摘要：首先针对变压器继电保护原理及系统构成予以概述,分析了变压器常见故障及异常状况,重点探讨了变压器的主后备保护配置,旨在更好的发挥变压器继电保护的功能。
关键词：电力变压器,继电保护,故障,研究
我国电力行业发展迅速,电网规模显着增长,基本满足社会生产需求。变压器作为电能供应的核心设备,发挥着电压转换的重要功能,其运行的安全性和经济性对电网有较大影响,而在变压器内外部不利因素影响下,变压器故障的发生严重威胁电网安全,只有依靠继电保护装置,才能达到安全可靠供电的要求。而且考虑到电力变压器成本因素,继电保护装置能够避免变压器更大的破坏,也具有较好的经济性作用。因此,针对变压器保护原理、常见故障以及基本保护配置等方面进行探讨。
1 变压器继电保护原理及系统构成
1.1 基本工作原理
变压器保护功能的实现,主要是通过监测变压器运行关键参数的变化情况,然后在所设定的保护规则下改变变压器运行状态,实现故障状态下的变压器保护。其前提是继电保护系统的良好工作状态。对于变压器有着多种保护模式,如瓦斯保护、差动保护等,其工作原理各不相同,但均是建立在变压器运行状态参数测量分析的基础上的,然后执行保护动作程序,来达到变压器保护的目的。
1.2 变压器继电保护系统构成
就变压器继电保护系统而言,其构成主要有三部分:一是信号采集部分,主要负责变压器运行参数的监测和收集,然后对收集到的运行数据予以上传处理;二是信号处理部分,根据设定好的处理程序,分析并处理所接收到的变压器监测数据,判断是否达到保护动作阈值范围;三是信号输出部分,主要是执行保护系统处理后的结果,发挥其变压器状态调节和保护的功能。通常对于不同保护来说,会采用不同类型的继电器,其原理及构成也有较大差异,但总体结构有很大相似性。
2 变压器常见故障类型
为深入研究变压器继电保护,首先要对其保护的对象,即变压器常见故障,进行深入研究。由于多数电力变压器属于油浸式变压器,其故障类型可大体分为变压器内部与外部故障。对于内部故障而言,常发生在变压器内部绕组,内部短路事故的发生甚至会造成变压器爆炸烧毁,有严重危害性,其故障象征主要表现在:一是内部温度加剧升高,变压器油的大量分解,会排出大量瓦斯;二是变压器各侧电流严重不平衡。而对于变压器外部故障来说,主要发生在绝缘套管、引出线等部分,其危害性相对小些,但也会有明显的短路象征。除变压器故障外,还会存在一些不正常的工作状态,常见的有:变压器过载运行;下级设备短路故障电流流过变压器;变压器冷却系统故障导致的油温上升;变压器铁芯过励磁故障等。这些问题也会对变压器正常运行构成威胁。
3 电力变压器继电保护配置分析
3.1 变压器瓦斯保护
当前,许多变压器均采用油浸式设计,变压器油发挥着冷却以及绝缘的作用,而瓦斯保护所针对的正是该类变压器。一般而言,当发生内部故障时,会因内部过电流及放电问题,而导致变压器油快速分解,会产生以瓦斯为主的气体,随着气体排放速度及数量增长,一旦触发瓦斯保护条件,便会自动跳开变压器各侧开关,达到瓦斯保护的目的。该保护的关键在于气体继电器的应用,通常会安装在变压器内部油枕同油箱的连接通道内,能够灵敏的感应瓦斯气体。当变压器内部故障不明显时,仅会分解出较少的气体,而且气体释放速度较慢,在其沿油枕方向移动的过程中,气体继电器会有所感应,若内部气体排放达一定量后,继电器会动作于信号,表现为轻瓦斯动作。而当发生严重内部短路故障时,变压器油会因温度升高而大量分解,气体继电器会快速响应,并导致重瓦斯动作,及时切断变压器电源,起到保护作用。瓦斯保护的优势在于能够有效的应对变压器内部故障,并且其动作具有灵敏、快速等特点,在电力变压器中属于主保护。
3.2 变压器过电流保护
该保护主要针对的是变压器本身无故障,在其外部故障影响下而导致变压器电流过大的情况,对变压器也有较好保护效果。一般来说,过流保护并不能作为主保护,而是当做变压器相邻设备的后备保护,能够在相邻设备保护失灵状况下对相间或者接地短路进行保护,既保护了变压器本体,也对相邻设备发挥保护作用。在实际过流保护设置中,通常会设计低电压启动的保护模式,也就是采用阻抗保护,并设计过电流的阈值及时限,这也是后备保护的基本原理。一旦变压器后备过流保护动作,通常会跳开其各侧开关,有效的切断故障电流,也断开了变压器及相邻设备的电源,有效阻止了故障恶化。
3.3 变压器差动保护
该类保护的基本原理是通过实时检测变压器各侧开关的电流情况,并进行比对分析,一旦各侧电流出现差额且超出设定限值,便会触发差动保护,会在很短时间内跳开各侧开关,这也是按变压器主保护进行配置的。差动保护所针对的是变压器各侧开关以内部分的故障情况,有很好的保护效果。各侧开关电流的检测主要依靠同极性串联的电流互感器设备,通过将各侧电流取差值,然后输入差动继电器,要求在正常工作状态下,差动继电器输入值为零,因而要合理设置互感器的变比及方向。当变压器内部故障时,会打破各侧电流的平衡,并产生较大的电流差值,触发差动继电器动作,进而自动控制断开各侧开关,进而发挥其保护作用。
结束语
综上所述,为保证变压器设备安全经济运行,要确保继电保护装置配置的合理性,充分发挥其对于变压器故障的灵敏性和可靠性,进而有效遏制变压器故障发展。对于继电保护及二次工作者来说,首先要对变压器继电保护原理及系统构成有所掌握,建立起坚实的理论知识基础,还要注意积累变压器故障处理经验,了解其常见故障类型及象征,以便使保护配置更加的合理。同时,对于变压器保护装置本身常见的二次回路、互感器等故障也要有所了解,进而提高变压器保护系统可靠性诊断的效率,更好的保障变压器安全运行。
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