摘要：当前我国电力系统建设速度较高，电力需求也明显增加，其对于电力系统变压器运行稳定性及可靠性提出较高要求，因此引入继电保护技术。该技术可有效确保变压器使用稳定性，但这种技术实际应用过程中常出现各种故障问题，其对于变压器正常使用造成不良影响，因此有必要加强相关研究。本文首先阐述电力变压器继电保护功能性、特点及故障问题，然后分析当前电力变压器主要的继电保护技术，最后解析该技术的发展趋势。
关键词：电力变压器；继电保护技术；故障；可靠供电
一、电力变压器继电保护功能性、特点及故障问题
1.1电力变压器继电保护功能性
通常继电保护实际功能在于确保电力系统整体稳定运行及可靠供电，其实际功能性具体表现为下列三个方面。
首先当电力变压器系统出现状态或动作信号时，其可在最短时间内进行相应反应，确保继电保护功能保护效果。其次如果变压器发生异常情况或故障问题时，可利用继电保护动作断开变压器连接，从而将故障去也有效隔离，进而控制故障影响范围及影响程度。其次继电保护可有效降低设备故障、停电等情况产生的各种经济损失，确保整体电力系统运行稳定性。
1.2继电保护的主要特点
首先为可靠性高，通常继电保护使用的各种装置及元部件质量较高，运行维护及管理效果明显，因此其使用可靠性较高。并且继电保护系统信息管理方面基本采用方法库及数据库，这样方便系统维护及升级。实际使用过程中，信息管理系统主要采用集中运输方式，其和传统分散式传输方式明显不同，这种方式主要将相关信息数据汇集在网络中心数据库及规则库，如果任意客户端发生故障问题，对于整体信息系统正常运行实际影响不大，这样确保保护系统运行稳定性。
其次为实用性强，假使系统运行过程中出现故障问题，基于二次部分相关数据存储、使用及功效，可在较低时间内将故障问题有效处理，同时继电保护能够对于相关数据进行统计分析、操作简单以及实用性强，这样可为继电保护稳定运行提供一定保障作用。
最后实现远程监控，微机保护装置存在串行通信，能够与远方的变电站微机监控系统实现相互通信，使整个微机保护都实现了远程监控功能，从而节省了人力，更加保障了无人变电站的继电保护系统的安全运行。
1.3电力变压器继电保护故障
首先为内部原因导致的故障，电力变压器自身出现了功能以及结构方面的故障都属于内部原因，例如变压器外壳出现接地问题、变压器绕组断裂等，都会使电力变压器继电保护产生相应的动作，并且造成停电或者将电力变压器移出电力网的情况。变压器的内部故障还可以分为热故障、电故障这两种性质，热故障就是说变压器整体或者局部温度过高；电故障是指变压器内部电场强度过高损坏了绝缘性能的情况。其次为外部原因导致的故障，产生外部故障的原因均为外部因素，例如变压器外壳出现了变形、绝缘体出现了破损、油箱外引线搭接在一起、绕组间放电等，都可能会对电力变压器继电保护造成影响并且引发故障。
二、电力变压器常见故障原因分析
变压器出现故障时往往会参数电弧放电，同时伴随着剧烈燃烧的情况，当变压器出现故障问题后很可能会导致机器停止运行，后续设备供电也会停止，情况严重下很容易造成严重火灾，后果极为严重。
2.1电力变压器故障外部原因
引起电力变压器故障的外部原因主要包括油箱外部不同相引线搭接，套管绝缘性能下降出现闪络，绕组间放电、绝缘皮破损等等。变压器实际寿命往往达不到使用手册上的寿命期限，因多数的变压器处于恶劣的运行条件下，并且养护工作不到位，导致污垢淤积，使得箱体受到腐蚀，并且处于户外的变压器的防潮性能会在使用时间的不断增加下逐渐下降，很可能会受潮，导致进出线绝缘性能下降，很容易产生故障问题。
2.2电力变压器故障内部原因
引起电力变压器故障的内部原因主要是指电力变压器内部出现结构性、功能性的故障。其中励磁涌流和电流互感器饱和是两种常见诱发变压器故障的原因：（1）励磁涌流影响，变压器饱和时会出现一定程度的励磁涌流现象，变压器处于运行状态下，负荷不重，铁心并不饱和，铁心的相对磁导率高，励磁涌流现象不明显，对变压器工作基本无影响。但当负荷突变时，会使得铁心处于饱和状态，此时的励磁回路相当于一次侧的空心电感线圈，会产生数值较大的三相感应电流，会对变压器造成一定冲击，对其运行状态产生影响。（2）电流互感器可能饱和，饱和时，一次侧电流全成为励磁电流，二次侧的感应电流消失，变压器的继电保护装置缺少了输入信号便不再动作，而同时会导致故障时间延长，故障的不良影响增加，唯有在下一级保护动作时才能实现对故障问题的隔离切除。这对电力系统运行稳定具有直接的影响，而若是长时间内处于故障状态下，很可能导致变压器产生永久性损伤。
三、当前电力变压器主要的继电保护技术
电力变压器继电保护装置具有较多的种类，主要可以分为主保护与后备保护，通常需要按照可靠性、灵敏性、速动性和选择性四个基本原则配置变压器继电保护方式，再结合经济性方面因素选择最佳的保护方式，以下将对几种常见的保护加以分析：
3.1电流速断保护
变压器的电流速断保护，其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同，对于企业供电采用的降压变压器的继电保护装置，其电流互感器安装在变压器的高压电源侧。变压器电流速断保护动作电流（速断电流）的整定计算也与线路电流速断保护基本相同。变压器的电流速断保护与线路电流速断保护一样，存有“死区”，如变压器内部某些位置两相短路故障、靠近中性点绕组三相短路故障及低压负荷侧引出线套管三相短路故障时电流速断保护不动作。弥补死区的措施，也是配备带时限的过电流保护，而瓦斯保护也能弥补电流速断保护在变压器内部的保护死区。
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变压器在空载投入或短路切除后电压突然恢复时将出现一个冲击性的励磁涌流，为了避免电流速断保护误动作，通常在速断电流整定后，在变压器开始运行时，应将变压器空载试投若干次，以检查速断保护是否误动作，如果动作，应将速断保护的动作电流适当增大，直到使速断保护不动作。运行经验证实，速断保护的动作电流只要大于变压器一次额定电流的3～5倍，即可避免流过励磁涌流时错误地断开变压器。变压器电流速断保护具有接线简单、动作迅速等优点，但它不能保护变压器的全部，因此不能单独作为变压器的主保护。
3.2瓦斯保护
瓦斯保护属于继电保护中较为常见的保护技术措施，瓦斯保护可以分成轻瓦斯与重瓦斯保护，重瓦斯保护动作直接跳开断路器，轻瓦斯保护动作发出声光报警信号，提醒工作人员。瓦斯保护应用于油浸式电力变压器，其工作原理为通过对油箱内部的气体数量进行检测分析，再决定保护是否动作。在变压器内部发生短路或是接地等故障问题时，故障点电流和电弧会产生大量热能，将部分变压器油蒸发分解成气体，气体冲击油枕来触发瓦斯保护动作。
瓦斯保护具有很高的灵敏度，且结构简单，成本不高，针对绕组短路且匝数较少的变压器来说，检测电量的保护很难动作，过热的故障点产生大量气体，只有瓦斯保护才能正确动作，但是其仅能够反应变压器内部故障情况，不能再外部发生故障时及时隔离变压器，瓦斯保护采用机械结构，发生严重故障时动作时间较长，难以短时间内跳开断路器。
3.3过电流保护
变压器的过电流保护，用来作为变压器瓦斯保护和电流速断保护或差动保护的近后备保护，同时又可作为变压器低压出线或设备的远后备保护，同样可称其为未设保护的低压母线及变压器电流速断保护死区的基本保护。无论采用电流继电器还是采用脱扣器，也无论是定时限还是反时限，变压器过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同。
变压器过电流保护的动作时限亦按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。但是对车间变电所（电力系统的终端变电所），其动作时间可整定为最小值（0.5～0.7s），这样可省去电流速断保护。变压器过电流保护的灵敏度，应按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时，高压侧流经保护装置安装处的电流互感器的穿越电流值来校验。
3.4过负荷保护
对于油浸式电力变压器，在维持变压器规定的使用年限不变的情况下，允许变压器适当过负荷运行。但是，当变压器实际负荷超过其额定容量20%（室内）或30%（室外）时，过负荷保护应延时10s～15s动作于信号，以便运行人员及时查找原因。变压器过负荷保护的动作电流应按躲过变压器正常过负荷电流来整定。变压器过负荷保护的动作时限一般取10s～15s，以躲过尖峰电流，避免误发信号。
3.5差动保护
当前差动保护在电力系统中的应用逐渐增加，差动保护能够有效的判断出被保护元件是否存在故障问题，判断自身保护区内有无故障情况，同时能够即刻切除故障部分，避免区外的电气设备受到影响。差动保护包括了纵差与横差保护，纵差能够及时的反应出电力变压器内部绕组，绝缘套管是否出现相间短路、中性点接地、单相接地等故障。差动保护是依照循环电流原理设计，对于电力设备变压器，在一二次侧均安装合适型号的电流互感器，当变压器正常工作时，流过差动继电器线圈的电流将会是零，继电器不会动作。当保护区内出现故障，电流出现分流现象，这会增大差动继电器线圈内流过的电流大小，当超过设定值时继电器动作，将变压器和电网脱离，控制故障范围扩大。
四、电力变压器继电保护技术发展趋势
4.1软件应用
软件应用功能主要是查询二次信息，分析处理“三遥”数据，比较以前的定时记录，对故障以及施工等报警事件进行响应和指示，统计动作次数和时间。管理二次设备实验的记录以及定值，让继电保护人员将数据认真、准确填写，从而让其他部门在共享和查询时更加方便。软件应用还有连接图像和数据库的功能，并且在图像中对二次设备的缺陷以及故障进行反映，对保护装置的运行进行分析。对一次装备的参数接口进行设置，还可以查询一次主接线图。
4.2方法库以及数据仓库
与传统的关系数据库相比，数据仓库的数据组织形式更加多样，它不仅对非结构性接口、应用程序接口以及动态存储等方面有很强的性能，还具备对数据进行处理的能力。方法库指的是可以对大量处理方法进行存储以及封装的规则库，也是关于应用程序软件的集中表现方式，对数据的完整性可以有效地保证，同时还能对客户的使用范围进行限制。
4.3系统建立的模式
随着社会的发展和进步，计算机技术已经被广泛地运用到各个领域，信息资源的利用对于企业的发展有很大的影响，因此在电力变压器继电保护管理系统中，对这一点要十分注重，从外部空间收集可以用到的信息数据，也可以将信息数据提供给外部空间。因特网模式是近年来进行系统模式建立的主要模式。
五、结论
电力变压器继电保护技术使用效果明显，但具体应用过程常出现各种故障问题，因此要求相关工作人员认真做好相关的维护检修工作，对于故障问题进行及时处理，这样才能确保继电保护技术的应用效果。通过相关技术人员的不断实践研究，将会促进电力变压器继电保护技术水平的进一步提升。
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论文作者:李祖鹏
论文发表刊物:《电力设备》2018年第3期
论文发表时间:2018/6/25
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