继电保护技术在变压器故障解决中的应用浅析

白绪超　池慧勇

摘要：变压器作为电力系统运行的重要组成设备，在其运行过程中可能受到外部或者内部各种因素的影响而产生故障，损毁变压器甚至造成大范围停电、起火等严重后果。继电保护是通过油温、电压、电流等相关参数的改变判断变压器是否发生故障进而做出保护动作的技术。文章分析了变压器继电保护配置、主变保护故障及继电保护措施。

关键词：继电保护；变压器；电力故障；电力系统；电力设备 文献标识码：A

中图分类号：TM774 文章编号：1009-2374（2016）28-0052-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2016.28.026

变压器的可靠、稳定运行关系到整个电力系统的正常运行，继电保护装置的作用是及时发现变压器故障并采取快速的保护动作，避免变压器损坏，将故障损失最小化。而继电保护技术在实际应用中可能会出现拒动、误动的情况，继而对变压器造成损害，因此还需要配合辅助方法，及时消除主变保护故障。

1 变压器设备的继电保护配置

1.1 过负荷保护和过电流保护

过负荷故障指的是因超定额负荷引起的故障，出现过负荷故障时如果三相对称仍可继续运行比较短的一段时间，在这段时间内继电保护会检测到故障信号并发出警报，同时做出过负荷保护反应。在装配过负荷保护时需按变压器实际型号和负荷状况选择安装方式，对于双绕组变压器，降压式需安装于高压侧，升压式需安装于发电机一侧，而三绕组变压器（直接带负荷）还需配置负荷检测以及电流互感装置。过电流指的是超载流量引起的短路、过载故障。

1.2 瓦斯保护

瓦斯保护是以气体反应状态进行的继电保护，多应用于大中型的油浸式变压器继电保护中，包括重瓦斯保护和轻瓦斯保护两种。前者在二次回路故障或者油面骤然急剧下降状态自动跳闸保护装置，后者则在发现故障瞬间发出警报。瓦斯保护具有高灵敏度、低成本的优点，不过该保护装置只能用于变压器内部的故障保护反应，不能对外部故障做出保护反应。

1.3 差动保护

差动保护是以基尔霍夫电流定律为工作原理，保护设备若发生短路，则被保护设备中电力出入值会存在电流差，当电流差超出差动保护装置系统预设的定值时就会启动保护装置，做出保护动作。差动保护分为横差保护和纵差保护两种形式，前者设计原理为循环电流原理，依照设备电流过差判断故障，如电流过差为0则无需启动保护，如出现电流分流等故障则电流过差会增大，超出定值时立刻启动保护将变压器与电网系统断开，从而控制故障的影响范围；后者主要用于变压器设备内部的绕组保护反应，包括绝缘保护管套的单相接地、中性点接地和相间短路等故障。

1.4 后备保护

后备保护指的是主保护装置的备用保护装置，主保护在电力回路发生故障时会在故障瞬间断开回路元件，但是当主保护受到其他原因的影响没有瞬间做出保护，另外一个保护即后备保护就会在接下来较短的时间内断开故障回路，做出保护反应。

2 主变保护故障及继电保护措施

2.1 盲区故障的产生

2.1.1 运行过程产生的盲区故障：比如电流互感装置和低压侧短路器间产生故障，这一过程低压侧母线的电流会增大，电压降低，此时低压侧保护装置会在短时间内启动主变保护断路器，恢复低压侧母线的电压。但是故障处这时还未隔离，电流从高压侧母线经由主变输送至故障点时高压侧电压不能正常开放，因为高压侧虽然电路较高，但仍无法对抗主变阻抗，因此无法快速有效地将故障点切除，进而导致故障保护盲区。

2.1.2 操作过程产生的盲区故障：变压器实际运行过程中，是在断开低压侧断路装置的基础上展开相关检修与操作的，高压侧的断路装置闭合时冲击主变至其恢复正常，然后再将低压侧的断路装置闭合，继而输出电流。若是在冲击主变的过程中，低压侧电流互感装置、断路装置间出现遗漏检修器具、地刀未拉开等故障，且差动保护未能做出保护，主变阻抗较高由导致高压侧的电压不能动作开放，即使低压侧电压处于正常状态也无法在并联启动状态下打开回路过电流保护，因此不能快速有效地将故障切除，形成故障保护盲区，造成主变的损毁。

2.2 消除盲区故障的继电保护措施

2.2.1 对中低压侧的后备保护逻辑做出改进：对于双绕变压器，其中低压测后备保护逻辑与，若低测压中低压测的断路装置断开，且电流超出定值，则高压侧的断路装置会在规定时间内跳开，如图1所示。而在三绕变压器中，其中低压测后备保护逻辑与通过双绕变压器大致相似，当中低压测的断路装置断开且电流超出定值时，低、中、高压测的断路装置均会在规定时间内跳开，如图2所示。依照上述逻辑可根据中低压测断路装置跳开位置和电流大小判断出电流互感装置和中低压侧断路装置间的故障，解决故障，防止二次短路造成主变损毁。

2.2.2 对高压侧后备保护逻辑做出改进：对于双绕变压器，其高压测后备保护逻辑是，当低压侧的断路装置断开且高压侧的电流超出定值时，高压侧的断路装置会在规定时间内跳开。而对于三绕变压器，其高压侧的后备保护逻辑是，当低压侧或中压侧的断路装置断开且高压侧的电流超出定值时，低、中、压侧的断路装置均在规定的时间内跳开。

2.2.3 实际应用操作中，可能会因运行方式不一样而导致保护设备误动，对此还需采取针对性的辅助措施。对于双绕变压器，当低压侧的短路开关装置处于检修或者冷备状态，而主变和高压侧的断路装置继续运行时，可在低压侧的断路装置处装置一块输入压板，防止低压侧的断路装置方位变动而导致高压侧的继电保护出现频繁误动的情况。对于三绕变压器，还应充分考虑低、中、高各侧断路装置的预热情况，需密切配合保护动作的时限要求，然后采用接线和改进保护逻辑的措施防止出现高压侧因为中、低压测发生短路而造成过电流启动。

3 结语

在电力系统的安全稳定运行中，变压器起着至关重要的作用，但是后者受到环境条件、污垢淤积、绝缘保护损坏、设备老化等外部或内部因素的影響，存在一定的故障风险，而继电保护可将变压器故障风险及损失控制在最小的范围内。对此应深入研究了解变压器中的继电保护装置及其保护技术，充分发挥继电保护技术的作用，提高变压器和电力系统运行的安全、稳定和可靠。

参考文献

[1] 林亦鹏.探析变压器故障解决中继电保护技术的应用[J].科技与创新，2014，（13）.

[2] 张珂.电力系统继电保护技术应用现状分析[J].中国高新技术企业，2015，（22）.

[3] 张继军.继电保护技术在变压器故障解决中的应用

[J].自动化应用，2015，（12）.

[4] 龙波，艾昶恩，曹扬.变压器继电保护技术及配置方案研究[J].仪器仪表用户，2015，（5）.

作者简介：白绪超（1988-），男，内蒙古京能康巴什热电有限公司助理工程师，研究方向：继电保护。

（责任编辑：蒋建华）