关于电力变压器继电保护设计分析
发表时间：2018-06-08T10:15:09.447Z 来源：《电力设备》2018年第3期作者：刘磊
[导读] 摘要：随着社会的发展，电力变压器继电保护设计越来越受到重视，也是电力系统中重要的电气设备与转换枢纽。
摘要：随着社会的发展，电力变压器继电保护设计越来越受到重视，也是电力系统中重要的电气设备与转换枢纽。
合理设计变压器继电保护装置能够有效保证电力系统运行的安全性、稳定性，因此进一步加强对其的研究非常有必要。
在实际应用中需要不断优化继电保护设计，从而极大的推动我国经济发展的整体效率，促进电力系统的建设发展。
基于此本文分析了电力变压器继电保护设计。
关键词：电力变压器；继电保护；设计
在整体的电力变压器的运行体系中，变压器的继电保护环节是其中的重要组成，在日常的运行中只有确保电力变压器继电保护能够顺畅的工作，才能促进整体电力变压器的安全工作，在现阶段人们对电力的供应需求逐渐增大，对电力安全性的要求也越来越高，因此需要对电力变压器继电保护设计进行不断的完善，不断提升其工作性能以及运行的稳定性。
1 电力变压器继电保护系统的工作原理与基本组成
1.1 电力变压器继电保护系统的工作原理
经过长期的研究得知，在电力系统中对于变压器的继电保护装置来说，其系统主要的工作原理是通过电力运行时的电力实际数值波动情况来进行自我调节的变压能力。
电力系统能够正常稳定运行的一个重要前提就是需要继电保护装置自身能够正常的进行运行，从而能够为变压器继电保护装置奠定坚实的基础。
继电保护系统会根据实际情况的不同，在实际的运行过程中的发挥的保护作用也会不同，他们的原理也会有多差别，在运行的过程中，根据具体的情况，在运行的过程中对具体的参数进行具体分析，得出的参数的数据不同，根据数据判断出继电保护系统是否处于正常的运行工作状态，不同的数据可以作为继电保护系统的不同运行的数据，形成不同的原理内容。
对继电保护系统处于正常状态下或者非正常状态下的情况下，进行具体的分析，当他处于正常的状态下，工作原理就是先测量然后执行；让处于非正常的工作状态下，继电保护系统出现系统故障的情况下得出的物理参数与实际的参数进行相应的对比。
1.2 电力变压器继电保护系统的基本组成
随着我国的科学技术的不断发展，对于在电力系统中关于电力变压器继电保护装置的研究也已经得到认可，并且转向微机型继电保护系统方面进行发展。
目前已经成功的对微机型继电保护装置系统进行以下三个方面的研究。
首先，通过详细介绍整个电力系统的电流信息的采集，为在变压器收集电力的数据提供了具体的支持，从而能够清楚的了解电力系统中电力数值的运行情况，并且能够将这些收集到的详细电流运行情况，有效的传送到最终的电力变压器的继电保护装置中。
其次，对于整个电力系统的信号处理方面，通过全面的数据收集与整理，使整个电力系统的数据得到有效的分析，并且根据相对定律将问题发生的原因进行有效的处理。
最后，对于电力系统中输出部分，我们还需要将有效的输出信号进行传递，保证在继电保护装置中得到很好的调节作用。
2 电力变压器继电保护系统的故障类型
一般情况下，我们将电力变压器保护装置的故障类型简单的分为两种类型，即为油箱内部故障和油箱外部故障这两种。
一般来说，对于造成油箱内部故障发生的主原因，是在变压器的内部相间短路、接地短路和铁芯短路等问题引起的。
由于发生在电力变压器装置系统内部故障的出现几率非常高，并且内部故障的危险系数较大，所以，当内部故障发生时，产生的较大电弧不仅会烧毁变压器内的绝缘部分，还会使变压器内部的大部分绝缘体在严重受热情况下，产生大量的有毒气体，容易导致变压器内部的油箱发生爆炸，产生严重的威胁人身安全的事故，因此对于变压器内部的故障需要及时的对继电保护装置中进行排查，避免严重事故的发生。
而一般油箱外部的故障发生的主要原因则是，变压器自身的阻线与绝缘体相关的电路或接地断线的现象引起的。
此外，对于电力变压器继电保护中不能够正常的进行运转，需要我们从下面几个方面进行概括。
首先，因为电力变压器外部线路短路造成的电流过大，或者是实际的变压器负荷超载现象。
其次，变压器自身的油箱漏油会造成油面下降，导致在变压器发生故障时不能够及时的冷却，而出现了温度过高的现象。
这些现象无疑都会对变压器自身内部金属设施造成严重的伤害，从而导致变压器绝缘体的损坏，使得其后期事故不断的发生。
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 千伏的变压器，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
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%。
3.4 过电流保护设计
电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。
过电流保护可作为瓦斯保护和差动保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。
一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起
动过电流保护，可用于 63MV A 及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
结语
随着社会的不断发展，电力变压器的继电保护装置作为电力变压器系统的重要组成部分，在运行的过程中是至关重要的，当整个电力变压器的机电保护装置处于运行的状态当中，在一定程度上都是变压器自身的继电保护装置发挥着重要的保护作用，因此对于变压器被的继电保护装置的深入研究应受到重视。
上文中主导诊断仪电力变压器的机电保护装置的工作原理、基本组成和一些常见的系统问题不同的探讨，从而希望能够帮助电力变压器继电保护装置的有效实施。
参考文献
[1]徐岩.电力变压器内部故障数字仿真及其保护新原理的研究[D].华北电力大学（河北），2015
[2]薛蓉.电力变压器继电保护的研究[D].青岛科技大学，2016.
[3]文超.基于故障录波数据的继电保护分析系统[D].湖南大学，2016.
刘磊（1987.06.04），性别男；籍贯：陕西宝鸡；民族汉；学历大学专科；职称：助理工程师；职务：变电二次班班长；研究方向，继电保护，自动化；单位国网榆林供电公司。