国网宜昌供电公司检修分公司变电检修室 443005
摘要：电力作为当今社会的一种能源影响着国民经济的发展和人民的生活水平，而如今的电力系统更是电能的产生、输送、分配包括用电等环节组成的一个复杂的系统。同时，电力系统的发展对于电力系统的继电保护有更高层次的要求。而变压器是电力系统中十分重要和必不可少的设备，它的工作可靠性对系统的安全运行影响极大。为此应根据变压器在实际运行中可能发生的各种故障及不正常工作状态装设必要的和可靠的保护。本文据此详细介绍变压器继电保护的发展现状，变压器的故障类型及护类型，变压器继电保护的配置情况，变压器保护存在的问题及改进对策。
关键词：变压器；继电保护；问题研究
0 绪论
变压器是电力系统中十分重要和必不可少的设备，随着电力工业的迅速发展，它的工作可靠性直接影响系统的安全运行。由于变压器发生故障时造成的影响很大，为此应根据变压器在实际运行中可能发生的各种故障及不正常工作状态装设必要的和可靠的保护，以提高电力系统的安全经济运行水平，同时对变压器保护提出了更高的要求。在此本文主要对变压器继电保护中存在的若干问题进行探讨，通过研究使大家更深一步了解变压器继电保护相关知识，从而保证变压器安全经济运行。
1 变压器继电保护概况
1.1 变压器的故障类型
变压器的故障分为内部故障和外部故障。变压器内部故障是指变压器油箱里面发生的各种故障其主要类型有各绕组之间发生的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、以及铁心的烧损等。变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障其主要类型有绝缘套管闪络或破碎而发生的单相短路，引出线之间发生的相间故障等。
由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障。
1.2 变压器保护中存在的问题
在实际工作中，遇到了些影响安全稳定运行的有关继电保护方面的问题。变压器差动保护用电流互感器，在最大穿越性短路电流时其误差超过10%时，差动保护产生误动；变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，但差动保护不动作，起不到保护的作用；在变压器运行中空充变压器，差动保护误动的情况比较少见，因为在变压器新投运和大修后，往往会进行冲击合闸试验，厂家和保护人员也比较重视。但在外部故障切除后，电压恢复的过程中的励磁涌流，特别容易造成比率制动差动保护的误动。如不采取有效措施消除励磁涌流的影响将导致差动保护的误动作。直接影响变压器的安全运行；在新安装差动保护装置整组传动试验时，保护测试仪只能对装置进行二次整组传动试验，但不能检验电流回路的正确性。这样会使有些中间环节就不曾试验到，比如TA 极性正确与否是无法检测到的每次保护传动中，用传统的方法就不能发现TA 极性接反的现象，从而导致事故在我们身边发生。
2 变压器差动保护的研究
2.1 变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护是利用比较变压器各侧电流的差值构成的一种保护，其原理接线如图1所示：
图1变压器差动保护接线图
(a)变压器各侧电流极性端标注及正方向指向说明（b）正常运行或外部故障
(c)内部故障
对于变压器差动保护来说，通常规定变压器各侧电流的方向都以指向变压器为正方向，极性端标注要求如图1 (a)所示。变压器在正常运行或外部故障时，电流由电源侧I 流向负荷侧II，在图1(b)所示的接线中。即在正常运行或外部短路时，变压器两侧的二次电流大小相等、方向相反，差动回路中的差动电流为零，制动电流为负荷电流，因此差动保护不动作。如果在变压器内部的某一部分（如K1点）发生故障，且母线I 和II均接有电源，则变压器两侧的二次电流流向如图1（c）所示，因此变压器差动保护的差动电流由变压器差动保护原理可知此时差动保护能够可靠动作，快速切除故障，保证变压器的安全。
2.2 改进对策
变压器纵差保护用的电流互感器选型是个重要而比较繁琐的问题，选型不当有可能使保护误动或拒动，还可能造成经济上的浪费或安装上的困难。变压器差动保护所用的电流互感器涉及不同的电压等级，因此装设在变压器各侧电流互感器的变比及型号就不相同，这些将使它们的饱和特性和励磁电流也不相同。尽管它们在最大短路电流情况下均满足电流互感器的10%误差曲线要求，但在外部短路时仍将引起较大的不平衡电流。因此只有适当增大动作电流才能予以消除。由于5P 级互感器精度高于10P 级，价格也高出许多，没有特殊需要应首先选用10P 级。当变压器差动保护用电流互感器，最大穿越性短路电流时误差超过10%时，差动保护产生误动，此时应采取下列措施：
①适当增加电流互感器的电流比。②将两组电流互感器按相串联使用。③减小电流互感器二次回路负荷。④在满足灵敏度要求的前提下，适当地提高保护动作电流。
为了避免变压器的励磁涌流对差动保护的影响，下面对变压器励磁涌流的产生及变压器励磁涌流的特性进行分析。变压器的高、低压侧是通过电磁感应来进行联系的，仅在电源的一侧存在励磁电流，它通过电流互感器构成差动保护中不平衡电流的一部分。在正常运行情况下，其值很小，小于变压器额定电流的3%，对于大型变压器，励磁电流更小，小于变压器额定电流的1%。当发生外部短路故障时，由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此这些情况所造成的不平衡电流对变压器差动保护的影响可以不作考虑。在变压器空载合闸投入或外部故障切除后电压恢复过程中，会出现励磁涌流。特别是在电压为零的时刻合闸时，变压器铁芯中的磁通急剧增大，使铁芯在瞬间饱和，此时出现数值很大的励磁电流（可达5～10 倍的额定电流），将此时这么大的暂态励磁电流称为励磁涌流。励磁涌流中含有大量的非周期分量与高次谐波，因此励磁涌流已不是正弦波，且在最初瞬间可能完全偏于时间轴的一侧。励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸瞬间外加电压的大小和相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量、变压器的容量、铁芯材料及涌流经电流互感器的非线性传变等因素有关。
3 结论
在电力系统网络化的发展趋势中，随着电力系统的高速发展和计算机技术、通讯技术的进步继电保护技术面临着进一步的发展趋势。其发展必定会综合各种学科的发展的技术，将出现原理突破和应用革命，由数字时代跨入信息时代。功能更全、智能化水平更高、系统更完善的继电保护技术将不断涌现，把电力系统的安全、稳定经济运行提高到一个新的水平。
参考文献
[1]李新刚.电力变压器的维护与管理[J].科技创新与应用.2017(05)
[2]张清涛.电子电力变压器的控制与应用探讨[J].中国新技术新产品.2016(06)
[3]韩世春.电力变压器的常见故障及对策[J].黑龙江科学.2016(08)
论文作者:郑莉
论文发表刊物:《电力设备管理》2017年第8期
论文发表时间:2017/8/18
标签：变压器论文; 电流论文; 故障论文; 差动论文; 励磁论文; 发生论文; 电力系统论文; 《电力设备管理》2017年第8期论文;