù)，因此不能快速有效地將故障切除，形成故障保護(hù)盲區(qū)，造成主變的損毀。

2.2 消除盲區(qū)故障的繼電保護(hù)措施

2.2.1 對(duì)中低壓側(cè)的后備保護(hù)邏輯做出改進(jìn)：對(duì)于雙繞變壓器，其中低壓測(cè)后備保護(hù)邏輯與，若低測(cè)壓中低壓測(cè)的斷路裝置斷開，且電流超出定值，則高壓側(cè)的斷路裝置會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)跳開，如圖1所示。而在三繞變壓器中，其中低壓測(cè)后備保護(hù)邏輯與通過雙繞變壓器大致相似，當(dāng)中低壓測(cè)的斷路裝置斷開且電流超出定值時(shí)，低、中、高壓測(cè)的斷路裝置均會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)跳開，如圖2所示。依照上述邏輯可根據(jù)中低壓測(cè)斷路裝置跳開位置和電流大小判斷出電流互感裝置和中低壓側(cè)斷路裝置間的故障，解決故障，防止二次短路造成主變損毀。

2.2.2 對(duì)高壓側(cè)后備保護(hù)邏輯做出改進(jìn)：對(duì)于雙繞變壓器，其高壓測(cè)后備保護(hù)邏輯是，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的斷路裝置斷開且高壓側(cè)的電流超出定值時(shí)，高壓側(cè)的斷路裝置會(huì)在規(guī)定時(shí)間內(nèi)跳開。而對(duì)于三繞變壓器，其高壓側(cè)的后備保護(hù)邏輯是，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)或中壓側(cè)的斷路裝置斷開且高壓側(cè)的電流超出定值時(shí)，低、中、壓側(cè)的斷路裝置均在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)跳開。

2.2.3 實(shí)際應(yīng)用操作中，可能會(huì)因運(yùn)行方式不一樣而導(dǎo)致保護(hù)設(shè)備誤動(dòng)，對(duì)此還需采取針對(duì)性的輔助措施。對(duì)于雙繞變壓器，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)的短路開關(guān)裝置處于檢修或者冷備狀態(tài)，而主變和高壓側(cè)的斷路裝置繼續(xù)運(yùn)行時(shí)，可在低壓側(cè)的斷路裝置處裝置一塊輸入壓板，防止低壓側(cè)的斷路裝置方位變動(dòng)而導(dǎo)致高壓側(cè)的繼電保護(hù)出現(xiàn)頻繁誤動(dòng)的情況。對(duì)于三繞變壓器，還應(yīng)充分考慮低、中、高各側(cè)斷路裝置的預(yù)熱情況，需密切配合保護(hù)動(dòng)作的時(shí)限要求，然后采用接線和改進(jìn)保護(hù)邏輯的措施防止出現(xiàn)高壓側(cè)因?yàn)橹?、低壓測(cè)發(fā)生短路而造成過電流啟動(dòng)。

3 結(jié)語

在電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行中，變壓器起著至關(guān)重要的作用，但是后者受到環(huán)境條件、污垢淤積、絕緣保護(hù)損壞、設(shè)備老化等外部或內(nèi)部因素的影響，存在一定的故障風(fēng)險(xiǎn)，而繼電保護(hù)可將變壓器故障風(fēng)險(xiǎn)及損失控制在最小的范圍內(nèi)。對(duì)此應(yīng)深入研究了解變壓器中的繼電保護(hù)裝置及其保護(hù)技術(shù)，充分發(fā)揮繼電保護(hù)技術(shù)的作用，提高變壓器和電力系統(tǒng)運(yùn)行的安全、穩(wěn)定和可靠。

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作者簡(jiǎn)介：白緒超（1988-），男，內(nèi)蒙古京能康巴什熱電有限公司助理工程師，研究方向：繼電保護(hù)。

（責(zé)任編輯：蔣建華）