电力变压器继电保护研究

电力变压器继电保护研究

薛浩茹

国网山西省电力公司检修分公司 山西省太原市   030032

摘要：随着工业生产水平和人们生活水平的提高,整个社会的用电需求量显著增加,这就对电力系统提出了更高的要求。而变压器作为整个电力系统的重要组成部分,对保障电网系统稳定性发挥着重要作用,因此,加强电力变压器的继电保护功能,减少变压器所引发的安全事故,能够为用户创造一个安全稳定可靠的电力资源供应环境。

关键词：电力变压器；继电保护

继电保护是一整套设备, 从互感器二次回路、经继电保护装置到断路器跳闸线圈, 具体包括设计、整定、配置、调试几方面技术内容。由测量部分、逻辑部分及执行部分共同构成了继电保护, 逻辑信号经测量有关电气量, 再经适当处理后给出, 负责对保护装置是否该动作进行判断;使保护装置依据一定逻辑关系, 确定是否跳闸或发出信号使断路器, 这是逻辑部门的任务;执行部门则是将保护装置承担的任务全部完成。

1 继电保护概述

继电保护是确保电力变压器乃至整个电力系统正常稳定运行的重要措施。一旦电力系统出现异常情况或者供电出现故障,继电保护能够在其有效距离内以最短的时间向值班人员发出故障信号,以确保值班人员能够及时发现问题,消除故障[1]。同时,继电保护系统也可以根据故障的实际情况,自动切除某些故障设备,尽量减少故障的蔓延,控制故障的发生范围。

当发生故障时,继电保护装置能够快速灵敏的做出相应的反应动作,其动作具有一定的选择性,且动作的结果具有可靠性。其中,灵敏性一般用灵敏系数表示,灵敏系数的高低直接反映出继电保护对于故障的处理能力。可靠性是指继电保护装置不会发生拒动作。快速性是指继电保护装置能够快速做出反应动作,并将故障的负面影响降低到最小。选择性是当系统发生故障时,在最小的区域内切除故障以维持供电。继电保护装置的经济性主要表现在整个装置系统的前期投入、运行及维护成本等方面,以及因装置不完善引发的误动或者拒动行为对社会经济造成的影响等方面,需要全面综合的考虑[2]。

2 电力变压器常见的运行故障问题

2.1 内部短路

电力变压器内部短路一般表现为相间短路、绕组短路、中性点接地短路、单项接地短路,如果电力变压器出现内部短路,则通常表现为继电保护装置失灵或者继电保护装置异常运行。在这种情况下,一般很难对正在运行的电力变压器进行切除或者停止等控制性动作。更为严重的情况下会造成继电保护装置出现烧毁或者瘫痪。

2.2 外部短路

电力变压器的外部短路故障主要与电力变压器的外接线或者外接端子有关,当其受到污染或者异物堵塞时往往就会造成外部短路,进而造成电力变压器受到损害,同时也会威胁到继电保护装置的功能与安全性。需要特别注意的是,一旦电力变压器的高压侧出现外部短路,由于其电压过高则后果不堪设想。

2.3 继电保护引起的故障

当电力变压器正常运行时,继电保护装置能起到正常的保护作用。如果继电保护装置出现功能性障碍,则当电力变压器出现高温、放电等安全隐患时,继电保护装置不能及时有效的启动,甚至会加剧电力变压器的故障,造成重大损失[3]。

3 电力变压器进行继电保护的相关措施和办法

3.1 变压器的轻瓦斯保护和重瓦斯保护

瓦斯保护是电力变压器进行继电保护的主要方式之一,一般分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护。如果变压器的油箱存在故障,则瓦斯保护能够很好的反应出来。例如,当变压器绕组的绝缘出现劣化、变压器的绝缘套管内部出现故障、变压器绕组内部出现断线、变压器绕组之间发生层间短路、变压器油面下降、变压器油箱漏油、变压器导线焊接不良、变压器的分接开关出现接触不良等,在这些情况下,都需要瓦斯保进行相应的动作,且要求动作灵敏可靠,以及时排除系统中的故障问题[4]。

对于油浸式的变压器,一旦变压器内部出现故障,在电弧的作用下变压器的绝缘材料就会受热发生分解,同时释放出大量气体,该气体就会沿着变压器的油箱向油枕方向流动。这种保护就被成为瓦斯保护。气体流动的速度直接反映出变压器内部故障抢矿的严重性。因此,气体流速度可以作为判断变压器内部故障情况的一个指标。

3.2 变压器的电流速断保护

通常情况下,利用变压器电源侧的电流速断保护作为主要的保护方式。这种保护方式的优点在于接线简单且执行速度较快。但是,电流速断保护装置的局限性就在于其动作值较大,因此只能对部分变压器原边绕组进行保护,而不适用于全部范围内的保护,其保护范围相对较短,有些情况下该装置的灵敏度也不能达到要求。因此,电流速断保护装置只适用于较小容量的变压器,且不能单独作为电力变压器的主保护。

3.3 变压器的差动保护

差动保护装置一般是用来保护元器件的,通过比较元器件两侧电流的大小与方向来做出判断,一旦出现故障问题,能够做出快速反应,以最快的速度将与之相关联的故障进行切断以保护其他装置,减少故障范围的扩大,所以变压器的差动保护具有良好的保护性能。差动保护装置的保护范围主要针对变压器电流互感器之间的所有电气设备以及相关的接线电路,对于保护范围以外的故障均不会产生相应的保护动作。变压器的差动保护具有灵敏度高,选择性强,操作简单等技术优势,广泛应用在各种电力机组设备中。

3.4 电力变压器的过载荷保护

一般情况下,变压器过负荷是三相对称的,只需要在其中的一相上连接电流继电器即可实现电力变压器的过载荷保护,并在一定程度范围内进行动作信号延长。对于双绕组变压器,过负荷保护一般装在主电源测。而对于单侧电源三绕组降压变压器,根据三侧绕组之间容量是否相同,相应的在电源侧和绕组容量较小的那侧设置相应的过负荷保护。如果是两侧电源的三绕组降压变压器或者联络变压器,则三侧均需要装设过负荷保护。对于油浸式电力变压器,允许其在一定的承受范围内适当的过负荷运行,但是如果实际负荷量超过其额定容量的20%～30%,则应将过负荷保护信号延时10～15s,以保证动作信号的准确性。

4 保障电力变压器继电保护装置稳定运行的注意事项

在运行变压器之前,要对继电保护装置进行全面系统的检查,查看其装置是否受损,并重点检查保护动作是否能够正常完成,以保障继电保护装置在变压器正常运行期间能够发挥相应的作用。同时,电力变压器继电保护装置越来越多的采用定值区,因此有必要加强和完善定值区,确保其准确运行,以保证电网安全运行效率。对于电力变压器的继电保护装置也需要做好日常检查和维护,定期查看变压器所有设备的运行情况以及各种连接件和焊接点之间的紧固性,以便及时发现质量隐患,予以有效解决。

5 结语

综上所述,深入研究和发展电力变压器的继电保护装置,使其最大程度上发挥相应的作用和功能效果,并根据不同故障类型的电力变压器制定有效的继电保护措施。这样能够在一定程度上提高变压器的故障检修能力,保障电力变压器正常稳定的运行,以提供一个安全稳定可靠的电网系统。

参考文献

[1]朱德强.电力变压器继电保护技术的应用[J].科技经济导刊,2018,26(32):80.

[2]王鹏.500kV变电站变压器运行及继电保护措施深入探讨[J].通讯世界,2018(7):215-216.

[3]陈乙源.关于电力变压器继电保护技术的应用与实践研究[J].山东工业技术,2018(10):185.

[4]贾彦兵.关于电力变压器继电保护技术的应用探讨[J].中国高新区,2017(16):138.