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摘要：伴随着经济的发展和城市化建设进程的加快，电力系统对于社会生产和人们生活的重要性也日渐提升。电力变压器继电保护装置作为电力系统的重要组成部分，科学合理的电力变压器继电保护设计才可以保障系统的安全稳定运行。针对于电力变压器运行过程中的常见故障，本文结合电力变压器继电保护系统的工作原理以及基本组成，就装置和系统的设计要点进行了分析。
关键词：电力变压器；继电保护；设计；研究
现代化电网的总体规模更大且密集性更强，电力系统中的变压器在运行过程中受到外界环境因素以及人为因素的干扰，往往会导致电力系统运行的失常。为了保障电力变压器的正常工作，需要提高对继电保护工作的重视程度，采取恰当的电力变压器继电保护设计，推动我国电力系统建设的现代化进程。继电保护设计包括信号处理、信号输出以及信号采集三个方面的内容。
一、电力变压器常见故障分析
1.1正常运行故障
电力变压器正常运行时的故障主要表现在油箱上，包括油箱内部故障和油箱外部故障两大类。油箱内部故障又包括由于绝缘层破裂造成的内部短路故障、内部水分的存在导致的铜导线和线圈的老化以及长时间工作状态下电阻力导致的油箱内的热量和气体的增加。其中油箱内部的短路会造成电机出力的减少，影响系统的正常运行，而元件的老化则会直接影响到变压器的使用性能。油箱内增加的气体如果不及时排出甚至会导致爆炸事故的出现，威胁电网的安全性。电力变压器油箱外部的故障主要是外部绝缘材料受损、外部引出线接地短路以及油箱引出线相接短路等。
1.2非正常运行故障
电力变压器在非正常运行状态下故障发生的几率更高，且一旦发生故障将对整个系统造成更为严重的影响。如果电压器长期在非正常工作范围内运行容易导致设备本身受损，带病运行加大了各类故障出现的可能性。具体包括遍野器铁芯以及其他金属构件过热现象、挠组失常以及变压器运行卡顿等等，这些故障还会造成变压器的绝缘，威胁整个电力系统的稳定性。
二、电力变压器继电保护设计原则
2.1基本保证
电力变压器的继电保护装置必须要满足实用性、灵敏性和可靠性三大原则。首先是实用性，继电保护装置在电力系统运行过程中可以对变压系统的相关数据信息进行收集、分析和统计，同时采取远程监控等方式解决运行过程中的问题，避免系统故障影响范围的继续扩大，保障电力变压器的正常工作，一般来说要尽可能选择操作简单且实用的继电保护装置。其次是灵敏性，当电力变压器出现归属于继电保护装置可处理范围的故障时，装置需要及时作出反应，于此同时要尽可能使得继电保护装置在任何系统运行方式之下都可以通过线路电流调节的方式采取可靠的处理动作。最后是可靠性，也是继电保护装置最重要的设计原则，包括可信赖性和安全性两方面的内容，即继电保护装置只会系统出现继电保护负责范围之内的故障时才会做出反应，维护变压器运行的安全性。
2.2装置配置原则
在选择电力变压器继电保护装置的选择和配置时必须要符合电力系统的运行特点。差动保护装置的选择需要参考电力变压器的运行状况，电压器的类型不同选择的差动保护装置也存在一定的差别。一般来说2~10MVA适用的单独、备用以及并列运行变压器度需要安装差动保护装置，对于高压测电压不小于330kV的变压器则需要采取双重差动保护装置确保系统运行的安全性。此外电力变压器的油箱属于故障短路故障频发的部分，油箱内气体的产生会造成系统运行可靠性的降低，如果不对这些加热的气体采取有效的处理措施海融易产生爆炸事故，因而可以采用瓦斯保护装置对油箱故障进行控制，实现继电保护设计的实效性。对电力变压器进行继电保护的方式较多，为了实现功能性、安全性、科学性和经济效益的平衡需要结合电力变压器的容量、运行状况以及灵敏度选择继电保护装置。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆由于外部相间短路造成的变压器过电流需要采取必要的保护措施，例如复合电压启动的过电流保护、带时限动作于跳闸、阻抗后备保护以及负序过电流保护等。
三、继电保护设计要点
3.1过电流保护设计要点
电力变压器的过电流保护装置在变压器各侧母线出现故障时会及时发挥保护作用，结合该特性在进行过电流保护的设计时需要根据根据不同的电压侧来进行。常见的电力变压器一般为三相式三卷低压侧变压器，同时在高压侧和中压侧设置复合电压闭锁过流保护，低压侧应用复合电压闭锁过流保护，在零序方向和间隙保护采用过电流保护。鉴于变压器和继电保护装置元件较为复杂，从理论上来说复合电压闭锁过流保护装置的电流元件需要高于电力变压器的额定电流。有公式I=K1/K2×I0其中K1作为可靠系数，取值在1.2~1.3，k2是0.85，作为返回系数，而I0则表示变压器的额定电流。于此同时变压器低压侧还有相应的低电压闭锁元件。可以采用公式U=U0/K1×K2对整套电压元件的动作电压进行极端，其中K1为可靠系数，取值在1.20~1.25，K2是返回系数，取值在1.15~1.20，而U0则是表示校验点在故障态势下几点保护装置在母线上装设的最大残余电压数额。
3.2瓦斯保护设计要点
在电力变压器继电保护设计中加入瓦斯保护主要是为了提高变压器运行的安全性，减少由于油箱内部绝缘材料的加热以及油箱内物质气化造成的爆炸事故。一般的继电保护设计在变压器内部发生铁芯局部烧损、绝缘材料故障以及匝间短路等问题时差动保护装置不会进行动作，瓦斯保护在上述状况之下可以进行动作实现了与其他继电保护装置的互补。气体继电器是瓦斯保护得以实现的基础，瓦斯保护设计包括重瓦斯保护动作于断路器跳闸以及轻瓦斯保护动作于信号两个方面的内容。其中重瓦斯保护主要是对油箱内气体的速度进行监视，通过气体成分和特点的分析找出变压器故障的原因以及故障的具体位置，确保在变压器出现故障时可以采取报警以及电源切断的动作。轻瓦斯保护通过对气体化学成分和数量的分析对故障的性质和原因进行判断，为技术人员的故障处理提供依据。需要注意的是瓦斯保护装置容易在外界湿度、温度等因素的影响之下出现误动的情况，因此需要将瓦斯保护与过电流保护、励磁保护等方式进行结合，提高电力变压器继电保护的效用。
3.3差动保护装置设计要点
差动保护作为电力变压器继电保护的重点内容，必须要引起足够的重视。首先要确定差动保护装置的具体数量，对于已经设置断路器的电力变压器，需要在发电机和变压器之间设置独立的差动保护装置，而对于没有设置断路器的变压器来说则需要根据其容量来确定差动保护装置的数量，一般来说100MVA以下的变压器和发电机可以共用一个保护装置，而如果容量超过100MVA则变压器和发电机分别需要独立差动保护装置的设置。其次是纵联差动保护有效性的保障。电力变压器单独运行容量超过10MVA或者是并列运行容量超过6.3MVA的变压器需要采取纵联差动保护设计，设计过程中必须要遵循电力变压器的高压侧和低压侧互感器环流接线的原则，而对于超过330kV的高压侧则需要在引出线的部分安装差动保护装置。在进行差动保护CT二次挠组的设置是需要注意，第一套差动保护回路需要独立接CT挠组，第二套差动保护回路则可以在主变套管中接入CT挠组。此外首套差动保护回路的CT挠组旁代需要可以切换。
结束语
综上所述，变压器继电保护工作的实效性在一定程度上会直接影响电力系统供电的稳定性和电网安全性，为此相关技术人员需要不断提高自身的专业素质，对电力变压器继电保护设计进行优化，同时加大继电保护技术的推广和应用的力度，减少变压器故障的出现，使电力系统可以处于正常的工作状态。
参考文献：
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[2]徐皇清. 基于Android操作系统的电力变压器比率差动保护比率系数检验的软件设计[J]. 电力学报，2016（03）
论文作者:李建赟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第9期
论文发表时间:2017/8/2
标签：保护装置论文; 电力变压器论文; 变压器论文; 故障论文; 油箱论文; 继电保护论文; 瓦斯论文; 《电力设备》2017年第9期论文;