电力变压器的继电保护思路探究

2021-11-13李鹏飞吴海强

科海故事博览·下旬刊 2021年10期

李鹏飞吴海强

摘要电力变压器的运行状况将会直接影响电力系统的安全稳定，当变压器出现异常情况时继电保护能够起到至关重要的作用，因此继电保护是电力变压器的稳定性和可靠性的有力保障，所以一定要提高对于电力变压器继电保护的科学管理。本文先是对继电保护进行文字上的论述，进而分析了电力变压器易发生故障的原因，并且针对性的提出了变压器继电保护的方式、方法，以达到提升电力变压器继电保护性能的目的。

关键词电力变压器继电保护电力系统

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1007-0745（2021）10-0015-02

1 前言

中海油涠洲作业公司自组建涠洲电网以来，涠洲终端作为电网的重要组成部分，其不仅通过两台6.3/35kV变压器将终端的电升压至35kV供给海上电网而且承担着为北海涠洲岛人民群众电力供应的任务。变压器的运行好坏，直接影响到涠洲电网的稳定运行及涠洲镇居民正常的生产生活。变压器在整个体系当中扮演着重要的角色，这也就要求我们要不断去完善电力系统可能存在的风险与问题，并采取科学有效的方式进行管理与保护。因此，我们必须提升电力变压器的继电保护功能，避免因电力变压器故障而导致电力事故发生，从而实现可靠、稳定的电力供应。

2 继电保护概述

在整个电力系统中电力变压器是关键，而继电保护又是整个体系中关键的一环，如果在电力系统正常运转时有突发状况发生或供电故障，这时继电保护就会在有效范围内以最快的反应速度传递异常信号，确保第一时间传递信息及时处理异常，并且如某些设备异常继电保护会视情况进行电力切断，尽可能的控制异常的扩散，有效的控制异常范围。如果有故障发生时，继电保护装置会迅速的做出反应，并且能够确保反应正确，有选择性的进行保护。其中，可以用灵敏系数来体现保护装置的灵敏度，其数值的大小将直接体现出故障的解决速度;正确性是对故障的判断保证在故障发生时不会产生抗拒;迅速性体现在故障的处理速度，即指在第一时间做出快速反应，降低故障的影响范围;选择性是在故障发生时，进行最小范围的切断电力的能力，并且保证电力的供应;经济性主要是体现在整个系统的前期投入，以及装置正常的运行以及后期保养维护的成本和装置发生极小概率的错误反应所造成的其他方面的损失[1]。

3 电力变压器常见的运行故障问题分析

3.1 由于内部因素导致的故障

例如设备的接地状况异常，或者是在设备的正常运行过程中出现了绕组被破坏，就会导致继电保护机器做出相应的应对与响应，轻则会出现变压器失效，重则会出现电力中断，这是由于变压器在正常的运行中会有内部故障的概率，以及设备本性设计以及组成存在的本身问题，整体来看，电力变压器的主要内部故障原因有两点：第一是内部电场强度发生变化，如一次或多次电压波动就会导致绕组断线或者是绝缘层破坏;第二是热故障，热故障的主要产生原因就是变压器降温系统异常导致设备高温或者是故障引起的局部高温。

3.2 由于外部因素导致的故障

变压器故障的外部因素主要就是在设备的安装异常或者是异常使用所导致的，例如外力因素导致外壳破坏进而影响绝缘水平，或者是线路的错接，这些原因都会使继电保护装置时刻保持工作状态。过高电压或其他原因就会导致继电保护装置的安全事故，并且在设备正常的运作过程中继电保护装置会时刻保护和限制电力变压器，如果继电保护失效，导致电力变压器失去保护，就会有可能使变压器受到损害。[2]

3.3 继电保护引起的故障

在电力变压器正常的运行过程中，继电保护装置就会起到安全保护作用，如果是继电保护装置出現了异常状态，如运行错误或错误的判断，这就容易导致电力变压器在运行时出现故障时处于无保护状态、出现故障不能及时反应处理，这就会导致电力变压器损坏，从而造成更大的损失。

4 电力变压器进行继电保护的相关措施

4.1 变压器的轻瓦斯保护和重瓦斯保护

在电力变压器的继电保护机制中瓦斯保护是最优的选择之一，主要分为两种分别是轻瓦斯保护及重瓦斯保护，瓦斯保护是在变压器的油箱内部异常时将会发挥的非常明显，例如，绕组的绝缘材料被破坏或者是自然老化，变压器的绝缘套发生内部异常，绕组的缠绕线出现皮损、各绕组之间出现短路、变压器油箱出现液体油量不足、油箱体漏油以及控制开关出现异常以及其他异常情况，瓦斯的保护作用将会体现的淋漓尽致，并且瓦斯保护的安全性以及迅速性都值得被信任，方便更快的来处理解决问题[3]。如果是油浸式变压器发生内部故障，在电磁效应的作用下将会导致绝缘层在高温的作用下发生分解反应从而产生大量的气体，这种气体将会由油箱向油枕方向蔓延，而这种现象就被称为瓦斯保护，而这些气体的流动速度将会直接体现出变压器故障的严重性，所以在发生变压器故障时，气体的流动速度将会被视为一个重要的参考数据。

4.2 变压器的电流速断保护

在大多数情况下，通常是采用切断变压器的电源来截断电流的流动来保护变压器，而这种保护最大的特点是安装接线容易并且有着快速的执行效率，但这种保护方式往往存在着一定的局限性，只能进行局部区域的保护不能进行全线路的保护，还存在发生故障时反应速度慢不能够达到要求的缺陷。所以，对于灵敏度要求高、容量大的变压器不宜采用此类保护，不可作为变压器的主保护。

4.3 变压器的差动保护

变压器保护多数都采用差动保护，通过检测电器元件两侧的电势差来判断故障，如果有故障发生形成电势差那么就会迅速反应，切断元器与其他装置的关联，从而达到保护其他装置的目的，有效的控制故障范围，充分的体现出了其具有优质的保护功能[4]。差动保护装置主要是对变压器电流互感器之间的元件，以及涉及到的相关接线电路，它只会保护既已确定的保护范围。差动保护因其具备较高的灵敏性以及简单的安装方式，作为变压器的主保护得到广泛的推广。

4.4 电力变压器的过负荷保护

电力变压器的过载荷保护，大多数情况下往往只需要在负荷的三相上的任何一相安装电流继电器即可达到目的，这是因为变压器三相电为相互对称。在双绕组变压器中，过负荷保护往往安装在主电源处。而在单侧电源的三绕组的变压器中，通过对三个绕组进行检测容量，将其安装在容量小的绕组侧即可完成过负荷保护。在双电源的三侧变压器中，需要对三绕组都进行过负荷保护的安装。对于油浸式电力变压器，在额定的过载荷范围是被允许运行的，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，进一步确保准确的信号。

4.5 零序过流保护

在零序过流保护中，如果是故障发生在电力变压器的中性点时，那么此保护充当备用保护，如果是变压器在正常的运行过程中出现了对地短路，那么短路就会由发生短路的点流向接地方向，即零序电源方向。通过把电功率分向其他导向上，通过判断功率流动方向对继电器的保护有着重大的意义[5]。但又因为此类保护只能体现出单相接地类的故障，如果有同时两点出现接地故障，那么将不会有零序电流的产生，将不会对故障起到保护作用。

5 日常维护和保养

1.检查有无异常声音。若变压器发出的音响增大且不均匀，甚至有爆裂声或冒烟时，是变压器内部发生故障，应立即停止运行。

2.检查油位计内油的颜色是否正常。若发现油色变黑、显著变深，应停止运行，并更换变压器油。

3.检查有无漏油、渗油现象和油位计指示是否正常。

4.检查高低压引出线的连接是否牢固。

5.变压器发生火灾时，应先把变压器的各开关和熔断器断开，迅速地把变压器油放出来并妥善保存，然后把燃烧的残油扑灭。

6.检查变压器的接地是否良好，台架、避雷器及其他附属设备是否安装牢固。

6 发展前景

第一，随着科技的不断发展和进步，继电保护也将与科技相搭配共同发展。首先，搭配互联网共同开启智能控制时代，主要包括故障信息分析、报警以及数据处理，通过内网可以达到监控继电保护装置以及电力变压器的运转情况。

第二，大数据。通过设备试运行以及在实际的运行当中不断地积累数据能够对异常数据的分析，减少错误的报警，及时发现故障点进行快速异常处理。

第三，信息公共性。继电保护装置的发展已成为未来电力系统的重点发展方向，通过不断地完善优化数据，信息共享化能够更有效的发挥继电保护的作用，提升電力输出的稳定性和可靠性[6]。

与传统的继电保护装置控制相比，信息化时代的到来已经起到翻天覆地的变化，其信息的准确性、信息传递的效率以及速度都将大大提升，相对于原有技术将取得质的飞跃。