摘要：变压器是电力系统中十分重要的电气设备。它的故障将会对电力系统的输送电能力产生严重的影响，甚至不定期会造成大规模的停电现象，造成一定的经济损失。现代生产的变压器，虽然在加工工艺及产品结构等方面有所改进、提高和加强，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型的故障，因此，为了保证电力系统安全连续地运行，并将变压器故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，配置变压器的继电保护和自动装置是十分必要的。本文就关于电力变压器继电保护设计的思考进行分析。
关键词：电力变压器；继电保护；设计；思考
变压器是利用电磁感应作用来升高或降低电压的一种静止电器，它可以把电能由某一种电压变成同频率的另一种电压，还可以用来改变电流、变换阻抗、改变相位，进行隔离。在国民经济各部门及日常生活中应用十分广泛。在变压器运行中，由于雷击、内部过电压或运行人员的误操作等原因会造成电力系统故障和不正常工作状态。因此优化设计电力变压器的继电保护装置，是保证电力系统安全稳定运行必不可少的主要技术措施之一。
1电力系统继电保护概述
为保证电力系统的安全运行，避免过负荷和短路引起的过电流对系统的影响，在电力系统中要装有不同类型的过电流保护装置。常用的过电流保护装置有熔断器保护、低压断路器保护和继电保护。其中继电保护广泛应用于高压供配电系统中，其保护功能很多，而且是实现供配电自动化的基础。继电保护装置能反映供配电系统中电气设备发生的故障或不正常工作状态，并能动作于断路器跳闸或起动信号装置发出预报信号的一种自动装置。继电保护的主要任务如下：
第一，自动、迅速、有选择性地将故障元件从供配电系统切除，使其他非故障部分迅速恢复正常供电；第二，能正确反映电气设备的不正常运行状态，发出预报信号，以便操作人员采取措施，恢复电气设备正常工作；第三，与供配电系统的自动装置（如自动重合闸装置、备用电源自动投入装置等）配合，提高供电系统的运行可靠性。
2电力变压器继电保护的设计方案
电力变压器在整个电力系统中的作用非常重要，因此它的稳定运行，直接关系到电网的安全，针对变压器经常出现的故障，继电保护装置可以有效的检测到电力变压器的运转状态，及时的将出现的问题反馈给相关的维修人员，在有重大的故障时，及时的切除问题设备，保障电力系统的安全稳定。
2.1纵联差动保护设计
如变压器处于并列运行状态且容量＞6.3MVA，或变压器处于单独运行状态时的容量＞10MVA，则应进行纵联差动保护设计。首先，为了确保差动设计的有效性，应注意遵循变压器的低压侧与高压侧互感器环流接线的原则，避免变压器处于正常工作状态时，继电保护装置出现误动问题。由于目前大部分电力变压器已经采用了微机保护装置，所以对于电压＞330kV的高压侧，应在引出线部分安装差动保护装置，以便预防变压器内部故障，并同时为过电流、速断保护提供有效的主保护。其次，对于已经装设有断路器的变压器组，应将独立差动保护装置安装在变压器与发电机之间。如没有装设断路器，则对于容量＜100MVA的变压器与发电机，则共用一个保护装置即可；对于容量＞100MVA的变压器或发电机，应设置独立差动保护装置。最后，在设计差动保护中的CT二次绕组时应注意以下事项：对于第1套差动保护回路，则应独立接CT绕组，并保证可以切换旁代；对于第2套差动保护回路，则应在主变套管中接CT绕组，且无需切换旁代。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆经实践证明，采用以上设计方法能够确保中压侧与高压侧均处于第2套差动保护范围，即变压器出现外部运行故障时，互感器二次电流与差动保护装置中的电流大致相等，因此可以有效避免保护误动。在变压器的内部出现运行故障的情况下，互感器二次电流就会比故障点附近的短路电流小，所以差动保护装置中的电流也小于短路电流，当短路电流出现后，保护装置可及时发生保护动作，从而将断路器故障切断，并同时发挥继电保护作用。
2.2复合电压起动的过电流保护设计
在变压器低压侧短路时，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。
如果变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线有规定的灵敏系数时，则在变压器低压侧断路器与高压侧断路器上可配置过电流保护装置，当低压侧母差保护校验停运或故障拒动及开关与CT间故障时，此装置成为低压侧母线的主保护及后备保护。
2.3负序过电流保护设计
当相间后备保护按远后备原则配置时，应躲过被保护变压器所连接相邻线路发生一相断线时流过保护安装处的负序电流，并与相邻线路零序电流保护的后备段在灵敏度上配合，以防止负序过电流保护非选择性动作。设计时在各种两相短路情况下，测量反时限、定时限和负序过过负荷报警回路动作电流的离散值。测量反时限、定时限和负序过负荷报警回路的动作电流范围，刻度误差和返回系数。
当负序保护作为发信号用时，由于断路合闸时的三相非同时，电力系统起动过程中的大电流、过流过程引起电流互感器的不平衡以及相邻近设备发生相间短路故障时都会引起较大的负序电流，可用延时来躲过。因此，动作时间应大于相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和。当负序保护作为相间短路保护的后备保护时，即投跳闸时，动作时间应大于相邻设备及本设备的相间后备保护的动作时间。
2.4瓦斯保护设计
如果变压器内部发生严重漏油或匝间短路、铁心局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障时，往往差动保护及其他保护均不能动作，而瓦斯保护却能动作。瓦斯保护主要由气体继电器来实现，安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护分为两种：一种是轻瓦斯保护动作于信号，根据气体的数量、颜色、化学成分和可燃性等，判断保护的原因和故障性质，运行人员能够迅速发现故障并及时处理；另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸，监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成分，可以间接地推测故障发生原因、部位和严重程度，当油箱内部发生严重故障时，重瓦斯继电器动作，使触点闭合，发出跳闸脉冲，切断电源。
结束语：
综上所述，电力变压器的稳定运行对于电网的发展具有重要作用，因此要不断完善变压器的继电保护设计工作，从而为变压器运行水平及运行状态的改善提供保障。为了确保继电保护的有效性，则在进行保护设计的过程中应综合考虑变压器的具体情况，如容量及运行方式等，并在此基础上应用先进的继电保护技术。
参考文献：
[1]郭玉涛.电力变压器故障类型分析与继电保护设计研究[J].科技展望，2016，26（20）
[2]吴骏.基于改进变压器结构提高抗短路能力的优化设计[D].南昌大学，2016.
[3]孔彬.关于电力变压器继电保护设计的探析[J].城市建设理论研究（电子版）.2017（31）
论文作者:杨烨
论文发表刊物:《电力设备》2018年第11期
论文发表时间:2018/8/1
标签：变压器论文; 电流论文; 故障论文; 保护装置论文; 继电保护论文; 动作论文; 差动论文; 《电力设备》2018年第11期论文;