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浅谈电力变压器继电保护设计
作者：张晓哲
来源：《科学与信息化》2018年第22期
摘 要 电力行业发展至今已经是人们生产生活中必不可少的一项基础资源，同时在各行各业当中也起到了非常重要的作用。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 电力变压器；继电保护；设计 前言
改革开放前期，我国对于电力的需求从来都是供不应求的状态，随着国家经济的快速发展和科学技术的进步，已经有所缓解。电力变压器在供电系统中，可以有效地调节电气输出电路中电流的变化，相当于供电系统中的“自动开关”，起到自动调节、安全保护、转换电路等作用，因此一旦电力变压器发生故障，将直接影响供电系统的运行效果。随着电力技术的不断发展，电力变压器的类型与功能都有了增加与提高，促进了供电系统的安全、可靠运行。但是，在电力变压器发挥作用的过程中，常常会因为变压器芯体、绝缘油等问题而导致其运行故障，所以必须加强继电保护力度，以保证电力系统的正常运行。 1 电力变压器继电保护的工作原理
电力变压器继电系统存在的目的是，无论电力变压器继电系统中的电力变压器继电保护系统的工作状态如何，或是处于什么样的情形都要保证整个系统的安全。按照电力变压器继电系统是否处于正常运行的状态，其继电保护的基本原理并不相同。为了确认电力变压器继电系统处于什么样的运行状态，则需要对电力变压器继电系统的运行状态进行测量并进行分析[1]。 2 电力变压器继电保护的基本构成
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一环节，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[2]。 3 供电系统中电力变压器的故障现状 3.1 油箱内部故障
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油箱内部的铜线、绕组线圈等构件在长时间的使用过程中，很容易出现线路老化、破损等问题，从而导致其性能的发挥受到阻碍，出现故障问题。芯体是油箱磁路的重要组成部分，受使用环境、电流冲击、自身质量等因素的影响，极易出现机械损伤、磁路松散、叠装不良等问题，影响芯体磁路的正常运行，进而导致电力变压器出现故障问题。另外，电力变压器在长时间持续运行过程中会产生大量的热能，这些热能若未能有效外排，就会传递到电力变压器内部的绝缘油中，使其发生氧化作用，降低绝缘油的绝缘性能或造成闪络放电问题。 3.2 电力变压器继电保护系统电流互感器的故障
因为电力变压器继电保护系统内的电流互感器是根据电磁感应的相关原理制作设计的，因此，将原有的较大数值电流转换成为较小的数值电流是设计电流互感器的主要功能，也是电流互感器存在的价值。基于以上原因很容易知道，一旦电流互感器内部的绝缘部分发生破裂或类似现象，则极容易引起电流的窜出等一系列问题，则给电力系统的安全、稳定、正常运行造成了严重的阻碍，严重时还可能引发安全事故[3]。 4 供电系统中电力变压器的继电保护方法 4.1 瓦斯保护
瓦斯保护是一种较为常见的电力变压器继电保护方法，是一种电力变压器内部的装置，其主要元件是气体变压器，主要作用是保证电力变压器油箱内部的气体能够有效排出，以避免油箱内部温度过高，影响绝缘油的绝缘性能。对于不同程度的电力变压器内部故障，瓦斯保护将运用不同的继电保护原理发挥保护作用，在出现轻故障（油箱内部有少量空气进入变压器、漏油导致的油面下降等）时，将由油箱的上触点连通中间变压器，发出警报信号；而在出现重故障（油面急剧下降、二次回路故障等）时，将由油箱的下触点连通信号回路，发出警报信号，并辅以跳闸应急处理，以保护电力变压器不受损害。 4.2 差动速断保护设计
当电力变压器的内部若是发生故障的时候就会使得短路电流得到很大程度的提升因此会使得电流互感器出现一种严重饱和的状况，使得交流暂态出现很大程度的变化。这个时候若是电流互感器的二次侧电流互感器的饱和程度很严重的话就会造成基波分量降到零值从而使得高次谐波的分量得到很大程度的提升这个时候在短路故障就不能在微机差动保护过程中得以展现出来。这就会给微机差动保护所存在的正确动作造成相关的影响。同时差动速断保护还起着差动电流过流瞬时速断的保护功能也就是说差动速断保护没有制动量。这种动作是在半个频率内疚可以得到实现，当动作频率进行的时候就会使得电流互感器存在一种饱和的现象使得对故障进行有效快速的排除。 4.3 过电流保护设计
（1）低压变压器过电流保护设计
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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
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。 5 结束语
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] 原权利，刘玉军，张伟.变压器继电保护系统的改进[J].中国设备工程，2010，（7）：53-54.
[2] 尹义武，曾春花.浅析电力变压器继电保护设计[J].科技传播，2010， （18）：77，85. [3] 王锦.电力变压器的继电保护探析[J].商业文化（下半月），2011，（1）： 194.
