童為為 王寧寧 詹志宏 蔣小莉 劉忠 姚洋

摘要：在整個(gè)配電變壓器運(yùn)行中，繼電保護(hù)設(shè)計(jì)是否科學(xué)合理將直接對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的安全高效運(yùn)行帶來(lái)影響，所以為了確保繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)合理性，作為新時(shí)期背景下的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)人員，必須切實(shí)掌握其設(shè)計(jì)內(nèi)容，在日常工作中切實(shí)加強(qiáng)有關(guān)專業(yè)技術(shù)知識(shí)的學(xué)習(xí)，盡可能地確保配電變壓器的繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的科學(xué)性，從而采取有效的設(shè)計(jì)措施，切實(shí)掌握其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，尤其是應(yīng)加強(qiáng)差動(dòng)保護(hù)設(shè)計(jì)工作的開展，才能更好地強(qiáng)化瓦斯保護(hù)設(shè)計(jì)和過(guò)流保護(hù)設(shè)計(jì)，從而最大化的確保配電變壓器運(yùn)行的高效性，提高電力服務(wù)水平。

關(guān)鍵詞：配電變壓器;繼電保護(hù);設(shè)計(jì)

1 設(shè)計(jì)原則

在整個(gè)配電系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，一旦系統(tǒng)出現(xiàn)故障和出現(xiàn)異常，整個(gè)繼電保護(hù)裝置需要在最短的時(shí)間內(nèi)和最小的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行保護(hù)動(dòng)作，自動(dòng)地從系統(tǒng)中切除設(shè)備的故障，亦或是能將報(bào)警信號(hào)發(fā)給值班人員，值班人員就能結(jié)合所發(fā)出的報(bào)警信號(hào)將故障排除，從而將減少其給設(shè)備及相鄰地區(qū)的供電帶來(lái)影響。所以在對(duì)配電變壓器進(jìn)行繼電保護(hù)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)切實(shí)掌握其設(shè)計(jì)內(nèi)容：

一是對(duì)≥6.3MV.A的工作變壓器和并列運(yùn)行變壓器而言，≥10MV.A的備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行變壓器而言，≥20MV.A的變壓器但是用電流速斷保護(hù)的靈敏性較差時(shí)，均應(yīng)設(shè)置差動(dòng)保護(hù)裝置，而若變壓器的高壓側(cè)電壓是330KV時(shí)，應(yīng)設(shè)置雙重差動(dòng)保護(hù)裝置。

二是變壓器的油箱內(nèi)部故障時(shí)，因?yàn)楣收宵c(diǎn)的電弧和電流帶來(lái)的作用，導(dǎo)致變壓器油和其它的絕緣材料由于局部受熱分解形成的氣體，并直接從油箱的流向往油枕流出，一點(diǎn)故障較為嚴(yán)重，油就會(huì)快速的膨脹，同時(shí)生成諸多氣體，這就會(huì)出現(xiàn)劇烈氣體并夾雜著油，所以必須加強(qiáng)瓦斯保護(hù)裝置的安裝。

三是當(dāng)變壓器因外部相間短路導(dǎo)致變壓器出現(xiàn)過(guò)流的情況時(shí)，應(yīng)緊密結(jié)合變壓器的容量及其運(yùn)行的情況以及變壓器靈敏度的要求，應(yīng)盡可能地采取過(guò)電流保護(hù)[1]。

2 繼電保護(hù)的工作原理

在電力系統(tǒng)中，出現(xiàn)電力故障時(shí)，電壓與電流就會(huì)發(fā)生轉(zhuǎn)變，相位角就會(huì)變化，這樣電壓就會(huì)有所下降，如果電壓下降的太多，電力系統(tǒng)中電力設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)也會(huì)隨之改變，如果所變化的設(shè)備參數(shù)已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)設(shè)備所能承受的范圍，這樣就會(huì)給繼電保護(hù)裝置提供指示，繼電保護(hù)裝置就會(huì)及時(shí)切斷故障電源，電力系統(tǒng)中的電力變壓器就會(huì)停止供電，可以在很大程度上減少設(shè)備的損壞，還可以及時(shí)查找故障點(diǎn)，以便工作人員維修。

3 繼電保護(hù)的特點(diǎn)

3.1 可靠性高

繼電保護(hù)由于配置合理、質(zhì)量技術(shù)性能優(yōu)良及正常的運(yùn)行維護(hù)與管理，因而具有較高的可靠性。在繼電保護(hù)系統(tǒng)中，信息管理技術(shù)運(yùn)用了方法庫(kù)與數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)，有利于系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)。在運(yùn)行過(guò)程中，與傳統(tǒng)的分散式傳輸不同，信息管理系統(tǒng)運(yùn)用了集中運(yùn)輸?shù)姆绞?，即集中于網(wǎng)絡(luò)中心的數(shù)據(jù)庫(kù)和規(guī)則庫(kù)，即使某個(gè)客戶的工作站出現(xiàn)故障，對(duì)整個(gè)信息系統(tǒng)的正常運(yùn)行不會(huì)造成影響，從而保障了保護(hù)系統(tǒng)安全、可靠性能。

3.2 實(shí)用性強(qiáng)

由于繼電保護(hù)裝置在電力系統(tǒng)中可以快速將各部分的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)，這樣就可以實(shí)現(xiàn)信息資源共享，可以大大節(jié)省人力、物力，提高工作人員的工作效率。這樣工作人員在操作過(guò)程中只需要對(duì)繼電保護(hù)系統(tǒng)進(jìn)行操作就可以，能夠有效確保電力設(shè)施的正常運(yùn)行，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

3.3 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控

由于在傳統(tǒng)供電系統(tǒng)中沒(méi)有繼電保護(hù)裝置，所以任何故障都需要工作人員人工去排除，但是繼電保護(hù)安裝后，就可以通過(guò)其中的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)供電系統(tǒng)進(jìn)行排查，可以確保供電系統(tǒng)的安全運(yùn)行。

4 配電變壓器的保護(hù)方式

4.1 配電變壓器瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)又稱為氣體繼電保護(hù)，主要反映內(nèi)部故障和油面情況，是變壓器的主要保護(hù)措施。在正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯保護(hù)的上下油杯留有一定的空隙，使油杯在平衡錘的作用下，輕瓦斯觸點(diǎn)與重瓦斯觸點(diǎn)是分開的。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，變壓器油及其他絕緣材料在故障點(diǎn)電流和電弧的作用下迅速發(fā)熱并產(chǎn)生氣體;當(dāng)故障較為嚴(yán)重時(shí)，油箱內(nèi)存在大量的氣體，氣體流和油流迅速穿過(guò)聯(lián)通管，進(jìn)而沖向油枕的上部，由于壓強(qiáng)增大，導(dǎo)致繼電器內(nèi)部的油面降低，兩個(gè)觸點(diǎn)接觸，就會(huì)起動(dòng)瓦斯保護(hù)，使繼電器跳閘。

瓦斯保護(hù)動(dòng)作后，可進(jìn)一步觀察油箱內(nèi)情況，并加以分析，判斷是何種故障。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)在于具有可靠性、靈敏性及速動(dòng)性，局限性在于只能反映出油箱內(nèi)部故障，并且受外界的影響因素大，需要設(shè)置過(guò)電流保護(hù)等后備保護(hù)。

4.2 配電變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)是反應(yīng)被保護(hù)變壓器各端流入和流m電流的相量差。由于配電變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等。在保護(hù)范圍內(nèi)故障時(shí)，流入差回路的電流為短路點(diǎn)的短路電流的二次值，保護(hù)動(dòng)作?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。由此可知，要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，就必須適當(dāng)?shù)剡x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比，這是與送電線路的縱差動(dòng)保護(hù)不同的。

配電變壓器繼電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)和配電網(wǎng)的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行是堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)建設(shè)的重要內(nèi)容之一。作為供配電環(huán)節(jié)的重要設(shè)備組件，無(wú)論是城市低壓配電網(wǎng)變壓器，還是工業(yè)用戶供用電網(wǎng)配電變壓器，其運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和保護(hù)的可靠性、便捷性，都是相關(guān)企業(yè)和用戶實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)和節(jié)能減排目標(biāo)的前提條件。

4.3 過(guò)電流保護(hù)

過(guò)電流保護(hù)主要用于后備保護(hù)，對(duì)瓦斯保護(hù)或者差動(dòng)保護(hù)起援助性的作用，主要反應(yīng)外部相間短路引起的過(guò)電流。根據(jù)系統(tǒng)短路電流和變壓器容量、變壓器型號(hào)的不同，所采用的過(guò)電流保護(hù)方式也不同，例如：復(fù)合電壓起動(dòng)、負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)。而為了使得電力變壓器實(shí)現(xiàn)一定的靈敏性和選擇性，我們還可以根據(jù)變壓器的實(shí)際情況采用阻抗。

4.4? 過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

當(dāng)電力變壓器的高壓側(cè)達(dá)到500 kV時(shí)，其額定磁密接近于飽和狀態(tài)，頻率降低或電壓升高時(shí)都有可能引起變壓器過(guò)勵(lì)磁。運(yùn)用過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，就可以有效防止出現(xiàn)過(guò)勵(lì)磁導(dǎo)致的過(guò)電流，可以有效避免變壓器絕緣老化、劣化，對(duì)于延長(zhǎng)變壓器的使用壽命具有一定的作用。

4.5 過(guò)負(fù)荷保護(hù)

過(guò)負(fù)荷保護(hù)主要運(yùn)用于正常運(yùn)行時(shí)的過(guò)負(fù)荷情況。尤其是對(duì)于400 kVA及以上的變壓器，需要考慮過(guò)負(fù)荷可能的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置，通常動(dòng)作于信號(hào)。一般情況下，變壓器的過(guò)負(fù)荷通常都是三相對(duì)稱的，因而，只要在一相上接入過(guò)負(fù)荷保護(hù)，并經(jīng)過(guò)一定時(shí)間延長(zhǎng)動(dòng)作于信號(hào)來(lái)進(jìn)行過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置要裝設(shè)在主電源側(cè)。

5 低壓配電變壓器保護(hù)系統(tǒng)的重要作用

當(dāng)前的變壓器保護(hù)設(shè)置過(guò)于單一，難以對(duì)變壓器運(yùn)行狀態(tài)的各個(gè)方面進(jìn)行監(jiān)控，而監(jiān)控的數(shù)據(jù)往往又不具有較高的精確性，影響了供電所工作人員對(duì)變壓器運(yùn)行實(shí)況的分析。而經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)后的低壓配電變壓器保護(hù)系統(tǒng)不僅做到了保護(hù)范圍廣、數(shù)據(jù)精確度高，而且能夠通過(guò)智能化系統(tǒng)將監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳送到供電所，這樣就給供電所的工作帶來(lái)了極大的便利，工作人員可以通過(guò)計(jì)算機(jī)，對(duì)各變壓器的運(yùn)行狀況進(jìn)行監(jiān)控。該保護(hù)系統(tǒng)對(duì)電流干擾的抵抗能力強(qiáng)，不易受到溫度和濕度的影響，非常適合變壓器的安裝環(huán)境。一旦遭遇雷雨天氣，該保護(hù)系統(tǒng)也不容易受到雷擊的破壞，具有較高的實(shí)用性。

6 結(jié)語(yǔ)

配電變壓器的繼電保護(hù)是一項(xiàng)系統(tǒng)而又復(fù)雜的工作，所以為了確保整個(gè)電力系統(tǒng)安全高效的運(yùn)行，著力提高電力服務(wù)水平，就必須加強(qiáng)對(duì)配電變壓器中繼電保護(hù)設(shè)計(jì)工作的探討，才能更好地促進(jìn)電網(wǎng)穩(wěn)定高效、安全經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行。

參考文獻(xiàn) ：

[1]陳良杰.對(duì)電力變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)的探討[J].通訊世界，2014，24：210-211.

[2]周海鯤.配電變壓器繼電保護(hù)設(shè)計(jì)[J].中國(guó)新通信，2015，09：123.

[3]周帆.關(guān)于配電變壓器的繼電保護(hù)的探討[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012，16：