摘要：随着供电系统的不断发展，加强继电保护措施保障供电系统的安全稳定运行成为迫切需求。如何快速、正确地校验变压器继电保护的灵敏度，对继电保护定值整定工作非常重要。本文简单分析了供电系统中的继电保护措施，并对变压器差动保护灵敏度校验进行探讨。
关键词：继电保护；变压器；灵敏度
一、变压器的继电保护基本原则
1、经济性
经济性是指在经济上以最少的投资达到最高程度的保护原则。
2、灵敏性
灵敏性是指保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力，用灵敏系数来衡量。
3、选择性
选择性是指当供电系统发生故障时，首先由故障设备或线路本身保护且出故障，当故障设备或线路的保护或断路器拒动时应由相邻设备或线路的保护将故障切除。
4、可靠性
可靠性指在该保护装置规定的保护范围内，发生了它应该动作的故障时，它不应该拒绝动作，而在任何其他该保护不应该动作的情况下，则不应该误动作。可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言，可以用拒动率和误动率来衡量，当两者愈小则保护的可靠性愈高。为保证可靠性应采用由可靠的硬件和软件构成的装置，并应具有必要的自动监测、闭锁报警等措施。
5、速动性
速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障，以减少设备及用户在大电流低电压运行的时间，降低设备的损坏程度，提高系统并列运行的稳定性，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装置速动保护充分发挥零序瞬时段保护及相间速断保护的作用，减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
二、继电保护措施
1、变压器瓦斯保护
当变压器油箱内发生各种短路故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器油和绝缘材料受热分解，产生大量气体，从油箱流向油枕上部，故障愈严重，产生气体越多，流向油枕的气流和油流速度也越快，利用这种气体来实现的保护称气体保护，也叫瓦斯保护。瓦斯保护是变压器内部故障的主保护。当变压器内部发生轻微故障时，气体产生的速度较缓慢，汇集于继电器内，达到一定量后触动继电器，发出信号，即所谓的轻瓦斯；当变压器内部发生严重故障时，产生强烈的瓦斯气体，使继电器动作于跳闸，断开变压器电源侧各断路器，即所谓的重瓦斯。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠且结构简单，可以反应出油箱内的一切故障，但它不能反应油箱外部电路的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。
2、电流速断保护
对于2000～10000KVA及以下较小容量的变压器，若灵敏系数满足要求，应采用电流速断保护。电流速断保护反应变压器绕组和引出线的相间短路，对中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路及绕组匝间短路也能起到保护作用。它按被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，保护装置动作。电流速断保护一般没有时限，切除故障快，但不能保护线路全长，即存在保护的死区。电流速断保护装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电器构成。
3、纵联差动保护
纵联差动保护是变压器的主保护，同属于相间短路保护，用来保护变压器内部及引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。对于10000KVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2000KVA以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。它是利用基尔霍夫电流定理工作的，反应被保护区两侧电流差而动作，不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，可以瞬时动作。如果故障程度比较轻，差动保护可以预警后并延长故障继续发生的时间，为专业人员的维修提供一定的时间差，同时差动保护还可以利用已经编好的程序，对小型故障进行自动的排除等。如果故障程度比较严重，差动保护会直接报警并且断电，避免短路后经济损失情况的发生。由于差动保护具有以上的优势，目前供电系统广泛采用该技术，它将成为未来继电保护的一种趋势。
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4、过电流保护
过电流保护是作为瓦斯保护和差动保护的后备保护，可以准确反应出变压器短路所导致的过电流。过电流保护装置一般是装在电力变压器的电源侧，并且根据变压器的要求装配不同的保护装置。升降压变压器处可以装配复合电压起动的过电流保护，大接地电流系统中，可以在变压器外部装配零序电流保护，作为主变压器保护的后备保护。过电流保护的具体启动方式应该根据相配备的变电器的相应数据进行合理选择，没有统一的标准，可以根据供电系统的不同需求装配不同的过电流保护装置。
5、过励磁保护
现代供电系统由与工作电压过高，电力变压器的额定磁密接近饱和。频率降低时与电压升高时，变压器都很容易出现过励磁，导致铁心的温度上升影响绝缘性能。安装励磁保护装置，可将变压器的过励磁引起的过电流反应出来，从而可防止变压器绝缘老化，提高变压器的使用效能。
6、过负荷保护
过负荷保护能够反应变压器正常运行时所出现的过负荷情况。过负荷装置仅在变压器有可能过负荷的情况下才装设，通常能够检测出过负荷的信号。它的基本工作原理为：一相上进行一个电流继电器的装设，并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护
7、后备过流保护
后备保护的装设位置视变压器的类型而定：双绕组变压器中应装在主电源侧，较短的时限缩小故障影响范围，后备保护可带一段或两段时限；较长的时限断开变压器各侧的断路器。后备保护分别装在主电源侧和主负荷侧的是三绕组变压器和自耦变压器，主电源侧的保护带两段时限，较短时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。
三、变压器差动保护灵敏度校验的必要性
220KV变压器10KV侧故障时短路电流较高，一般在低压侧加装限流电抗器，降低低压侧故障时短路电流水平，短路电流水平降低的同时，在相同定值的情况下，变压器差动保护的灵敏度也降低。电抗器在变压器差动保护的范围之内，电抗器下端故障时，差动保护灵敏度应满足要求，但受系统结构、运行方式等方面影响，低压侧差动范围内故障，差动保护灵敏度是否能满足要求必须通过计算。
同时变压器作为电网中的重要组成部分，掌握其保护定值是否满足灵敏度要求也是必不可少的，因此主变差动保护的灵敏度校验是非常必要的。
四、纵差保护的灵敏度校验
变压器整定计算导则上关于制动特性的变压器差动保护灵敏度计算的规定：纵差保护的灵敏系数应按最小运行方式下差动保护区内变压器引出线上两相金属性短路计算。根据计算最小短路电流Ik.min和相应的制动电流Ires，在制动特性曲线上查得对应的动作电流Inhoop。灵敏度校验可归纳为如下步骤：
（1）计算系统最小方式下差动保护范围内变压器引出线上两相金属性短路时流过变压器各侧的故障电流Ik.min。
（2）根据装置电流校正方法计算校正后流入装置的故障电流Id，为计算方便将该电流折算成主变额定电流的倍数。
（3）根据装置算法计算差动电流Indamin及制动电流I'd。
（4）根据动作方程及以上求得的制动电流I'd计算出相对应的动作电流Idz。
（5）计算灵敏度Km=Indamin/Idz≥2
结束语
变压器的继电保护装置必须要具有快速性和灵敏性，才能准确的反应变压器的运行故障，能在最短的时间内将故障或异常消除，并将事故降低，提高系统的整体可靠性，能在最大程度上提供安全用电。
参考文献：
[1]吕国栋.浅议电力系统继电保护技术发展[J].成才之路，2008.
[2[王梅义.高压电网继电保护运行技术[M].电力工业出版社，2008.
[3]赵洪梅.电力变压器的继电保护[J].电力与能源，2008，（34）.
论文作者:刘宇
论文发表刊物:《基层建设》2019年第11期
论文发表时间:2019/8/7
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