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摘 要随着人们对电力需求的增加,对电力系统安全、可靠、实用、稳定性能的要求越来越高.但电力变压器运行中出现的各种故障,威胁了电力系统的安全持续运行,因而,必须加强电力变压器的继电保护功能,保障人们的用电安全.
关 键 词电力系统；电力变压器；继电保护
中图分类号TV文献标识码A文章编号1673-9671-(2012)081-0155-01
在电力系统中,电力变压器是输配电力不可缺少的组成部分,在机床电器、机械电子设备等中得到了广泛应用.但是,电力变压器在运行的过程中,由于器件老化等问题导致设备出现故障,从而影响了电力系统的安全持续运行,尤其是大容量变压器出现故障,可能导致整个电力系统严重瘫痪.因而,随着电力系统的飞速发展,人民生活质量的不断提高,对电力变压器的继电保护要求也越来越高.如何加强电力变压器继电保护功能,确保电力系统安全稳定的运行是目前被广泛关注的问题.本文就电力变压器的继电保护进行研究探讨.
1电力变压器的常见故障及非正常运行状态
电力变压器常见的故障主要有两种：内部故障和外部故障.
内部故障是指在故障发生在变压器油箱内,包括绕组的相间短路、单相接地短路、匝间短路以及铁芯的绕损等.内部故障造成的危害特别大,由于短路电流产生的电弧,不仅会烧坏铁芯,破坏绕组的绝缘保护,而且可能提高变压器油和绝缘材料受热,使得变压器内部产生大量的气体,如果不得到及时处理,可能导致变压器油箱爆炸.
外部故障是指在故障发生在油箱外部,包括引出线相接短路和接地短路.
电力变压器的非正常状态是指在电力变压器带病运行的状态.非正常运行状态会使绕组、铁芯和其他金属构件过热,从而导致变压器绝缘.因此,继电保护装置应及时切断故障电路,避免造成更大的损坏.
2继电保护的特点
2.1可靠性高
继电保护由于配置合理、质量技术性能优良及正常的运行维护与管理,因而具有较高的可靠性.在继电保护系统中,信息管理技术运用了方法库与数据仓库,有利于系统的维护和升级.在运行过程中,与传统的分散式传输不同,信息管理系统运用了集中运输的方式,即集中于网络中心的数据库和规则库,即使某个客户的工作站出现故障,对整个信息系统的正常运行不会造成影响,从而保障了保护系统安全、可靠性能.如图1所示.
k1点短路时,应先由保护3动作跳闸,将故障线路CD切除,而变电所A、B、C继续供电,而不是由保护1或2首先动作跳闸,中断变电所B、C、D的供电,造成大面积停电.
2.2实用性强
当系统运行时会出现一些实际问题,继电保护通过对二次部分中各类数据之间的使用和共享,能够将实际问题有效解决.继电保护还能分析系统、统计数据,操作简单,实用性强,使继电保护的运行得到有效地保障.
2.3实现远程监控
微机保护装置存在串行通信,能够与远方的变电站微机监控系统实现相互通信,使整个微机保护都实现了远程监控功能,从而节省了人力,更加保障了无人变电站的继电保护系统的安全运行.
3电力变压器的继电保护保护措施
根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的相关规定,继电保护装置的配置应遵循以下几个原则：1）应装设轻瓦斯和重瓦斯保护,用以分别瞬时动作于信号和断开各侧断路器；2）应装设瞬时动作于电流速断保护或断开各侧断路器纵联差动保护；3）根据实际需求采用过电流保护或阻抗保护等作为备用保护；4）装设零序电压保护、零序电流保护及过负荷保护,以带时限动作于跳闸和信号等.本文接下来将对电力变压器的几种电力保护措施进行详细阐述.
3.1瓦斯保护
瓦斯保护又称为气体继电保护,主要反映内部故障和油面情况,是变压器的主要保护措施.在正常运行时,瓦斯保护的上下油杯留有一定的空隙,使油杯在平衡锤的作用下,轻瓦斯触点与重瓦斯触点是分开的.当变压器油箱内部出现问题时,变压器油及其他绝缘材料在故障点电流和电弧的作用下迅速发热并产生气体；当故障较为严重时,油箱内存在大量的气体,气体流和油流迅速穿过联通管,进而冲向油枕的上部,由于压强增大,导致继电器内部的油面降低,两个触点接触,就会起动瓦斯保护,使继电器跳闸.
瓦斯保护动作后,可进一步观察油箱内情况,并加以分析,判断是何种故障.瓦斯保护的优点在于具有可靠性、灵敏性及速动性,局限性在于只能反映出油箱内部故障,并且受外界的影响因素大,需要设置过电流保护等后备保护.
3.2差动保护
差动保护主要通过对变压器高、低压侧的电流大小和相位进行比较,从而对变压器内部引出线与绝缘套管的相间短路故障以及变压器内的匝间保护实现保护功能.差动保护的保护区位于变压器一次、二次侧所装的电流互感器之间.差动保护主要有两种形式：纵联差动和横联差动,其中,纵联差动主要用于保护单回路,而横联差动主要用于保护双回路.
变压器在正常运行时,差动继电器中的电流与两侧电流互感器的二次电流之差相等,因而,差动继电器和继电保护都不会启动.当变压器内部某处发生故障时,故障点短路不等于或者大于继电器的动作电流,继电器就会出现动作,跳变压器各侧断路器将故障切除,同时自动发出动作信号.差动保护的优点在于能反映出变压器内部故障和外部故障,能够单独作用,无延时地将区内各种故障予以切除.因而,差动保护作为变压器的主保护,具有一定的优越性,广泛应用于各种电气主设备和线路的保护设备.
3.3过电流保护
过电流保护主要用于后备保护,对瓦斯保护或者差动保护起援助性的作用,主要反应外部相间短路引起的过电流.根据系统短路电流和变压器容量、变压器型号的不同,所采用的过电流保护方式也不同,例如：复合电压起动、负序电流及单相式低电压起动.而为了使得电力变压器实现一定的灵敏性和选择性,我们还可以根据变压器的实际情况采用阻抗.
3.4过励磁保护
当电力变压器的高压侧达到500kV时,其额定磁密接近于饱和状态,频率降低或电压升高时都有可能引起变压器过励磁.运用过励磁保护,就可以有效防止出现过励磁导致的过电流,可以有效避免变压器绝缘老化、劣化,对于延长变压器的使用寿命具有一定的作用.
3.5过负荷保护
过负荷保护主要运用于正常运行时的过负荷情况.尤其是对于400kVA及以上的变压器,需要考虑过负荷可能的情况装设过负荷保护装置,通常动作于信号.一般情况下,变压器的过负荷通常都是三相对称的,因而,只要在一相上接入过负荷保护,并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护.过负荷保护装置要装设在主电源侧.
4结论
变压器作为电力系统中重要的组成部分,合理科学地进行继电保护装置的设置,有利于节省维护、检修的费用,避免安全事故的发生,保障电力系统的安全稳定的运行.本文主要电力变压器的继电保护进行研究,在分析电力变压器的常见故障与非正常运行状态的基础上,对几种继电保护进行了详细研究,以期提升电力变压器的继电保护技术,使变压器不受各种因素的影响,保障电力系统安全稳定的运行.