变压器保护的配置

【摘 要】变压器是电网中非常重要的电器设备之一，它的正常运行是对电力系统安全运行的保障。变压器的保护配置不仅满足在任何故障发生时，都不能烧毁变压器设备，使其事故的扩大，影响到电力系统的安全及稳定。

【关键词】变压器保护；保护配置；系统稳定

1 变压器的保护

1.1 变压器的主保护

电气数字控制系统中，由于性能可靠 ，计算速度快，反应灵敏，尤其是在电气数字式变压器的保护应用中，由于加入了中文液晶显示后内容更加丰富，数字接口多，数字开入量大等优点，使得数字式变压器保护设计问题得到空前发展。目前国内电力系统的变压器保护设有过电流保护和电流速断保护。容量在800 kVA以上油浸式变压器或车间变电所内400 kVA以上电力变压器还需装设气体继电保护以上保护均作用于断路器跳闸。对2台并联运行的电力变压器，单台容量400 kVA以上，或单台运行又兼作备用电源用的电力变压器，有可能过载时，还需装设有发信号的过负荷保护。国内先进的变压器保护采用双重保护，即1套变压器装置中至少应有2套以上不同原理的主保护（不包括瓦斯保护），作为变压器主保护的纵差保护技术与微机结合起来，使之变得更加稳定可靠。传统变压器保护设主保护和后备保护是因为当变压器内部故障而主保护拒动时限较长，即使切除了故障变压器，设备和系统也遭到严重破坏，因此不得不使用后备保护。在1套变压器保护装置中设置2套不同原理主保护，且2套主保护互为备用并不增加切除故障变压器的时限，使变压器损失最小，有利于电力系统的稳定。

1.2 变压器的激磁涌流

用数字控制技术将变压器参数的模拟量转换成数字量并加以控制，使系统运行速度更快。当电力线路不同的是 ，变压器在空载投入时，或突然恢复电压时会出现一个冲击性的激磁涌流，为避免速断保护的误动作，传统的方法是在现场试验，将速断保护整定后，将变压器空载试投若干次，检查速断保护是否误动作。当速断保护的一次动作电流比变压器额定电流大2～3倍时，速断保护一般能躲过激磁涌流，不会误动作。

1.3 监测变压器内部故障的意义

在变压器运行监控系统中，对变压器内部进行连续的监测，综合分析和判断 ，可以实现变压器内部故障的预测。变压器内部将要发生故障时，一定会伴随着绝缘老化、局部放电、局部过热等征兆。绝缘老化可以测量介质损失角来发现，当局部放电时，将伴随有啸叫和气体产生，前者利用高频通过接地线的耦合来判断故障类型，后者可通过瓦斯断电器和变压器化验分析确认。当变压器发生局部过热时，可通过置入变压器内部温度传感器测量。

1.4 变压器的接地保护

变压器接地保护是电气数字控制系统中较早解决的问题之一。变压器发生接地短路时，目前主要是靠零差保护作为保护。零差保护可用公用纵差保护TA。接线中增加了2只中间TA，由于微机式纵差保护的一次TA均使用星形接线，所以中间TA均为星形接线。零差继电器为高阻电流继电器。零差保护对变压器的接地短路有很高的灵敏度。如果不设零差保护，鉴于纵差保护的灵敏度问题必须设后备保护。一般一个变电站中装有多台变压器并且部分变压器中性点接地，部分变压器中性点不接地或经放电间隙接地，这就使设置变压器接地短路的后备保护及跳闸逻辑变得困难，且扩大停电范围，甚至可能造成整个变电站停电。

（1）中性点直接接地的变压器，用零序电流保护作后备，无选择性，需要选择性时再加设零序方向保护。

（2）中性点不接地的变压器，用零序电压保护作后备保护无选择性，当变电站发生接地故障时，要先跳开中性点不接地的变压器。若在变压器高压侧装设零序电流保护，采用零序电压闭锁零序电流保护可能会好一点。

（3）中性点装设放电间隙的变压器，与中性点不接地的变压器相同，采用零序电压闭锁零序电流保护所不同的是零序电流取自放电间隙。

1.5 相同短路保护

在强化变压器主保护的前提下 ，由于变压器内部故障几乎全部由主保护切除，因此变压器的后备保护可以简化，甚至不议。由于变压器低压侧 TA数量少，加之低压侧短路容量大使TA选择较困难等原因，目前变压器的后备保护大都设在高中压侧，而低压侧很简单。由于工频变化量继电器灵敏度等动作速度快，不受系统结构、运行方式、故障方式和测量回路暂态的影响，所以研制工频变化量复合电压闭锁方向过流保护作为变压器的后备保护更适用，它能够比较好地解决低压侧线路保护的灵敏度问题。

2 配网保护

现电厂110 kV高压变电站，已经应用数字式配电自动保护装置，如深圳南京自动化所研制的BP-2A型微机母线保护装置，采用逻辑判定方式，灵敏性和可靠性大大提高。目前，10 kV母线很少加母线保护，其保护要靠变压器后备保护承担，比较简单，而变压器的后备保护不可能作为10 kV线路的后备保护。当10 kV线路发生故障而保护拒动或断路器失灵时，这条故障线路不可能被及时切除，极有可能造成烧毁开关柜，交直流短路，烧坏变压器，波及电网事故扩大。所以我们要重视变压器的后备保护和配网的保护，完善配网中母线和线路的继电保护 。

3 断路器保护

新一代数字保护系统，强调了对断路器远传、记忆各种操作或故障信息等功能。20世纪70年代，断路器失灵保护引入超高压系统，目的在于当断路器失灵无法切除故障元件时，由断路器失灵保护跳故障元件相邻元件的断路器，以便把故障元件从电力系统中解列出来。断路器失灵可能的原因有：（1）断路器跳闸线圈的跳闸指令失灵；（2）由于电气的、机械的、气体的、液压的等原因，导致断路器机械失灵；（3）由于超出断路器性能范围的不正确操作导致断路器电流脱扣机构失灵。

我国在高压系统中也普遍使用断路器失灵保护而国外断路器失灵保护称之为断路器保护，并对电力系统中的断路器均加设断路器保护。

一般来讲，断路器保护应主要具备如下功能：

（1）一套过流保护作为所属元件相间和接地短路的后备，独立运行，不经失灵启动。整定计算时与所属元件的保护配合 ，仍跳断路器本身。

（2）一套过流保护作为断路器失灵保护，必经失灵启动。可由断路器所属元件的保护启动，亦可由（1）套保护启动 ，或其它需要启动失灵保护的指令启动。这套过流保护应有较高的灵敏度，可选择区分单相故障和多相故障，每相应有独立的高精度的时间元件和独立出口，为满足适应性保护应有足够的输入输出并可组态。

4 结束语

在电气数字控制系统中，变压器的保护问题多年来是电气设计者研究的首要问题。近年来由于微机技术的广泛应用，使得变压器保护问题得到深层次的解决，既解决了短时间内切除故障变压器，又避免了变压器严重损害，同时使电力系统的影响最小。

参考文献：

[1]王维俭.电器设备继电保护原理与应用[M].北京：中国电力出版社，2004.

[2]吴运祥.重视并应用好变压器后备保护继电器[M].北京：水利电力出版社，2000.