探析配电变压器继电保护措施

何　磊（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430070）



探析配电变压器继电保护措施

何磊（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司，湖北 武汉 430070）

随着电力系统的不断发展，城市电网的不断扩容以及居民和工业用电对配电网络稳定性要求的不断提高，对配电系统继电保护也提出了更高的要求。配电变压器在机床电器、照明、医疗设备、机械电子设备中均有着广泛的应用，是配电网络中重要的电气设备。由于配电变压器运行环境相对复杂，在实际运行过程中，会出现许多设计阶段无法预料的问题和故障，特别是当配电系统中的大容量变压器出现故障时，将直接影响配电系统安全稳定运行。因此，合理配置配电变压器继电保护，对于确保配电变压器正常运转以及配电网的安全运行有着重大的意义。

配电变压器；继电保护；特点

引言

随着电力系统的不断发展，城市电网的不断扩容以及居民和工业用电对配电网络稳定性要求的不断提高，对配电系统继电保护也提出了更高的要求。配电变压器在机床电器、照明、医疗设备、机械电子设备中均有着广泛的应用，是配电网络中重要的电气设备。由于配电变压器运行环境相对复杂，在实际运行过程中，会出现许多设计阶段无法预料的问题和故障，特别是当配电系统中的大容量变压器出现故障时，将直接影响配电系统安全稳定运行。因此，合理配置配电变压器继电保护，对于确保配电变压器正常运转以及配电网的安全运行有着重大的意义。

1　配电变压器的常见故障

配电变压器故障分为两种：外部故障和内部故障。外部故障主要包括：过电流、过负荷、出线相接短路、出线接地短路等故障。内部故障主要包括：绕组间的短路、铁心的绕组损耗等。如果配电变压器在出现内部或外部故障时，没有及时发现并切除故障，轻则使变压器长时间故障运行，加速变压器绝缘老化，缩短配电变压器的使用寿命，重则使故障扩大化，影响配电系统运行安全。特别是当配电变压器在因短路故障而产生的电弧，迫使变压器油和绝缘材料受热程度提高，从而在油箱内产生大量瓦斯气体，使变压器油箱有发生爆炸的危险。因此，针对配电变压器的内/外部故障，合理配置变压器保护，确保及时发现故障，快速切除故障，不仅对配电变压器本身有重要作用，对于整个配电网络的稳定和运行人员的人身安全也具有重要意义。

2　微机型继电保护的优点

随着近二十年电气系统的快速发展，继电保护已在电气系统中得到了广泛的应用，各类微机型继电保护的配置方案和设备选型也都十分成熟。可靠性高和实用性强成为微机型继电保护的重要特点。另外，微机型继电保护的应用也有利于上游的监控系统收集并处理设备信息，在电气系统自动化要求日益提高的今天，也有着较强的应用意义。

2.1拥有高的可靠性

目前，各类微机型继电保护在运行和安装时一般都有较合理的配置或成熟的方案供参考，加上产品质量可靠、技术性能优良的继电保护装置越来越多，以及精细化的运行管理和维护，目前微机型继电保护均能提供极高的可靠性。高可靠性带来的必然是高稳定性。在继电保护系统中，由于保护元件的可靠性高，整体保护方案成熟，即便系统中个别保护点（故障点）出现故障，也会被整个保护系统校正，不会影响系统的平稳运行。另外，信息管理技术也已深入应用到继电保护的方法库和数据库的管理和配置中去，保护系统的升级和维护也更加迅捷。在保护信息的采集和处理上，也由过去的分散式的传输转变为集中式的运输，将保护系统的数据库和规则库集中在网络中心。这么做的最大优点就是：当系统中的某个点发生故障时，不会相互影响。当其中某处故障时，也不会对系统的整体带来影响。

2.2良好的实用性

微机型继电保护不仅实现基本的保护功能，还可以统计保护数据、帮助系统分析。有了数据的收集和处理功能，系统运行人员就可以利用继电保护对电气二次的各类数据实现有效的使用和共享，进而对于许多实际问题提供了详实的分析数据并选择可靠的处理方案。在保护系统稳定的同时，对系统运行人员的工作提供了极大的便利。

2.3微机型继电保护的远程监控

在现阶段微机型继电保护装置中，均能提供远程监控的功能，即：微机型保护装置能提供串行通信功能，他可以和较远处变电站的微机监控系统通过RS485、以太网或现场总线等通信方式进行数据交换，实现远方微机监控系统对微机保护装置的远程监控功能。微机型保护装置的应用为配电系统自动化水平的提高提供了坚实的基础。

3　配电变压器保护措施

配电变压器的保护措施主要包括：差动保护、瓦斯保护、过电流保护、变压器的过负荷保护。这些保护措施在实际运行中起到了极其重要的作用。

3.1变压器差动保护

在变压器高压侧和低压侧所装的电流互感器之间便是差动保护的保护区域。差动保护的原理就是：通过比较变压器高压侧和低压侧电流的大小以及他的相位来实现保护的。差动保护的目的就是对变压器的绝缘套管的相间短路故障和变压器内部的引出线进行保护，与此同时还可以对变压器内的匝间进行一个保护。差动保护有两种形式：①纵联差动；②横联差动。纵联差动保护运用在对单回路的保护之中，横联差动就运用于双回路的保护之中。当变压器的内部发生故障即保护区内发生故障时，通过比较电流的大小和相位会发现：变压器高、低压侧出现较大的差流并大于差动保护的动作值，保护装置瞬时出口，动作于跳开变压器各侧断路器以达到快速切除故障的目的。当故障发生在变压器差动保护区外时，虽然故障电流依然会较大，但变压器高、低压侧出现的差流小于差动保护动作值，保护装置不动作。因为，差动保护不仅能够有效的区分区内区外故障，而且能够快速的将区内各种故障给排除，这也使得差动保护成为了变压器的主保护。

3.2变压器瓦斯保护

瓦斯保护是对油浸式变压器内部故障进行保护的一种装置，他又被称为气体继电保护。瓦斯保护就是把变压器油箱内部的故障反应出来和油面降低情况很好的反映。瓦斯保护就是变压器最主要的非电量保护措施之一。当变压器处于正常运作状态时，在实际中瓦斯继电器他的油杯不可能是装满油的，而且他的上触点和下触点都是分开的，这是因为油杯在平衡锤起到的作用。这也就导致了，轻瓦斯和重瓦斯成为了气体继电器的两个输出触点。轻瓦斯动作就是：当变压器出现轻微故障时，迫使油面降低，导致平衡锤的力矩比上油杯内剩余的油的力矩小。从而使得其落下，目的就是为了接通上触点和下触点，这样就可以发出报警的信号了。重瓦斯动作就是：每当变压器发生了严重的故障时，就会导致大量的气体产生，这些多余的气体就会推动油，迅速的涌到变压器的油箱并快速地穿过联通管，从而多余的油就会进入到油枕。当瓦斯继电器有油流过时，使得挡板受到力的冲击，把下油杯降低，这么做的目的就是为了把下触点接通，让其跳闸。一旦变压器发生了漏油，这也会让继电器内的油都流失。这将导致，继电器的上油杯落下，促使上触点被接通，达到发出报警信号的目的。当油面不断的连续降低，那么就会使得下油杯下落，把下触点接通，这样做是为了能够让继电器跳闸。

3.3变压器过电流保护

变压器过流保护是安装在变压器上的二次电路。如三相变压器的过流保护：当变压器任意一侧的母线发生短路故障时，过流保护动作。因为三侧都装有过流保护，能使其有选择地切除故障。而无需将变压器停运。各侧的过流保护可以作为本侧母线、线路的后备保护，主电源侧的过流保护可以作为其他两侧和变压器的后备保护。

3.4变压器过负荷保护

变压器的过负荷保护就是，当变压器在正常运行时，所出现的过负荷情况可由其进行反应。过负荷装置通常动作于信号，因为其只有在变压器有过负荷的可能性的情况下才会安装。一般来说，对于变压器的过负荷来说通常都是三相对称的，另外过负荷保护装置要安装在主电源侧。所以，我们只需要在一相上安装一个电流继电器，而且通过在信号上给予一定时间的延时动作来进行过负荷保护。

4　结束语

我们知道，配电变压器是配电系统中输配电环节中不可缺少的重要设备。但是，在实际中配电系统在运行时就会受到多种因素的影响，导致电器设备出现一些故障。所以，我们要合理的科学的使用继电保护装置。其目的就是为了保障配电系统的安全稳定的运作。

［1］王维俭.电力系统继电保护基本原理.北京：清华大学出版社，1991 （4）：121～130.

［2］刘 谊.电力系统继电保护原理与运行.北京：电力工业出版社，210.

［3］尹项根，曾克娥，编.电力系统继电保护原理与应用（上册）.武汉：华中科技大学出版社，2011（03）：85～88.

何 磊（1980-），男，主要从事发电厂电气二次设计工作。

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2095-2066（2016）09-0050-02

2016-3-11