浅析电力变压器继电保护原理及配置

韩鹏

（国网江苏省电力有限公司南京供电分公司，江苏 南京 210000）

在变压器当中，属于发电、变电和配电的重要设备，可以为电力系统的正常运行提供必要的能量，因此需要对继电保护装置进行严格的分析，从而减少电力变压器的故障现象和异常状态，为广大居民提供出安全可靠的电力能源。

一、变压器

变压器当中，包含器身、调压装置、油箱及冷却装置、保护装置以及绝缘套管这几个部分共同组成，其中器身包含铁芯、绕组、绝缘部件以及引线，在调压装置也就是分接开关，分为无励磁调压和有载调压两种方式。

在电网当中，变压器属于重要的电器设备，可以实现电网的安全稳定运行，对于用户的需求进行最大限度的满足，实现电力负荷灵活的调度，在变电站的运行过程当中，一般存在两台或者两台以上的变压器进行联合运行，一般都会利用分级绝缘的变压进行运行，其中中性点接地的方式需要根据实际情况来做出合理科学的选择。

二、变压器常见故障及原理

（一）常见故障

在变压器的使用过程当中，需要进行电力变压器的合理配置，因此需要对其常见的故障进行分析和研究。在现阶段当中，油浸式的变压器最为常见，此种变压器的故障类型主要为油箱的内部故障和外部故障两种类型，在内部故障当中，可以分为高低压侧绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路以及铁心的过热烧蚀等现象，产生此种类型的故障对变压器会产生相当严重的危害，所产生的电弧对于设备的绝缘性会造成严重的破坏作用，导致变压器绝缘油的气化现象，最终引起变压器的严重事故。因此在出现内部故障的过程当中，继电保护装置应该迅速切除。油箱的外部故障发生的概率相对较小，主要表现在高低压绝缘套管、绝缘套管当中的引线发生的相间短路、中性点直接接地侧的接地短路现象。

在变压器运行的过程当中，包含正常和故障状态、不正常运行状态，一般情况下主要表现形式包含短路引起的过电流现象、接地故障引起的过电流和过电压、变压器负荷引起的电流超大现象、绝缘油渗漏引起的油面降低、冷切装置故障引起的升温和变压器的过励磁等多种现象，在此种运行状态当中需要对其进行立刻采取措施。在变压器的工作当中，包含着故障和不正常的运行状态，需要根据变压器的容量以及电力系统当中所起到的作用来进行设置继电保护装置的选择。

（二）变压器保护工作原理

在电力变压器差动保护当中，对电力电压器的两侧电流值进行测量，对变压器的两侧流入和流出的电流向量之和来作为判断依据。在双侧测量的情况下对保护范围内外的故障可以实现精确的测量的同时，还可以实现对单侧测量无法实现全线速动的问题进行测量，如果保护区域出现故障的时候就可以进行故障的迅速切除。在变压器的瓦斯保护方面，主要是变压器油箱内部发生故障的情况下会产生短路电流和电弧的现象，在此种情况下对于油箱内部的绝缘油和其他部分的绝缘物质在局部方面就会在热力作用下分解产生气体，从下岛上进行流动到油箱上部的油枕当中。在变压器内部的故障严重的情况下，所产生的其他就会越多，其变压器内部故障在一定程度形成了变压器内部的瓦斯保护。其原理接线图如图1 所示。

在变压器油箱内部当中，如果在短路状态下发生微小故障的情况下，在轻度瓦斯动作就会产生报警信号，由此变压器内部就会出现严重的故障或者漏油现象，造成的油位快速下降，在出现瓦斯动作的状态下，会使得变压器两侧当中的断路器产生跳闸的现象。在瓦斯保护当中利用具有自保持电流线圈的继电器BCJ 来当作中间出口，从而实现在瓦斯继电器在双杆黄触点抖动的状态下，有效避免所造成的断路器的拒动现象。在换切片XS的基础上可以实现跳闸的回路和信号回路之间的灵活切换，可以对瓦斯保护的可靠性起到一个提升的作用。在瓦斯保护的反应当中，可以实现对油箱内部所发生的各种短路故障现象进行反应，并且其反应的动作灵敏，灵活度相对较高。在外部故障当中，瓦斯保护不能起到对应的保护作用，因此经常和电流的差动来配合使用，对变压器当中的各种出现的故障可以快速地进行保护，这两种共同组成了变压器内部的主保护动作。

三、电力变压器的保护配置

在变压器的保护装置当中，每一个环节都起到了关键作用，其产生的故障对于电力系统的整体安全性能和可靠性都会产生相当大的影响和威胁，因此需要在电力变压器的故障类型以及运行状态情况下实现合理的配置，其中性能良好、动作可靠的保护装置了可以分为以下几个方面：

在瓦斯保护方面，属于油箱内部的故障和油面的降低现象，在配置原则上需要利用0.8MVA 以及以上的油浸式变压器和0.4MVA 及以上的户内式的油浸变压器。

在纵联差动保护方式当中，属于绕组套管以及引出线的故障类型，在此种情况下，需要并联运行容量在6.3MVA 以上，单独运行的容量需要保持在10MVA 以上，发电厂的厂用工作变压器或者是重要的变压器进行设置。

在电流速断保护方面，属于变压器的绕组、套管以及引出线上所发生的故障，在此种情况下可以利用容量在10MVA 以下的变压器，过电流保护时限方面需要保持在0.5s以上。当变压器本身没有出现故障现象，在其下级的供电网络当中出现短路故障会在间接方式下导致变压器的电流过压现象，过电流的保护对变压器的保护效果是相对良好的，可以当作变压器的主保护失灵之后的近后备的同时，也可以当作变压的相邻元件的远后备保护。在电力变压器当中，属于系统的重要关键部位，其中容量的大小可以实现不同方式的电流保护，可以对多侧的电源进行保护，在这个过程当中需要注意其方向性。在变压器的过电流的保护装置当中，原理接线图如图2 所示，对任意一个相过的电流信号进行检测，可以实现保护延时动作，因此需要避开变压器两侧的断路器。

在过电流保护方面，属于外部短路时引起的变压器过电流，可以利用一般用于降压变压器，保护整定值应考虑在事故状态下可能出现的负荷过电流。

在复合电压起动的过电流保护方面，属于外部短路状态下引起的变压器过电流、相邻元器件产生的后备保护，此种情况下可以用于变压器过电流保护的灵敏性不满足要求的状态。

在负序电流的过电流保护方面，可以分为外部短路时引起的变压器过电流，此种情况主要用于大容量的生涯变压器和系统的联络变压器。

在阻抗保护方面，属于外部短路时引起的变压器过电流，可以利用升压变压器以及当采用复合电压、低电压启动的过流保护不能满足灵敏性以及选择性的要求时，可采用阻抗保护。

在零序电流保护方面，属于外部接地短路现象，此种可以利用变压器中性点接地运行来实现。

在过负荷保护方面，属于变压器过载运行的现象，可以利用0.4 MVA 以上的变压器，当数台变压器并列运行，或者单独运行并且作为其他负荷备用电源时，根据负荷配置情况装设。

在过励磁保护方面，主要是在过励磁范围内，保护则作用于信号，当超过了允许值时，则保护可动作于跳闸高压侧的电压应为不低于 500 kV 变压器，对由于频率降低或电压升高导致变压器励磁电流的升高，应该装设。

结语：综上所述，在电力系统当中，变压器起到了决定性的重要作用，在继电保护的选择配置过程当中，需要实现优化配置，将其灵敏性和可靠性发挥其最大价值，从而保证变压器运行过程当中的故障可以实现及时的发现并且解决，对于变压器的安全稳定运行提供必要的前提条件。