浅谈变压器继电保护曾粤贵

浅谈变压器继电保护曾粤贵

曾粤贵

广州市真信电器有限公司

一、变压器概述

变压器是电力系统中必不可少的意见装置，是通过电磁感应的原理来完成改变交流电电压使其更好地供电的装置，一般由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈又是由绕组形成的，一般必须包含连接电源的初级线圈和其他的次级线圈。变压器存在的主要作用就是用来改变交流电的电压、电流、电阻，还可以隔离和稳压，以使交流电供应的电力系统能够正常运行。

二、继电保护概述

（一）继电保护的含义

继电保护是一种对电力系统进行监测，以及时发现系统中发生的故障或者是影响运行安全的异常状况，要么向相关人员发出警报，要么隔离或者切除故障部分的反事故自动化措施。在电力系统的这种保护中因为有很长一段时间主要是用有触点的继电器来施加的，所以这种保护措施就被习惯性地冠以了继电保护的称号。继电保护保护保护的是电力系统以及其中的诸如发电机、变压器、输电线路等元件的用电安全，一旦这一系统中的任意一环出现故障或异常，继电保护装置就会发挥其作用，通过合理的方式对故障进行处理，消除故障扩大化造成的供电设备损坏甚至是影响供电状况等事故的发生。

（二）继电保护的原则

继电保护这一作用的发挥必须依靠相应的装置，而其工作原理及工作过程也需要遵循一定的原则：

1、选择性原则

选择性原则指的就是在进行继电保护的过程中，保护措施的执行者存在选择的余地，也就是通过施加更多的选择项而达到完美保护的目的。如果电力系统中的某一部分发生了故障，那么继电保护就会发挥作用将故障部分隔离或切除，但是如果发生故障部分的保护装置中的也出现了故障没有及时发挥作用时，相邻的保护装置就会起到"互帮互助"的作用，对这一部分故障进行处理。

2、速动性原则

速动性原则从字面意思就可以理解，就是当故障发生时继电保护装置一定要迅速反应，快速做出相应处理，以免电力系统的各项设备因为在非正常的大电流、低电压环境中运行的时间过长，而导致的设备损坏甚至更严重的后果，保证电力系统的正常运行和供电的稳定性。一般要求要遵循速动性原则快速处理的故障都是可能会造成较为严重后果的故障，比如电力系统中重要母线的电压低于正常波动的范围，承担了较重供电任务的发电机、变压器或者电动机内部发生的故障，中、低压线路导线截面过小，可能会造成严重后果的故障等。一般说来，故障的处理时间包括保护装置和断路器动作的时间，速动性原则要求的故障处理时间应该控制在0.04s～0.08s内。

3、灵敏性原则

灵敏性一般都是相对于反应而言的，继电保护的灵敏性自然是指当故障发生时继电保护装置的反应能力。灵敏性原则不仅要求继电保护装置能够保护范围内出现的故障做出及时的应对，还要求其应对措施的合理性及有效性。

4、可靠性原则

可靠性原则可以算是最基本的原则，也是继电保护装置必须具有的保证，包括安全性和信赖性两方面的要求：安全性指的是在没有发生需要处理的故障时保护装置能保证不发生错误的动作，而信赖性指的是当保护装置的保护范围内发生故障需要处理时装置能够及时应对做出处理，而不是不动。通俗来说，继电保护的可靠性就是指在该动的时候动，不该动的时候不乱动。

三、变压器的继电保护

（一）继电保护的原理

继电保护装置是对电力系统中出现的故障或异常进行处理的装置，要想做出合理的应对措施，保护装置首先要做的就是要准确判断被保护的变压器是否发生了故障，故障发生的位置是否在自身的保护区域内，只有在保护范围内的变压器发生故障时保护装置才可以给出相应的反应。而保护装置进行判断的方法就是其工作的主要原理，也就是通过判断故障发生前后电气物理量变化是否在合理范围内来决定是否要进行自动地保护反应。

如果电力系统发生故障那么工频电气量变化就会出现以下几种表现：

1、电流增大

如果电力系统中的某一部分发生了短路故障，那么发生故障的位置到电源之间的电流势必会应为没有及时传输出去而在短时间内增加，从而大大超出负荷电流，电流量的加大就会引起保护装置的反应。

2、电压降低

如果电力系统的某一个环节发生了相间短路或者是接地短路，那么发生故障的地方与其相邻区域内的相间电压或相电压值就会出现明显的下降，而且往往是距离故障点越近的地方电压值就越低。

3、电流与电压之间的相位角发生了改变

在电力系统正常运行的时候，电流与电压间的相位角应该是较为稳定的，一般会维持在20°左右，是负荷的功率因数角。而当系统中发生三相短路这一类故障时，这个角度就会发生变化，被阻抗角所影响会变为60°～85°，保护装置如果要保护反方向的三相短路，那么这一数值还会变为180°+(60°～85°)。

4、测量阻抗发生变化

测量阻抗一般指的是电压与电流的比值，在继电保护中的测量阻抗指的则是在确定的测量点也就是继电保护装置安装的地方的比值。在正常状态下的测量阻抗应为负荷阻抗；发生金属性短路故障时，测量阻抗会转变为线路阻抗，而这时的测量阻抗值就会明显变小，其阻抗角却相应地变大。

（二）常见的变压器的继电保护

1、瓦斯保护形式

变压器的继电保护一般可以分为主保护和后备保护，瓦斯保护是保护中的主保护。瓦斯保护可以对油箱内的运行状况以及故障等进行反映，也可以根据相关的变化在故障发生时做出及时的应对。一般来说，容量为800KVA及以上的油浸式变压器应该按照相关规定安装瓦斯保护装置。如果油箱内部因为发生故障而产生了轻微的瓦斯或导致油面下降，那么瓦斯保护装置应该发出相应的警报信号以作提醒；如果油箱内的故障较为严重而产生了大量的瓦斯，那么瓦斯保护装置就应该及时做出断开变压器各电源测断路器的应对处理。

2、过电流保护形式

过电流保护是变压器器继电保护中的后备保护形式，主要是应对外部相间短路引起的过电流故障而存在的。当变压器发生相间短路故障时，其内的电流就会发生相应的变化，电流过大，而且短路故障是较为常见的一种电力系统故障，出现在变压器中的频率也较高，所以要在变压器中安装过电流保护装置。

3、过负荷保护形式

过负荷保护就是专门针对于变压器内因为发生一些故障而导致的电流超过负荷值的一种保护装置。对于0.4MVA及以上的变压器而言，如果需要数台并列运行，或者是单台运行但需作为其他负荷的备用电源时，就应该在这样的设计中安装过负荷保护装置，对系统内的过负荷状况进行监测和保护。

结语

变压器的继电保护对于电力系统的正常运行具有重要的意义，继电保护技术的发展已经相对成熟，而随着计算机技术的快速发展及在各领域的广泛应用，计算机技术在电力系统的继电保护领域也慢慢凸显其优势，由此，新的控制原理和方法被不断研究出来，促使继电保护技术向着数字化、网络化、一体化的方向发展。

参考文献

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[2]黄诚.电力系统变压器继电保护研究[J].城市建设理论研究(电子版),2018(20):2-3.

[3]甘宁.电力变压器继电保护[J].新疆有色金属,2017,40(03):101-102.