电力变压器继电保护设计的思考

范继伟

摘  要：我国社会经济发展水平不断提高，电力需求也有所能加。在电力系统当中，变压器继电保护装置非常重要，能够更好的保障供电网络安全运行。近年来，我国的电力消耗总量逐年提高，但是相对应地，电力供应网络的稳定性也面临着更为严峻挑战，所以，需要我们对电力变压器继电保护设计的问题开展相应的探究。本文针对继电保护设计的工作原理和设计方案进行总结和分析，希望可以提供有效的参考，进一步促进我国电力事业的发展。

关键词：电力变压器;继电保护;设计

近年来，我国电力工程建设规模越来越大，而电网的建设也取得了一定的成就，不仅电力网络越来越复杂，同时电力线路也延伸到了更偏远的地区。电力变压器是电气系统中非常重要的设备，尤其是其中的继电设计水平更是决定着电力线路运行的整体的安全性。但是电力变压器设备大多是露天使用的，所以很容易由于外力作用而出现故障，如果造成变压器损坏，则很容易影响电网系统运行的稳定性。不难看出，总结电力变压器继电保护设计的要点，并进行相应的改进，有很大的现实意义。

1 电力变压器继电保护

1.1 电力变压器继电保护工作原理分析

在电力系统的运行过程中，电力数值并非是一成不变的，但是为了保证电力系统运行安全性，就需要电力变压器继电系统的调节功能，这样的功能就通过继电保护系统实现的。电力变压系统平稳正常运行的基础就是继电保护功能的正常发挥，但是随着线路所处地区的不同，其面临的情况也有所区别，这也会在一定程度上影响到继电保护的具体工作原理。所以在设备检查工作中，需要首先测量设备的参数来分析设备运行状态，将不同状态下的数据加以对比和收集，这样就可以判断出继电保护系统是否在正常工作。另一方面，这些参数也可以决定继电保护系统的运行状态，在正常情况下，继电保护系统都是先测量后执行的，而在设备故障的情况下，则需要首先确定设备故障的情况下所形成的物理参量，并且将其与设备常规运行时所形成的结果来相比较。

1.2 变压器继电保护系统的构成情况

随着技术的发展和进步，变压器的继电保护体系已经实现了微型化。具体来说，其构成可能分为三个部分，分别对应信号采集、信号处理以及信号输出功能。信号采集部分的功能在于可以及时将电力系统内的电力数值情况加以收集，并且将其向继电保护装置加以传输;对于信号处理部分而言，其主要功能就是将信号采集部分发来的数据加以分析，找到问题之后整合起来;而信号输出部分的就是将需要输出的信号向电力系统进行传递，实现相应的调节功能。

2 电力变压系统继电保护故障分析

变压系统继电保护系统故障可以分为两个大类，分别是油箱内部故障以及油箱外部故障。顾名思义，油箱内部故障发生在变压器设备的内部，常见类型如相间短路、单相接地失灵等等，这些问题可能出现在高压侧，也可能出现在高压侧，也可能出现在低压侧。变压器内部出现故障就会造成较为严重的安全故障，这类故障会产生较大的电弧，不仅仅会让绕组损坏，铁芯也会由此被破坏，更为严重的是绝缘材料和变压器油会由于受热分解，而导致大量气体挥发出来，最终导致油箱爆炸，所以这类故障一旦出现就要立即检修，避免造成更为严重的后果。此外，油箱外部故障则主要指变压器绕组引出线与绝缘套管发生相间短路以及接地短路的现象。电力变压器继电保护系统的不正常运行工作状态主要包括以下几个方面的内容。其一，由变压器外部短路而产生的过电流及变压器外部接地而产生的过电流;当实际负荷超过额定负荷容量而引起的过负荷状态;由油箱漏油导致的油面降低以及当冷却系统发生故障时产生的温度升高等现象。与此同时，当其磁通量密度接近铁芯的饱和磁通量密度时，对于大容量的变压器而言，还很有可能会发生变压器过励磁故障等。以上的这些非正常的工作状态都会给铁芯、绕组等一些其他的金属构件造成不利的影响，从而对变压器的绝缘效果造成不同程度的威胁。

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

变压器继电保护系统的差动保护设计原则是：使变压器两侧的电流互感器按照正常工作状态下的环流接线进行。在正常运行的状态之下，差动继电器中的电流值即为两侧电流互感器二次电流的差值，一般情况下，它近似等于零。当差动继电器不工作时，其具有的保护作用也会相应停止。随着高性能计算机芯片的出现，差动保护设计也已取得了一定的成果，因此，对于高压侧电压大于330千伏的變压器，可以采用双重差动保护设计，从而对装置的实际运行状态进行有效的保护。

3.2 瓦斯保护设计

当变压器内部出现严重漏油、匝间短路、铁芯局部烧毁以及绝缘失效、油面下降等故障时，差动保护设计的实际应用意义就会受到限制，这时就需要采用瓦斯保护设计。通过将气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中，可以很容易实现瓦斯保护的目的。一般情况下可以将瓦斯保护分为两种。其一是轻瓦斯保护动作信号，可以通过分析气体的数量、颜色及化学成分等判断出该保护动作产生的原因以及所发生的故障类别;另一种是重瓦斯保护动作，能够对气体产生的速度进行监视，同时对气体的成分和特征进行分析，从而有效推断出故障发生的原因以及程度。

3.3 高压变压器保护设计

电力变压器继电保护装置的可靠性是由安全和值得信赖这两部分组成的。安全指的是继电保护装置不会发生误动，也就是说只有在需要继电保护的状态下才进行反应和工作。

当变压器高压侧的过电流保护对其低压侧的母线具有规定的灵敏系数时，可以在其间配置过电流保护装置，使之成为低压侧母线的保护设施。此外，在变压器的高压侧可以设置一个反时限过流保护装置，从而对该变压器的热稳定性进行保护。与此同时，在变压器的低压侧还应另外安装一保护装置，在其中性线上安装零序电流保护装置，如跳高压侧短路器，同时规定经过该装置的不平衡电流不能超过额定电流的25%。

4 总结

总而言之，对于整个电力网络来说，电力变压器作用非常重要，重要环节。作为电力工作人员来说，就需要及时分析可能存在的问题和故障，进而给电网运行质量提供安全保障。在系统设计和设备维护工作中，经过总结可以发现，二次回路的问题以及电流互感器设备的问题都是继电保护故障的重要了成因，所以承担设备维护以及系统设计的人员也需要对该问题重视起来，进而不断提高电网设备的运行稳定性。

参考文献

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