摘要：变压器是电力系统的重要组成部分，它担负着变电站内的电压变换和电能传输，是电力系统的安全稳定运行和为客户提供稳定优质电能质量的重要保证。在变电站中，变压器后备保护的一个很重要的作用是用来实现母线或开关柜内故障的快速切除，确保设备安全和系统稳定。一旦母线或开关柜内故障时保护拒动，越级到上一级保护延时切除，将会给设备和电网造成很大的损害。变压器后备保护拒动的原因很多，除了保护装置本身的问题外，二次回路接线错误，TA绕组饱和，整定错误等原因均可能造成保护拒动。基于此，本文对变压器后备保护拒动原因分析与改进建议进行讨论。
关键词：变压器；后备保护；拒动原因；改进
变压器后备保护既可作为变压器本体差动保护和瓦斯保护的后备，也可对变压器外部故障引起的过电流起到保护作用，作为变压器各侧母线以及相邻出线的远后备保护。对于外部相间短路引起的变压器过电流，宜采用复压过流保护。对外部接地短路故障，采用零序电流保护或零序电压保护等。变压器采用复压过流保护后，虽然过电流元件的灵敏度提高了，但如果复合电压元件的灵敏度不高，变压器后备保护的整体灵敏度将会受到影响。由于线路故障几率比较高，如果故障线路自身的保护装置或断路器拒动，而主变该侧复压过流保护灵敏度不足，将使变压器长期通过较大的故障电流而不能切除故障，导致事故范围扩大，给电力系统带来严重的后果。
1变压器后备保护
继电保护装置按它所起的作用分为主保护、后备保护和辅助保护。主保护是被保护电气元件的主要保护，当被保护电气元件发生故障时，能以无时限（不包括继是保护装置本身的因有动作时间，一般为0.03到0.12秒），或带一定时限切除故障。例如电流速断保护，限时电流速断保护、瓦斯保护均属于主保护。
为了实现继电保护的选择性，某些主保护往往不能保护被保护元件的全部，例如，变压器的速断保护，只能保护变压器一次侧储备，不保护变压器二次侧储备。而后备保护则可以。
一套后备保护即是近后备保护，又是远后备保护。即当后备保护作为被保护元件的后备保护，叫近后备保护：当主保护范围内发生故障时，主保护和后备保护同时起动，当主保护动作切除故障点后，由于短路电流消失，后备保护既行返回；当主保护由于某种原因拒绝动作时，后面的保护延时动作，切除故障点，起到了主保护的后备。
当后备保护作为下一级元件（或叫相邻元件）主保护的后备保护时，叫远后备保护。例如，配电变压器低压出线发生故障时，变压器的后备保护也起动，低压出线保护动作切除故障嘛后，变压器的后备保护返回，当低压出线保护拒绝动作时，变压器后备保护按预先整定的时间动作，切除变压器高压侧的断路器。远后备保护动作后，使停电范围增大，往往造成越级跳闸。
2变压器后备保护分类
按保护所起的作用分类：主保护、后备保护、辅助保护等。后备保护又分为远后备保护和近后备保护两种。
2.1远后备保护
当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
2.2近后备保护
当主保护拒动时，由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。
变压器的主保护为差动保护和重瓦斯保护，主保护是一次保护，当发生故障时瞬时动作；变压器的主一保护（主保）跟主二保护（辅保）是不同的保护内容。
如主一保护（主保）的内容有：差动速断、差动保护、过负荷保护、复合电压启动过流保护、温度、瓦斯等变压器主要保护。
如主二保护（辅保）的内容有：限时电流速断、过负荷保护、低压启动过流保护、欠压保护等保护。
其它保护均为后备保护，一般有零序保护、过流保护、此外还有油温、油面监控保护，中性点间隙保护等。自耦变压器还有公共线圈过流保护。
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后备保护是在主保护不动作时再动作，一般有延时来判断主保护动作与否，它包括近后备和远后备。
主保护反应变压器内部故障，后备保护反应变压器外部故障。保护范围主要是变压器外部线路。
3变压器后备保护拒动原因分析
3.1高压侧复合电压启动的过电流保护；
3.2低压侧复合电压启动的过电流保护；
3.3防御外部接地短路的零序电流、零序电压保护；
3.4防止对称过负荷的过负荷保护；
3.5和高压侧母线相联的保护：高压侧母线差动保护、断路器失灵保护；
3.6和低压侧母线相联的相关保护：低压侧母线差动保护等。
4变压器后备保护拒动改进建议
4.1基于补偿电压的正序分量的变压器后备保护的运用
相关研究指出，系统运行方式与变压器额定容量是影响变压器复压过流保护范围的主要因素。因此，研究者提出为保证变压器的后备保护功能，使之能够在系统运行方式和变压器的额定容量发生变化时，进行适当调整对相邻线路进行保护。技术人员可以事先通过计算补偿电压正序分量的幅值和其极性对故障点位置予以初判，根据实际涉及的线路长度对保护动作进行设定，调节其保护范围。试验证明，在三相短路故障发生时，此种方法可以通过对电压正序分量进行补偿以判断线路是否有故障发生，灵敏度高。而当两相故障发生时，也可以通过判断变压器中补偿电压正序分量与非故障相电压幅值之间的关系判断线路的故障，尽可能对线路全长予以保护，灵敏度也较为高。此外，由于线路首端故障与时变压器相邻母线发生相间短路故障情况下的电压和电流特性大致相同。
4.2复合电压闭锁的运用
由于变压器在正常运行的过程中需要具备有一定的过负荷运行的能力，才能保证变压器不发生故障。但是由于实际情况下，由于变压器类型及变压器制造各异，变压器在运行过程中的负载能力也不同。如果只是单一的将变压器过电流的保护自己设置为固定值的话，对于变压器的灵敏度来说，会大大降低其灵敏程度。此时，过电流现象也极易发生。因此，在变压器过流保护中应该运用符合电压闭锁，降低过电流原件的整体值。在此情况下，变压器相关原件的灵敏度大大增加，且变压器的额定符合电流运行过程中也不会发生误动，变压器后备保护拒动现象的发生率也大大降低。
4.3低电压保护元件
但是在对变压器过流保护进行符合电压闭锁之后发现，虽然过流原件的灵敏度得到了提高，但是符合电压原价的灵敏度并未得到提高。此时，变压器后备保护整体的灵敏度问题仍然十分显著。一些特殊情况下，虽然变压器是纯过流保护，未存在任何电压闭锁动作，但是，当复压过流保护的低电压元件拒动时，仍然可以发生变压器的后备保护拒动。因此，我们建议将原有的复压电流段予以保留，同时增加一段纯过流保护。
结束语：
综上所述，变压器是电网正常运行中必不可少的部分，其运行稳定将直接关系到电力系统是否安全稳定。因此，保证变压器的正常运行是电力人员的首要任务。由于变压器自身具有相关的保护装置，其后备保护对电路的安全至关重要。本研究通过多变压器的保护装置中的后备保护进行探讨，以增强电力人员变压器后备保护知识的了解，为实际工作中进行故障处理提供依据。
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论文作者:国文俊
论文发表刊物:《基层建设》2019年第1期
论文发表时间:2019/4/2
标签：变压器论文; 故障论文; 电流论文; 电压论文; 动作论文; 灵敏度论文; 过流论文; 《基层建设》2019年第1期论文;