摘要：近些年，随着电力行业的发展，电网规模不断的扩大，并且电网的密集程度也有了很明显的增长。在整个电气系统当中，电气设备非常的重要，电力变压器继电系统充当着一个负责转换的中间桥梁的角色。电力变压器往往很容易受到外界负荷的作用，所以在实际的运行当中就会产生相关类型的故障，对于电力系统的稳定运行会产生直接的影响，甚至还会对于一些大容量的变压器产生损坏。因此，为使供电的安全、可靠性具有一定的保障，就必须根据具体的工作情况设置相应的继电保护装置。本文就对电力变压器继电保护设计相关方面进行分析和探讨。
关键词：电力变压器；继电保护；设计
1对电力变压器所发生故障类型的分析研究
一般情况下，油箱的外部发生故障和油箱内部发生故障，是导致电力变压器发生故障的两大重要的原因。而油箱内部发生故障，往往在变压器的油箱内部发生。这其中，包括匝间短路、低压侧或者是高压测绕组所发生的相间短路等问题，以及铁芯发生绕损的现象、接地系统的侧绕组发生断路等故障。
必须要注意的是，变压器的内部故障，一般情况下比较危险。这是由于其内部在发生故障之后，会伴有电弧的产生。电弧不但会使绕组绝缘受到损害，烧坏铁芯等。因为变压器和绝缘材料受到了热量，分解之后到产生出来的大量气体，在很大程度上会导致变压器油箱发生严重的爆炸。其后果不堪设想。
而油箱的外部发生故障，往往是由于变压器的绕组所引出线、以及绝缘套管上发生的相间短路和接地短路（直接接地系统侧）。我们知道，一般情况下，使变压器的运行状态不正常的原因有以下几个方面：（1）外部的接地断路的过电流和相同的、位于变压器的外部的短路所造成的中性点的过电压以及过电流。（2）由于负荷远远高出了额定容量，所导致的过负荷。（3）由于冷却系统发生损坏，所引起的温度过高。（4）由于油箱发生漏油现象所导致的油面降低。
除此之外，还有容量比较大的变压器在额定工作状态时，其磁通的密度和新芯的饱和磁同密度相接近。在运行的状态、方式不正常的状态下，（比如：低频率和过电压）还会导致变压器出现过励磁的故障。综上所述，这些不正常、不合理的运行方式、状态，都会让铁芯、绕组、或者别的金属构件产生过热的现象，使变压器绝缘受到很大的威胁。
2电力变压器继电保护的工作原理
相对于电力变压器继电保护，其主要就是电力变压器的每一个器件的保护装置，对于变压器继电保护当中的典型设计，能够实现对继电保护的工作原理有效了解，其对于电力变压器工作所产生的故障能够及时反应，产生的这种反应不但包括其周边的相关元器件，另外还包括其他的相关的区域，其能够及时将所产生的问题进行判断，并且快速及时的做出相关动作，特别是在继电保护设计当中非常明显。所以相对于继电保护的特点也能够做出相应的总结，继电保护需要能够有效的满足可靠性以及选择性、速动性和灵敏性要求，首先来说可靠性，在变压器保护中保护动作不拒动，保护不动作时不误动；其次是选择性，保护装置动作时，以最小的范围切除故障，最大限度保证其他无故障继续的运行。变压器保护的灵敏性要求保护装置应在区内故障时，不论短路点的位置与短路的类型如何，都能灵敏的正确的反映出来，进行相应的保护动作。再者是速动性，保护动作后尽可能快地切除故障，从而减少损失，防止事故扩大化，当电力变压器出现某个方面的故障时，继电保护迅速的被启动动作，并且及时的向使用者也传达了这一问题。
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3电力变压器继电保护系统的有效设计方案
3.1差动保护设计
对于变压器机电保护系统当中的差动设计主要的就是，首先使得变压器两侧的电流互感器根据正常工作状态下的环流接线实施。在正常运行的状态下，差动继电器当中的电流值也就是两侧电流互感器二次电流的差异。通常，其差值基本上接近等于0。在差动继电器没有工作时，其相应的保护作用也会停止。现阶段，随着高性能计算机芯片的产生，差动保护设计也获得了相关的成果，所以，相对于高压侧电压大于330千伏的变压器，这样就可以应用双重差动保护设计，以此来对装置当中的实际运行状态实现保护。
3.2瓦斯保护设计
除了瓦斯保护能够动作，对于差动保护和其他的相关保护设计一般都不能实施动作，对于瓦斯的保护其主要就是按照气体继电器来进行动作的，并且其主要位于变压器油箱和油枕之间的连接导油管中。对于瓦斯保护主要有两种：第一，首先轻瓦斯保护动作于信号，然后按照气体的相关属性，其主要有颜色以及可燃性、数量以及化学成分来对保护的理由进行判断以及对电力变压器继电保护的故障性质进行判断，并且按照其相关的人员就可以对故障产生进行察觉以及对故障有针对性的实施处理。其二，首先重瓦斯保护动作于断路器跳闸，然后通过监视确定气体发生的速度，并对气体的不同特征以及相关的成分进行剖析，从而根据有关分析间接地推测、判断造成故障发生的原因、故障出现的部位和以及故障的严重程度。
3.3过电流保护设计
第一，低压变压器过电流保护设计。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。第二，高压变压器的保护设计。在电力变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线规定有灵敏系数的时候，可以在电力变压器低压侧断路器和电力变压器高压侧短路器上设计安装有关的过电流保护装置。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。值得关注的是，需要根据中性线不平衡电流不超过变压器额定电流的25%的要求设计动作电流。第三，负序过电流保护设计。在按照相间后备保护远后备原则进行配置的时候，必须避免被保护电力变压器所连接相邻线路发生一相断线时，在流过保护安装位置的时候出现负序电流。另外为了不引起负序过电流保护出现非选择性动作，在灵敏度方面应当配合相邻线路零序电流保护的后备段。
结语
总之，在整个电力系统当中变压器继电保护系统有着很重要的位置，所以，在对电力变压器继电保护系统中所产生的故障以及问题需要及时的处理，以此来对电力系统的正常运行进行确保。同时，根据相关的工作经验以及实际的调查，对于二次回路故障和电流互感器故障等问题是电力变压继电保护系统中最容易出现的问题。对此，相关技术人员应针对这一方面进行积极的研究和改进，这一举措将具有重大的现实意义。
参考文献：
[1]李燕.电力变压器继电保护设计要点[J].企业技术开发，2016，35（09）：7-8.
[2]张莹莹，宋军.电力变压器继电保护设计策略研究[J].工业设计，2015，（12）：130-131.
论文作者:颜尚
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/7
标签：变压器论文; 故障论文; 电力变压器论文; 电流论文; 发生论文; 继电保护论文; 动作论文; 《基层建设》2017年第27期论文;