探讨10kV电力变压器的继电保护措施

探讨10kV电力变压器的继电保护措施

王堃

王堃

(国网辽宁省电力有限公司岫岩满族自治县供电分公司114300)

摘要:变压器是电力系统中较为重要的一种供电设备,对电力系统的可靠性和稳定性都有着重要的影响,其故障检测和分析具有较为重要的意义。本文主要阐述了10kV电力变压器常见故障,提出并分析了对开关设备继电保护时限配合问题的改进、增加速断保护、反时限过电流保护、定时限过电流保护4种10kV电力变压器继电保护措施。

关键词:10kV；电力变压器；继电保护；措施

电力系统是国民经济的基础，由其布置的电网分布在全国各地。电力系统的运行环境较为复杂，且影响电力系统稳定性的因素也很复杂。这里有人为的因素，也有着很多不可避免的自然因素。在众多因素之中，变压器的稳定性对电力生产有着较为重要的影响。变压器是电力系统中较为重要的一种供电设备，其对电力系统的可靠性和稳定性都有着重要的影响。一般来说，在电力系统生成中的5个环节之中，即发电、变电、输电、配电和用电，都有着种类繁多、数量巨大的变压器。这些变压器在电力生产中起着非常重要的作用，它使得各种电力使用和生产设备紧密的联系在一起，因此，变压器的故障检测和分析具有较为重要的意义。

一、电力变压器继电保护工作原理

供电系统运行中出现故障时，会造成电压降低和电流增大，及电流电压间相位角的变化，所以故障发生过程中参数同安全工作的差别即可构建不同类型及原理的继电保护。如依据电压与电流间的相位关系变化，可采用方向保护；依据短路故障时电流增大的特性，可采用过电流保护；依据被保护设备各侧相位及电流大小差别可采用差动保护；依据电压减小的特性可采用低电压保护；依据电压与电流比值的改变可采用阻抗保护；依据压力、温度、流量等非电气量的变化可采用温度保护、瓦斯保护等。继电保护技术需坚持灵敏性、速动性、可靠性、选择性4项原则。供电系统内电力变压器的继电保护通常包含逻辑环节、测量元件和执行输出三部分。为实现继电保护功能，不仅需要特定的继电保护装置，且需依靠稳定的继电保护工作回路的安全工作，才可完成跳开故障元件断路器、对电力元件异常运行发送警报、正常运行条件下不动作的任务。

二、10kV电力变压器常见故障

10kV变压器是电力系统之中最为常用的一种变压器，其使用环境非常复杂，且其常常应用于电力系统中较为重要的部分。因此，10kV变压器发生故障往往产生较为严重的后果。就故障发生部位来说，可将故障分为内部故障和外部故障两种。所谓内部故障是指变压器内部的故障，包括相间短路、绕组匝间短路及相间接地等故障。而外部故障是指发生在变压器外部的故障，常常指变压器单相接地故障及引出线绝缘套筒间的短路故障等。这些故障具体来说，分为以下几种。

2.1芯体故障

这种故障主要因变压器各组成部分的绝缘老化，各部件间发生短路和断路等故障。一般主要有以下几种：内部绕组绝缘层老化发生的短路和断路，绕组铜线电阻过高而使变压器过热，绕组铜线受潮使得绝缘效果变差，变压器整体的机械故障及冲击电流造成的绕组机械故障等。

2.2变压器油故障

变压器工作状态下温度往往很高，而变压器油由于冷却不及时往往因温度过高而造成氧化，这样往往会吸收空气中的水分和氧气，并在无形中降低系统的绝缘性能。而氧化造成的油泥也往往阻塞变压器，使得变压器散热性能变坏，易发生闪络放电等故障。

2.3磁路故障

变压器的芯体内部绝缘老化或是其他故障往往会使变压器的磁路发生故障，使得变压器无法正常运行。

2.4结构方面故障

这主要是指变压器和其他部件连接时，往往因接触不良而使整个变压系统局部过热，造成各种故障。其他故障原因，如变压器漏油，变压器油受潮，防爆管路故障等，也会造成这方面故障。

三、10kV电力变压器继电保护措施

为了避免上述故障，10kV电力变压器往往会采用继电保护的方式以避免这些问题的出现，以下将进行详细分析。

3.1对开关设备继电保护时限配合问题的改进

通过将变压器连接的继电保护改进成为JSL集成电路型限过流继电器，以替代原有的电磁式继电器，可以提高继电器动作精度，降低误差。同时也可以降低能耗，新型继电器的时限级差为0.01s，是普通电磁式继电器的2倍。同时，对线速断保护时间进行调整，一般改成速断0.05s，过流0.1s，这样可以改进继电保护时限配合问题。

3.2增加速断保护

在电力系统设计过程之中，在系统发生故障的瞬间，往往希望继电保护装置迅速动作，这样可以快速进行反应，以避免更大损失的发生。因此，需要在电路系统之中配置速断保护装置，这样当发生故障时，迅速切断电流，对电路进行保护。对于变压器来说，更应该添加速断保护装置。一般而言，当速断装置发生动作时，迅速切断电流，以阻挡更大损失的发生。

3.3反时限过电流保护

在反时限过电流保护中，由短路电流的大小来决定的继电保护动作时间。总体上按照如下规则对动作时间进行限定：短路电流越大，动作时间越短；反之，短路电流越小，动作时间越长。这里推荐选用GL-15（25）感应型继电器，它可以对继电器进行很好的保护，且能耗较低，对于反时限过电流保护也较强。

3.4定时限过电流保护

在定时限过电流保护中，继电保护的动作时间与短路电流的大小是无关的。一般来说，动作时间是恒定的，但是在短时间内往往依靠继电器来获得，且继电时间在一定范围内是连续可调节的。对于10kV变压器，往往也具有较为重要的保护作用。它由电磁式中间继电器、电磁式时间继电器、电磁式信号继电器和电磁式电流继电器构成，且必须设置相应的直流屏，以实现整个系统的定时限过电流保护。

四、电力变压器继电保护的发展方向

4.1软件系统的发展

随着社会科技的进步，电力变压器的继电保护应该向着自动化和智能化的方向发展。开发相关的软件支撑起电力变压器的继电保护工作，建立相应的电力变压器继电保护的工作程序，进行系统的数据记录和分析。通过其对相关数据的细致分析和高效决策来提高电力变压器继电保护的效果，从而维护电力变压器的继电保护功能。

4.2数据库的发展

国民经济的快速发展使得电力变压器需要向网络化和信息化的方向发展。通过建立电力变压器继电保护的相关数据库和资料来实现网络化和信息化是最有效的途径。具体就是根据电力变压器继电保护工作的实际情况，建立电力变压器继电保护工作正常运行、故障检测和数据存储的数据库，对相关数据进行系统、科学的记录，使资料库可以作为电力变压器继电保护工作的坚强后盾。只有确保数据库在电力变压器继电保护工作中的有效运用，保证数据库对数据的全面统计，才能在设备出现故障后，准确的分析故障原因，找出解决故障的方法，从而保证电力变压器的继电保护工作正常运行。

结语

在实际运行中需对现有继电保护进行认真的整定计算。根据10kV低压系统自身的特点，不断积累和总结经验，找到其规律性，在继电器保护区域内发生短路故障时，能快速、准确切除故障点，使其在电力系统的安全可靠稳定经济运行中发挥越来越大的作用。

参考文献

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[2]赵敬良.配电变压器因进水而烧损问题的研究[J].科技创新与生产力,2011(6).

[3]高小平,邵杰.浅析智能电网对继电保护的影响[J].中国科技财富,2011(22).

作者简介

王堃(1977.5-),男,满族,辽宁岫岩人,工程师,单位:国网辽宁省电力有限公司岫岩满族自治县供电分公司,研究方向：10kV线路设计,0.4kV线路设计,10kV设备。