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電力變壓器是電力系統變配電的重要設備，它的故障對配電的穩定、可靠和系統的正常運行都有明顯且比較嚴重的影響，同時，電力變壓器也是非常昂貴的設備，由此，提供對電力變壓器的繼電保護尤為重要。變壓器通常需要的保護裝置有瓦斯保護、縱差動保護或電流速斷保護、相間短路的后備保護、接地保護、過負荷保護、過勵磁保護等等。下面就電力變壓器常用的典型保護做分析。
對于輸電線路高壓側為110 kV及以上的工廠總降壓的主變壓器來說，應裝設過流保護、速斷保護和瓦斯保護。過流保護作為電流速斷保護的后備保護，在有可能超過電力負荷時，也需裝設過負荷裝置。但是如果單臺運行的電力變壓器容量在10000千伏安及以上和并列運行的電力變壓器每臺容量在6300千伏安及以上時，則要求裝設縱聯差動裝置保護來取代電流速斷保護。由于主電源出口處繼電保護裝置動作時限為 2 s，則變壓器保護的過電流保護動作時限可整定為1.5 s。
1 裝設瓦斯保護
當變壓器油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。
2 裝設定時限過電流保護
2.3.2 過負荷保護動作時限
上述設計的電流及電壓回路、保護操作回路的繼電保護回路圖設計情況如下：
1）電流回路：A相第一個繞組頭端與尾端編號1A1，1A2，如果是第二個繞組則用2A1，2A2，其他同理。
2）電壓回路：母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，變電站高壓側母線電壓接線，如圖2。
①為了保證PT二次回路在莫端發生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關ZK替代保險。
②采用了PT刀閘輔助接點G來切換電壓。當PT停用時G打開，自動斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側向一次側反饋電壓造成人身和設備事故，N600不經過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良，PT二次側失去接地點。
③1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當加在其上的電壓超過一定數值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護接地點。
④傳統回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。
⑤因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯系，設計了電壓小母線1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面數值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。
⑥PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設在主控制室的輔助繼電器屏上。
3）保護操作回路：
繼電保護操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路構成該回路的主要部分，220 kV操作電壓回路也是應用同樣的原理設計形成的，傳統電氣保護的閥值、開關量進行邏輯計算后，提交給操作回路。對微機裝置進行保護。因此微機裝置保護僅僅是將傳統的操作回路小型化，板塊化。下面的操作回路見圖3。
1）當開關閉合時，DL1立即斷開，然后DL2閉合。HD、HWJ、TBJI繞組、TQ組成回路，點亮HD，HWJ開始操作，但是由于線圈的各個繞組有較大的電阻阻值，致使TQ上獲得的電壓不至于讓其執行跳開動作，保護跳閘出口時，TJ、TYJ、TBJI線圈、TQ直接連通，TQ上線圈電流變大，獲得較大電壓后開始工作，由于TBJI接點動作自保持，所以TBJI繞組線圈一直等待所有斷路器斷開后，TBJI才返回（即DL2斷開）。
2）二次保護合閘回路原理與二次保護跳閘回路相同。
3）在二次回路合閘繞組線圈上并聯了TBJV回路，這個保護回路是為了防止在線圈失去電壓跳閘過程中又有電壓合閘命令，由于短時間內的繁復跳合閘而損壞機構。例如合閘后繞組充放電的延遲效應，及容易造成合閘接點HJ或者KK的5，8粘連，當開關在跳閘過程中，使得TBJI閉合，HJ、TBJV繞組、TBJI接通，TBJV動作時TBJV繞組線圈自保持，相當于將合閘線圈短路了（同時TBJV閉觸點斷開，合閘繞組線圈被屏蔽）。這個回路叫防躍回路，防止開關跳躍的意思，簡稱防躍。
4）D1、D2兩個二極管的單相連通讓KKJ合閘后的繼電器開始工作，KKJ的工作通過手動合閘來完成，手動跳閘的目的是讓KKJ復歸，KKJ是電磁保持繼電器，動作后并不是自動返回的，所以KKJ又稱手動合閘繼電器，廣泛用于“備自投”、“重合閘”，“不對應”等的二次回路設計。
5）HYJ與TYJ是感壓型的跳合閘壓力繼電器，它一般接入斷路器機構的氣壓接點，根據SF6產生的氣體所造成的氣體壓力而動作，所在以SF6為絕緣介質的滅弧開關量中，若氣體發生泄露，那么當氣體壓力降到不能夠滅弧的時侯，接點J1和J2連通，將操作回路斷開，防止操作發生，造成火災隱患。在設計和施工中，值得注意的是當氣壓低閉鎖電氣操作時候，不能夠在現場直接用機械方法使開關斷開，氣壓低閉鎖是因為滅弧氣壓已不能滅弧，這個時候任何將開關斷開的方法都容易造成危險，容易讓滅弧室炸裂，造成設備損毀，正確的方法是先把負荷斷路器的負荷去掉之后，再手動把開關跳開，保證電氣的安全特性。
6）輔助的位置繼電器HWJ，TWJ，主要用于顯示二次回路當前開關的合跳閘位置和跳合閘線圈的工作狀況。例如，在運行時，只有TQ完好，TWJ才動作。
所有保護及安控裝置作用于該斷路器的出口接點都必須通過該斷路器的操作系統，不允許出口接點直接接入斷路器。
目前的保護裝置都已經采用微機式保護方式，但從電氣操作的靈敏性、快速性、安全性考量，機電式保護在許多電廠及變電站被廣泛的使用著。
參考文獻
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伴隨著我國電力工業的快速發展，電網的范圍也愈來愈廣泛，電網分布情況也是相當緊密：作為電力系統的主要部件―變壓器也不斷地遭到外界負荷的影響。電力變壓器在正常工作中，有時會突發各種類型的毛病，比如超高壓輸電建設，它的建設根本離不開大型的電力變壓器，一旦變壓器出現了故障，那么就會直接導致整個電力系統無法正常運轉。所以，想要使供電穩定有序，就要控制好電力變壓器繼電保護裝置的功能和作用以及可靠性，并且做出相應的嚴格設置。
1 電力變壓器的故障類型
電力系統運行中，電力變壓器作為重要的設備之一，一旦發生故障則會導致電力系統正常的運行受到影響。通常情況下，變壓器油箱內部和外部是電力變壓器故障易發地區。外部故障通常是由于繞組引出線和絕緣套管發生相間短路或是接地短路所導致的。而內部故障具有較大的危害性，由于短路和線損過程中會有電弧產生，同時油箱內油在受熱情況下會有較多氣體產生，氣體與電弧接觸極易導致爆炸的發生。所以一旦電力變壓器發生故障，則需要繼電保護裝置能夠快速的反應，準確的排除故障，避免危險的發生。
2 電力變壓器繼電保護裝置配置原則
繼電保護裝置在電力系統運行過程中發揮著極其重要的作用，一旦電力系統運行過程出現異常情況或是有故障發生，則斷電保護裝置則會在第一時間內進行動作，將故障部位或是線路進行快速的切斷，確保將故障控制在最小范圍內，減少由于故障而對電力系統運行所帶來的影響。所以加強對繼電保護裝置進行配置是十分必要的，具體配置原則包括以下幾個方面。
2.1 根據變壓器的運行情況來采取保護裝置
對于6.3MV?A及以上的常用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MV?A及以上廠備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MV?A及以上用電流速斷保護靈敏性不滿足要求的變壓器，應裝設差動保護裝置。對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護裝置。
2.2 變壓器需要安裝瓦斯保護裝置
變壓器故障時危害最大的即是油箱內部故障，往往是由于匝間短路或是絕緣受到破壞而導致的電弧電阻的接地短路，在這種情況下，故障點則會受到電流和電弧的雙重作用，從而導致變壓器油與其他絕緣材料在相互作用下會有大量的氣體分解出來，而這部分氣體會流向油枕的位置，一旦故障點擴大，則會導致油迅速膨脹，從而對油枕上部帶來強烈的沖擊，在這種情況下，需要對變壓器進行瓦斯保護裝置的安裝。
2.3 采取過電流保護
在對變壓器采取過電流保護時有許多種保護選擇，具體選擇時則需要在外部相間短路引發變壓器過電流采取必要的保護，采取哪種過電流保護作為后備保護，則需要根據變壓器運行情況、容量及靈敏度的不同來進行。
3 電力變壓器繼電保護裝置設計方案
3.1 差動保護設計
變壓器差動保護動作電流設計原則是將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”，當變壓器正常運行時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器（CT）的二次電流之差，它近于0，差動繼電器不動作，保護也不會動作。即在電流互感器二次回路端線且變壓器處于最大符合時，差動保護不應動作。由于高性能計算機芯片的出現，在變壓器1套保護裝置中包含主保護、各側全部后備保護的2套主變壓器微機型保護裝置已開發，并得到廣泛應用。因此，為反應電力變壓器引出線、套管及內部短路故障，對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護，達到反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器的目的。雙重差動保護裝置的設計中，當變壓器正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差接近于0（實際為由多種原因引起的不平衡電流，由于不平衡電流小，因此接近于0）差動保護不動作，保護也不會動作。當變壓器內部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之和為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號，起到保護作用。
3.2 瓦斯保護
變壓器瓦斯保護的設置可以有效的實現對變壓器油箱內的故障情況進行反應，所以對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器則需要進行瓦斯保護裝置的安裝，實現對變壓器的保護，雖然瓦斯保護可以對于油箱內的一切故障都可以有效的反映出來，但卻無法對油箱外部的電路故障進行反應，而且一旦外部干擾因素較嚴重，則瓦斯保護也不能正確的動作，所以為了確保變壓器的安全，則瓦斯保護裝置需要配合其他保護裝置一起來實現對變壓器裝置的保護作用。
3.3 過電流保護設計
過電流保護是變壓器繞組過電流及差動保護和瓦斯保護的后備保護，所以必須進行裝設，其設計時是需要按照變壓器啟動電流按照最大的負荷電流來進行整定，作為一種保護裝置，其主要在各側母線故障時能夠有效的發揮作用。
3.3.1 低壓變壓器過電流保護設計
變壓器低壓側一般采用三相式三卷變壓器，高、中壓側的阻抗保護很可能對壓側短路起不到保護作用，不能滿足作為相鄰元件后備保護的要求，這時可以同時在其高、中壓側均裝設復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護。
3.3.2 高壓變壓器的保護設計
過電流保護裝置通常可以設置在變壓器低壓側斷路器和高壓側短路器上，這樣可以有效的保證高壓側的過電流保護對低壓側母線規定的靈敏系數的實現。在這種情況下，一旦低壓側母線保護停運或是故障，則過電流保護裝置則會成為低壓側母線的主保護和后備保護。但對于非金屬性短路發生時，由于無法達到要求的靈敏度，而且整定也會延時，在這種情況下，則需要設置反時限過流保護，保護變壓器具有良好的熱穩定性。同時還需要在低壓側或是低壓側的中性線上進行零序電流保護的裝設，動作電流設計不宜超過變壓器額定電流的百分之二十五。
3.3.3 負序過電流保護設計
斷路器在進行合閘時，其三相在合閘的時間上并不是一致的，是分開進行的，這樣就會在電力系統起動時有較大的負序電流產生，負序電流主要是由于起動時大電流、過流過程導致的電流互感器不平衡及相鄰設備相間短路故障所導致的，為了有效的防治這種情況珠發生，則需要利用延時來避開。這就需要在負序過電流保護設計時，要將其動作時間設置大于其相鄰設備的速斷保護動作時間與斷路器的分閘時間之和，當作為相間短路后備保護時，動作時間也在大于相鄰設備及本設備的相間后備保護動作時間。
4 結束語
總而言之，繼電保護裝置運行的可靠性，需要防止拒動和誤動作，由于電力系統中各種電氣設備都是由電氣線路聯系在一起的，任何一個設備出現故障都會對整個系統的運行帶來影響，所以需要準確地對繼電保護裝置進行設置，并對其各項相關定值進行整定，確保其能夠在故障發生的第一時間內準確動作，確保系統運行的安全，確保電廠能夠正常、可靠的運行，為人們提供良好、穩定的電能供應。
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一、電力變壓器運行中常見的故障分析
電力變壓器的故障通常可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種[2]：
首先是油箱內部出現的故障，油箱長時間的處于工作狀態，而且由于處于內部，維護人員難以經常觀察到里面的情況，因此油箱內部的一些線圈，銅導線等會出現老化的現象，從而影響了油箱內部元件的正常工作狀態，導致出現問題，另一方面，由于各種原因導致的內部結構短路，同時芯體作為油箱的一個重要組成部分，如果由于機械震蕩，結構松散等原因出現問題而不能正常的工作，也會影響工作。由于電阻力的存在，油箱在長時間的通電工作中，會產生大量的熱量，需要及時的傳達到外界的環境中去，如果長時間的蓄積在內部，熱量可能會傳導至變壓器的絕緣油中，這樣極易造成油的分解與氧化，造成故障。
油箱外部出現的常見故障，油箱的引出線與絕緣套管出現問題，從而造成了相間或者是接地短路，導致出現問題，此外，如果電力變壓器超出了規定的工作范圍，也極容易造成各種問題需要加強警惕。
二、繼電保護的工作原理
在現實的電力故障中，往往是一小部分地區出現問題，繼而帶動大部分地區的大面積停電，而這一小部分地區的電力故障，一般都是少部分的電力設備出現問題導致的，而局部的故障如果不能夠及時的排出，就會廣泛的影響其它設備和地區的電力正常運轉，而繼電保護裝置則可以及時的自動將出現問題的設備從整個供電系統中刪除，防止故障和損失的擴大和蔓延。當電力系統發生故障時，電流和電壓會發生變化，安裝的元件可以根據這些電力參數的變化進行比較，檢測出出現故障的設備與正常設備的種種差別，從而判斷故障部分。
三、電力變壓器繼電保護的設計方案
電力變壓器在整個電力系統中的作用非常重要，因此它的穩定運行，直接關系到電網的安全，針對變壓器經常出現的故障，繼電保護裝置可以有效的檢測到電力變壓器的運轉狀態，及時的將出現的問題反饋給相關的維修人員，在有重大的故障時，及時的切除問題設備，保障電力系統的安全穩定。
1.瓦斯保護裝置
前面講到，電力變壓器常見的故障分為油箱內部故障和外部故障，瓦斯保護裝置就是針對油箱內部問題進行檢測和保護的設備。瓦斯保護裝置主要的工作部分是氣體變壓器，當油箱的內部由于各種原因出現內部溫度過高時，它可以保證油箱內部的溫度保持正常，及時的排出多余的高溫熱量，瓦斯保護裝置分為兩種，輕瓦斯保護和重瓦斯保護，輕瓦斯保護的主要作用體現在它能夠及時的檢測內部氣體的各種狀況，并傳達給工作人員，幫助其判斷出現的問題；重瓦斯保護主要體現在油箱內部出現重大問題時，可在發出故障信號的同時，可以傳出信號，直接的切斷電閘，保護電力變壓器，等待維修人員排除故障。
2.差動保護
差動保護以比較變壓器高壓側、低壓側的電流大小和相位來實現作為構建原理。[3]如果電力變壓器發生了故障，差動繼電器內部的電流就會增大，約等于兩側電流互感器的二次電流之和差，此時，差動保護裝置就會發出故障的信號，切斷電力動保護裝置在電力變壓器繼電保護中運用十分的廣泛，差動保護裝置具有靈敏度較高，結構簡單，可靠性強等優點，在實際的使用中用途較廣泛。
3.過電流保護
瓦斯保護裝置的主要工作是針對油箱的內部狀態，如果是油箱外部出現了問題，那么瓦斯保護裝置就無能為力了，而過電流保護則可以檢測到油箱外部出現的故障問題，可以成為瓦斯保護與差動保護的另一個后備保險裝置，在外部的出線與絕緣套管出現問題導致短路，出現電流過大時做出檢測，電流檢測裝置如果檢測到不正常的電流數值時，就會發出故障信號，幫助維修人員及時處理問題，排除隱患。
4.速斷保護
速斷保護按照被保護設備的短路電流整定，當短路電流超過整定值時，則保護裝置便會發出信號動作，指揮斷路器跳閘，電流速斷保護一般沒有時限，為避免失去選擇性，不能保護線路全長，因此存在保護的死區。為克服此缺陷，常采用略帶時限的電流速斷保護以保護線路全長。時限速斷的保護范圍不僅包括線路全長，而深入到相鄰線路的無時限保護的一部分，其動作時限比相鄰線路的無時限保護大一個級差。
結語
電力變壓器是現代電力系統的重要組成部分，如果它出現故障，將會極大的影響電力系統的正常運轉，電力變壓器的常見問題主要分為油箱內部問題和外部的問題，繼電保護設備可以有效的保護變壓器，根據不同的工作原理，可以分為瓦斯保護，差動保護，過電流保護，速斷保護四種方式，這幾種方式都有各自的優點和缺點，在設計使用時應該全面地考慮，揚長避短，從而充分保護好變壓器的安全運行，保證電力系統的的安全運行。
參考文獻
篇4
Keywords: power system relay protection device of power transformer;
中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A 文章編號：
1、前言
隨著我國電力工業的迅猛發展,電網的規模也逐漸擴大,電網的密集度也在不斷提高。作為電力系統的主要部件—變壓器也時刻受到外界負荷的影響。電力變壓器正常運行中,可能會發生各類型的故障,例如超高壓輸電建設,越來越離不開大型的電力變壓器,它的故障也直接影響著整個電力系統的安全連續運行。因此,為了保證供電的可靠性和連續性,必須對電力變壓器繼電保護裝置的性能和動作可靠性做出相應的嚴格設置。
2、電力變壓器的故障類型及不正常狀態
電力變壓器的故障通常可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種。油箱內部故障主要是指發生在變壓器油箱內包括高壓側或低壓側繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及鐵芯的繞損等。變壓器內部故障非常危險，因為故障時產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體， 有可能引起變壓器油箱的爆炸，所以繼電保護應快速切除這些故障。油箱外部故障最常見的主要是變壓器繞組引出線和絕緣套管上發生的相間短路和接地短路(直接接地系統側)。變壓器的不正常運行狀態主要有：變壓器外部相問短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；負荷超過額定容量引起的過負荷；油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統故障引起的溫度升高。此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度，在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發生變壓器的過勵磁故障。這些不正常的運行狀態會使繞組、鐵芯和其他金屬構件過熱，威脅變壓器絕緣。
3、電力變壓器器繼電保護設計方案
3.1瓦斯保護設計
如果變壓器內部發生嚴重漏油或匝間短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時，往往差動保護及其他保護均不能動作，而瓦斯保護卻能動作。瓦斯保護主要由氣體繼電器來實現，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導油管中。瓦斯保護分為兩種：一種是輕瓦斯保護動作于信號，根據氣體的數量、顏色、化學成分和可燃性等，判斷保護的原因和故障性質，運行人員能夠迅速發現故障并及時處理；另一種是重瓦斯保護動作于斷路器跳閘，監視氣體發生的速度，分析氣體的各種特征及成分，可以間接地推測故障發生原因、部位和嚴重程度，在變壓器出現突然性嚴重故障時自動報警或切斷電源。
3.2過電流保護設計
為反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備保護，變壓器應裝設過電流保護。過電流保護通常是指變壓器啟動電流按躲開最大負荷電流來整定的一種保護裝置。它主要在其各側母線故障時起作用，特別是中、低壓側母線的故障。主要分為以下3 種情況：
1）低壓變壓器過電流保護設計
變壓器低壓側一般采用三相式三卷變壓器，高、中壓側的阻抗保護很可能對壓側短路起不到保護作用，不能滿足作為相鄰元件后備保護的要求，這時可以同時在其高、中壓側均裝設復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護。復合電壓閉鎖過流保護裝置的電流元應按大于變壓器的額定電流整定，即I=K1/K2×I0 式中，K1 為可靠系數，取1.2～1.3 ；K2 為返回系數，取0.85 ；I0 為變壓器的額定電流。同時，為了正確反映各側的不對稱短路殘壓，此裝置還應安裝一套低電壓鎖閉元件。電壓元件的動作電壓應低于運行中可能出現的最低工作電壓，如大容量電動機啟動引起的電壓降低等，其計算如下：U=U0/K1×K2, 式中，U0 為校驗點故障時，電壓繼電器裝設母線上的最大殘壓；K1 為可靠系數，取1.2～1.25 ；K2 為返回系數，取1.15～1.2。__
2）高壓變壓器的保護設計
如果變壓器高壓側的過電流保護對低壓側母線有規定的靈敏系數時，則在變壓器低壓側斷路器與高壓側短路器上可配置過電流保護裝置，當低壓側母差保護校驗停運或故障拒動及開關與TA間故障時，此裝置成為低壓側母線的主保護及后備保護。但是，如果短路為非金屬性的，經弧光短路時，阻抗保護可能靈敏度不足或整定延時長于2.0s。因此，最好在高壓側設一個保護變壓器熱穩定的反時限過流保護，其整定值應由變壓器的熱穩定要求決定。同時，在低壓側另安裝保護或在低壓側中性線上裝設零序電流保護，跳高壓側短路器，其動作電流可按中性線不平衡電流不超過變壓器額定電流的25%。
3）負序過電流保護設計
當相間后備保護按遠后備原則配置時，應躲過被保護變壓器所連接相鄰線路發生一相斷線時流過保護安裝處的負序電流，并與相鄰線路零序電流保護的后備段在靈敏度上配合，以防止負序過電流保護非選擇性動作。設計時在各種兩相短路情況下，測量反時限、定時限和負序過過負荷報警回路動作電流的離散值。測量反時限、定時限和負序過負荷報警回路的動作電流范圍，刻度誤差和返回系數。當負序保護作為發信號用時，由于斷路合閘時的三相非同時，電力系統起動過程中的大電流、過流過程引起電流互感器的不平衡以及相鄰近設備發生相間短路故障時都會引起較大的負序電流，可用延時來躲過。因此，動作時間應大于相鄰設備的速斷保護動作時間與斷路器的分閘時間之和。當負序保護作為相間短路保護的后備保護時，即投跳閘時，動作時間應大于相鄰設備及本設備的相間后備保護的動作時間。
4、電力變壓器保護的應用
4.1變壓器的差動保護
差動保護的構成原理主要是利用比較變壓器高、低壓側的電流大小和相位來實現的。將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”，圖1 示出了適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比；對于Y，dl1 的電力變壓器，同時再考慮采用“相位補償接線”，即變壓器星形側的電流互感器接成三角形，變壓器三角形側的電流互感器接成星形。當變壓器正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差接近于零(實際為由多種原因引起的不平衡電流，由于不平衡電流小)差動保護不動作，保護也不會動作。當變壓器內部(包括變壓器與電流互感器之間的引線)任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之和為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號。
圖1 雙繞組變壓器差動保護單相原理接線圖
差動保護在繼電保護的發展過程中， 有著獨特而無法替代的地位，其靈敏度高，選擇性好，實現簡單，不但能夠正確區分區內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時地切除區內各種故障,因此差動保護被廣泛應用于各種電氣主設備和線路的保護中，作為電氣主設備的主保護，具有獨特的優點。
4.2變壓器的瓦斯保護
當變壓器油箱內部發生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體， 因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體， 此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部，迫使繼電器內油面降低，引起瓦斯信號動作。當變壓器發生穿越性短路故障，在穿越性故障電流作用下，油隙問的油流速度加快， 當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作，對此必須采取相應的措施。
4.3 變壓器的后備過流保護
篇5
繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側的單相接地短路；繞組的匝間短路；外部短路引起的過電流；中性點直接接地系統中外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；過負荷；油面降低；變壓器溫度過高或油箱壓力升高或冷卻系統故障。
2.電力變壓器繼電保護裝置的配置原則
（1）針對變壓器內部的各種短路及油面下降應裝設瓦斯保護，其中輕瓦斯瞬時動作于信號，重瓦斯瞬時動作于斷開各側斷路器。
（2）應裝設反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器。
（3）對由外部相間短路引起的變壓器過電流，根據變壓器容量和運行情況的不同以及對變壓器靈敏度的要求不同，可采用過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護或阻抗保護作為后備保護，帶時限動作于跳閘。
（4）對110kV及以上中性點直接接地的電力網，應根據變壓器中性點接地運行的具體情況和變壓器的絕緣情況裝設零序電流保護和零序電壓保護，帶時限動作于跳閘。
（5）為防御長時間的過負荷對設備的損壞，應根據可能的過負荷情況裝設過負荷保護，帶時限動作于信號。
（6）對變壓器溫度升高和冷卻系統的故障，應按變壓器標準的規定，裝設作用于信號或動作于跳閘的裝置。
3.繼電保護的特點
3.1可靠性
配置的合理、質量技術性能優良的繼電保護裝置以及正常的運行維護和管理來保證繼電保護的可靠性。220kV及以上電網的所有運行設備都必須由兩套交、直流輸入、輸出回路相互獨立，并分別控制不同斷路器的繼電保護裝置進行保護。當其中一套繼電保護裝置或任一組斷路器失控時，能由另一套繼電保護裝置操作另一組斷路器控制故障。
3.2靈敏性
靈敏性是指設備或線路發生金屬性短路時，保護裝置的靈敏系數應有一定的水平。對于110kV線路，考慮到在可能的高電阻接地故障情況下的動作靈敏度要求，通常來說其最末一段零序電流保護的電流暫定值不應大于300A（一次值）。
3.3 速動性
速動性是指為提高系統穩定性，減輕故障設備和線路的損壞程度，縮小故障波及范圍，提高自動重合閘和備用電源或備用設備自動投入的效果等，保護裝置應盡快地切除短路故障。一般從裝設速動保護（如高頻保護、差動保護）、充分發揮零序接地瞬時段保護及相間速斷保護的作用、減少繼電器固有動作時間和斷路器跳閘時間等方面入手來提高速動性。
3.4 電變器保護措施
（1）瓦斯保護。瓦斯保護是反應變壓器油箱內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是對繞組的相間短路和匝間短路。瓦斯繼電器是構成瓦斯保護的主要元件，它安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。氣體繼電器的兩個輸出觸點為：一個是反映變壓器內部反常情況或較小故障的“輕瓦斯”；另一個反映出嚴重故障的“重瓦斯”。輕瓦斯起信號作用，能使操作人員迅速發現情況并盡快處理；重瓦斯用于跳開變壓器各側斷路器。瓦斯保護動作后，操作人員應從排氣口將氣體進行收集并分析。保護的原因和故障性質，將根據氣體的顏色、數量、化學成分等來決定。
（2）過負荷保護。通常情況下，變壓器過負荷是三相對稱的，故保護裝置只采用一只電流繼電器接于一相上，并且經一定時間延長動作于信號。雙繞組變壓器，過負荷保護應裝在主電源側。單側電源三繞組降壓變壓器，若三側繞組容量相同，過負荷保護裝在電源側；若三側繞組容量不相同，則只有電源側和繞組容量較小的一側裝設過負荷保護。兩側電源的三繞組降壓變壓器或聯絡變壓器，三側均裝設過負荷保護。
（3）過勵磁保護。對于高壓側為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵心飽和，勵磁電流劇增，鐵心溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞，故需裝設過勵磁保護。 [科]
【參考文獻】
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篇6
1.系統分析
1.1 變壓器故障的類型
（1）繞組及其引出線的相間短路和中性點直接接地側的單相接地短路 ；（2）繞組的匝間短路；（3）外部相間短路引起的過電流 ；（4）中性點直接接地電力網中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓；（5）過負荷 ；（6）過勵磁 ；（7）油面降低；（8）變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻水系統故障
1.2 變壓器的保護
（1）氣體保護
對于0.8MVA 及以上油浸式變壓器和0.4MVA 及以上車間油浸式變壓器， 均應裝設瓦斯保護。當殼內故障產生輕瓦斯或油面下降，應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于斷開變壓器各側斷路器。帶負荷調壓的油浸式變壓器的調壓裝置，亦應裝設瓦斯保護。
（2）過電流保護
對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應按下列規定，裝設相應的保護作為后備保 護，保護動作后，應帶時限動作于跳閘。 1）過電流保護宜用于降壓變壓器，保護的整定值，應考慮事故時可能出現的過負荷。 2）復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器和過電流保護不 符合靈敏性要求的降壓變壓器。 3）負序電流和單相式低電壓起動的過電流保護，可用于 63MVA 及以上升壓變壓器。4）當復合電壓起動的過電流保護或負序電流和單相式 低電壓起動的過電流保護不能滿座靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。
（3）零序電流保護
110KV及以上中性點直接接地的電網中，如變壓器中性點直接接地運行，對外部單相 接地引起的過電流，應裝設零序電流保護。5.過負荷保護 0.4MVA 及以上變壓器，當數臺并列運行或單獨運行，并作為其他負荷的電源時，應根據可能過負荷的情況，裝設過電流保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。過負荷保護采用單相式，帶時限動作于信號。
2.系統故障保護分析
2.1 變壓器瓦斯保護
當變壓器油箱內發生各種短路故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器油 和絕緣材料受熱分解，產生大量氣體，從油箱流向油枕上部，故障愈嚴重， 產生氣體越多，流向油枕的氣流和油流速度也越快，利用這種氣體來實現的保護稱氣體保護。在變壓器油箱內常見的故障有繞組匝間或層間絕緣破壞造成的短路，或高壓繞組對地絕緣破壞造成的單相接地。變壓器油是良好的絕緣和冷卻介質，在油箱里充滿油，油面打到油枕的中部，因此油箱里發生任何類型的故障或不正常狀態都會引起箱內油狀態的變化。發生相間短路或單相接地故障時，故障點由短路電流或接地電容電流造成的電弧溫度很高，使附近的變壓器油及其他絕緣材料受熱分解產生大量氣體，從油箱流向油枕上部。發生繞組的匝間或層間短路時，局部溫度升高也會使油的體積膨脹，排出溶解在油內的空氣，形成上升的氣；箱內發生嚴重滲漏時，油面會不斷下降。氣體繼電器具有反映油箱內油、氣和運行狀態的功能，用它構成的瓦斯保護，能夠反映輕微故障在內的油箱內的各種故障和不正常工作狀態，因此瓦斯保護是變壓器的主保護之一，被廣泛用于油浸式變壓器上。
2.2 變壓器電流速斷保護
當過電流保護的動作時限大于 0.5 秒時，可在電源側裝設電流速斷保護， 它與瓦斯保護相配合，以反映變壓器繞組及電源側的引出線套管上的各種故障。
2.3 變壓器的差動保護
2.3.1變壓器縱聯差動保護的基本原理 變壓器的縱聯差動保護用來保護反應變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護。縱聯差動保護是按比較被保護的變壓器兩側電流的大小和相位的原理實現的。為了實現這種比較，在變壓器兩側各裝設一組電流互感器 TA1、TA2 ，其二次側按環流法連接，即若 變壓器兩端的電流互感器一次側的正極性端子均置于靠近母線一側，則將它們二次側的同名端子相連，再將差動繼電器的線圈并聯接入，構成縱聯差動保護，保護范圍為兩側電流互感器 TA1 、 TA2 之間的全部區域，包括變壓器高、低壓繞組、套管及其引出線等。
2.3.2變壓器縱聯差動保護的原理
所謂變壓器的縱聯差動保護，是指由變壓器的一次和二次電流的數值和相位進行比較而構成的保護。縱聯差動保護裝置，一般用來保護變壓器線圈及引出線上發生的相間短路和大電流接地系統中的單相接地短路。對于變壓器線圈的匝間短路等內部故障，通常只作后備保護。
縱聯差動保護裝置由變壓器兩側的電流互感器和繼電器等組成，兩個電流互感器串聯形成環路，電流繼電器并接在環路上。因此，電流繼電器的電流等于兩側電流互感器二次側電流之差。在正常情況下或保護范圍外發生故障時，兩側電流互感器二次側電流大小相等，相位相同，因此流經繼電器的差電流為零，但如果在保護區內發生短路故障，流經繼電器的差電流不再為零，因此繼電器將動作，使斷路器跳閘，從而起到保護作用。
變壓器縱差保護是按照循環電流原理構成的，變壓器縱差保護的原理要求變壓器在正常運行和縱差保護區（縱差保護區為電流互感器TA1、TA2之間的范圍）外故障時，流入差動繼電器中的電流為零，保證縱差保護不動作。但由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當選擇兩側電流互感器的變比，使得正常運行和外部故障時，兩個電流相等。
3.日常運行管理方面
3.1 加強日常巡視、維護和定期測試:
(1)進行日常維護保養,及時清掃和擦除配變油污和高低壓套管上的塵埃,以防氣候潮濕或陰雨時污閃放電,造成套管相間短路,高壓熔斷器熔斷,配變不能正常運行;
(2)及時觀察配變的油位和油色,定期檢測油溫,特別是負荷變化大、溫差大、氣候惡劣的天氣應增加巡視次數,對油浸式的配電變壓器運行中的頂層油溫不得高于95℃,溫升不得超過55℃,為防止繞組和油的劣化過速,頂層油的溫升不宜經常超過45℃;
(3)搖測配變的絕緣電阻,檢查各引線是否牢固,特別要注意的是低壓出線連接處接觸是否良好、溫度是否異常;
(4)加強用電負荷的測量,在用電高峰期,加強對每臺配變的負荷測量,必要時增加測量次數,對三相電流不平衡的配電變壓器及時進行調整,防止中性線電流過大燒斷引線,造成用戶設備損壞,配變受損。聯接組別為Yyn0的配變,三相負荷應盡量平衡,不得僅用一相或兩相供電,中性線電流不應超過低壓側額定電流的25%,力求使配變不超載、不偏載運行。
3.2 防止外力破壞:
（1）合理選擇配變的安裝地點,配變安裝既要滿足用戶電壓的要求,又要盡量避免將其安裝在荒山野嶺,易被雷擊,也不能安裝在遠離居民區的地方,以防不法分子偷盜。安裝位置太偏僻也不利于運行人員的定期維護,不便于工作人員的管理;
（2）避免在配電變壓器上安裝低壓計量箱,因長時間運行,計量箱玻璃損壞或配變低壓樁頭損壞不能及時進行更換,致使因雨水等原因燒壞電能表引起配變受損;
(3)不允許私自調節分接開關,以防分接開關調節不到位發生相間短路致使燒壞配電變壓器;(4)定期巡視線路,砍伐線路通道,防止樹枝碰在導線上引起低壓短路燒壞配電變壓器的事故。
4.結束語
綜上所述,要使配電變壓器保持長期安全可靠運行,除加強提高保護配置技術水平之外,在日常的運行管理方面同樣也十分重要。作為配變運行管理人員,一定要做到勤檢查、勤維護、勤測量,及時發現問題及時處理,采取各種措施來加強配電變壓器的保護,防止出現故障或事故,以保證配電網安全、穩定、可靠運行。
參考文獻：
篇7
摘 要 隨著我國電力企業發展得越來越快 ，電網規模也越來越大 ，電力企業對電力系統的安全要求也越來越高。
變壓器是對高低壓電網系統安全的一種保障 ，也是電力系統中最為重要的電器設備。對系統正常運行以及供電的可
靠性有非常大的影響。因此對電力變壓器繼電保護技術的研究十分有必要。
關 鍵 詞 電子變壓器 ；繼電保護技術 ；應用
不管是什么電力系統，運行都和變壓器設備有很大的關系，因此 ，若想要保證電力系統能夠正常運行 ，就必須保證變壓器
設備的安全。由于外界因素，電壓器在運行中還是會發生故障，所以要采取措施對這些故障進行解決和處理 ，同時還要采取
方法對變壓器常見的故障進行預防 ，若是對故障處理得不及時 ，就會影響電力系統的運行安全。
1 電力變壓器繼電保護概況及發生故障的原因
1.1 電力變壓器繼電保護概況
電力系統在運行中 ，為了保證系統能夠正常運行以及供電的可靠性 ，就要實行繼電保護。當電力系統異常工作或者發生
故障時 ，就可以在最短的時間以及最小的區域內 ，從系統中切除故障設備 ，或者讓電力系統發出信號 ，讓值班人員對電力系
統的故障進行維修。確保用戶能夠正常使用電 ，減小對人們生活和工作的影響。繼電保護裝置有四項性能 ，一是靈敏性 ，指
用靈敏系數表示反映故障的能力。二是可靠性 ，指不發生拒動作。三是快速性 ，在發生故障和異常時 ，能夠快速地解決。四
是選擇性 ，切除故障 ，讓故障在最小的區間進行 ，最大限度的對沒有發生故障的部分繼續供電。在對繼電保護方案進行選擇
時 ，除了要注意以上幾點 ，還要保證其經濟性 ，不僅要考慮運行維護的費用和對保護裝置的投資 ，還要考慮因為裝置不完善
導致的誤動或者拒動從而造成的經濟損失。
1.2 電力變壓器繼電保護故障原因
根據以往的運行經驗 ，可以得出電力變壓器的故障一般分為兩種 ，一種是內部故障 ，另一種是外部故障。
內部故障主要是在變壓器內出現的故障 ，比如繞組之間有短路發生、引出線或者繞組通過外殼而發生的接地故障等。
外部故障則是因為變壓器油箱外部的引出線以及絕緣套管發生故障 ，比如絕緣套管破碎而導致接地短路 ，因為引出線發
生了故障從而導致繞組變形等。變壓器內部故障根據性質可以分為電故障以及熱故障。所
謂熱故障 ，通常表現在變壓器中溫度升高或者局部過熱。一般情況下 ，熱性故障一般有四種故障情況 ，當溫度小于一百五十
攝氏度時 ，為輕度過熱 ；當溫度在一百五十到三百攝氏度時 ，為低溫過熱 ；當溫度在三百到七百攝氏度時 ，是中溫過熱 ；
當溫度高于七百攝氏度時 ，為高溫過熱。所謂電故障主要指的是變壓器內部因為高電場強度導致絕緣性能劣化或者下降的情
況。電故障根據放電能量密度的不一樣 ，分為火花放電、局部放電以及高能電弧放電。
2 電力變壓器保護作用
2.1 瓦斯保護的作用
變壓器中的主要保護措施是瓦斯保護 ，變壓器油面降低以及變壓器油箱內的故障都由瓦斯予以反映。當變壓器出現輕微
故障時 ，就會出現油面下降的現象 ，輕瓦斯會有信號發出 ，而當瓦斯有嚴重故障發生時 ，會有大量的氣體產生 ，重
瓦斯也會有跳閘的現象。變壓器內部發生故障時 ，故障局部會有發熱的情況產生 ，這樣一來 ，在附近的變壓器就會發生油
膨脹的現象 ，空氣被放出 ，形成氣泡逐漸上升 ，而其他材料和油會在放電等作用下產生瓦斯 ，從而讓油面下降。
故障很嚴重時 ，產生瓦斯氣體之后 ，增大了變壓器內部的壓力 ，從而讓油流向油枕方向 ，擋板會在油流沖擊時對彈簧的
阻力進行克服 ，從而讓磁鐵朝干簧移動 ，接通干簧的觸點 ，這樣一來 ，就會發生跳閘的現象。
2.2 差動保護的作用
差動保護是對變壓器的主保護 ，主要是對變壓器的引出線以及繞組的故障進行反映，變壓器的各側斷路器它都可以跳開。
根據裝置不同 ，差動保護可以分為以下幾種 ：
1）橫聯差動保護常常用于并聯電容器以及短路保護中 ，當設備采用雙母線以及雙繞組時 ，就會采用橫聯差動保護 ；
2）縱聯差動保護主要是對短路以及匝間短路等進行反映，保護范圍主要包括引出線和套管。
2.3 變壓器的電壓以及電流保護的作用
當變壓器的外部有故障發生時 ，就會產生過電流 ；在變壓器的內部有故障時 ，就會產生差動保護以及瓦斯保護的后備 ，在變壓器中 ，
應該安裝電流保護裝置。根據變壓器容量以及系
統短路電流的不同 ，對不同的保護方法進行選擇。
2.4 后備保護作用
主變壓器在運行時有阻抗較大的特點 ，因此 ，主變壓器在低壓側時有故障出現 ，對高壓側的運行不會產生影響。高壓側
的穩定性對電壓閉鎖的保護功能可以有效地實現。但是在主變故障在運行時發生異常的情況下并不能及時的做出反應。因此，
主變壓器在運行時 ，要做好后備保護措施 ，可以采用高壓側和低壓側并聯開放的方式 ，讓閉鎖回路的開放具有靈活性。
3 電力變壓繼電保護的特點
3.1 具有可靠性高的特點電力變壓器繼電保護系統中的信息管理技術具有可靠性高
的特點 ，因為它采用了方法庫以及數據倉庫的方式 ，因此為系統的升級以及維護提供了方便。以前信息管理系統在運行過程
中 ，是采用的分散式 ，將信息傳輸給各個級別的用戶 ，而如今則是集中在網絡中心的規則庫以及數據庫中。若是有一個客戶
的工作站有問題出現 ，有損壞的現象發生 ，對信息系統的運行狀態也不會有影響。站在軟件開發商的角度上來看 ，系統的升級
以及換代只用在方法庫上進行 ，整個過程都更加的方便和快捷。
3.2 具有實用性強的特點
生產運行過程中的一些問題可以對數據的共享和使用進行解決 ，對分析和數據進行統計 ，因此具有實用性 ，在一定程度上 ，
可以提高保護電力變壓器運行的水平。
3.3 可以對遠程進行監控
微機保護裝置有串行通行等功能 ，因此可以以通信的方式聯絡遠方變電站的微機監控系統 ，從而讓微機保護有遠程監控的特點 ，
這樣一來 ，在變電站沒有人時 ，也可以對繼電保護系統進行監控。
4 電力變壓器繼電保護技術
電力變壓器的繼電保護主要表現在 ，當變壓器的內部有故障發生時 ，因為電壓、電流以及油溫或多或少都會發生變化 ，
通過這些變化對電力變壓發生故障的范圍以及性質進行判斷 ，從而對這些故障進行解決和處理。
在設計保護設備時 ，對機電保護裝置的規范和標準要認真落實 ，按照國家頒布的政策要求進行設計。在設計以及選型時
要嚴格把關 ，從而保證繼電保護的協調和統一。在進行維護時 ，對繼電保護的執行情況以及定值計算要重
點檢查 ，確保保護裝置定時是按照規范、標準以及要求正確投入的。對繼電保護定值要認真驗算 ，對母差保護、差動保護以
及縱聯保護等進行校對和核算 ，保證其選擇性以及可靠性。巡視檢查端子箱以及繼電保護裝置 ，對繼電保護裝置的運行狀態
要重點檢查。通過對線路的縱差保護以及母差保護進行在線監測 ，判斷它們是否有異常現象發生。對戶外設備進行檢查 ，判
斷它們是否做好了防雨以及防塵的措施 ，為了讓保護裝置能夠發揮出它最大的作用 ，就要保證保護裝置在投入運行時沒有任
何缺陷。除此以外 ，根據電網運行的方式 ，對變電站投入保護裝置的方式進行檢查，判斷二次回路以及自投裝置是否是完好無缺，
確保其正確投入。
5 電力變壓器繼電保護的應用
5.1 軟件應用軟件應用功能主要是查詢二次信息 ，分析處理“三遙”數
據 ，比較以前的定時記錄 ，對故障以及施工等報警事件進行響應和指示 ，統計動作次數和時間。管理二次設備實驗的記錄以
及定值 ，讓繼電保護人員將數據認真、準確填寫 ，從而讓其他部門在共享和查詢時更加方便。軟件應用還有連接圖像和數據
庫的功能，并且在圖像中對二次設備的缺陷以及故障進行反映，對保護裝置的運行進行分析。對一次裝備的參數接口進行設置，
還可以查詢一次主接線圖。
5.2 方法庫以及數據倉庫
與傳統的關系數據庫相比 ，數據倉庫的數據組織形式更加多樣 ，它不僅對非結構性接口、應用程序接口以及動態存儲等
方面有很強的性能 ，還具備對數據進行處理的能力。方法庫指的是可以對大量處理方法進行存儲以及封裝的規
則庫 ，也是關于應用程序軟件的集中表現方式 ，對數據的完整性可以有效地保證 ，同時還能對客戶的使用范圍進行限制。
5.3 系統建立的模式
隨著社會的發展和進步 ，計算機技術已經被廣泛地運用到各個領域 ，信息資源的利用對于企業的發展有很大的影響 ，因
此在電力變壓器繼電保護管理系統中 ，對這一點要十分注重 ，從外部空間收集可以用到的信息數據 ，也可以將信息數據提供
給外部空間。因特網模式是近年來進行系統模式建立的主要模
式。
6 結論
綜上所述 ，可以看出對電力變壓器的保護十分重要 ，它不僅能預防事故還能縮小事故發生的范圍 ，從而提高系統運行的
可靠性。變壓器是電力系統中十分重要的電器設備 ，它具有結構可靠以及故障小等特點。電力系統安全、正常地運行離不開
電力變電站 ，它對功率的傳輸有一定的影響 ，可以減少同等級以及同一段線路功率傳輸的電流量 ，從而降低線路的損耗。本
文主要對電力變壓器繼電保護技術進行了研究和分析 ，從而讓它更好地運用到電力系統中 ，讓電力系統在發生故障時 ，能夠
盡量減少用戶的損失。
參考文獻
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篇8
MATLAB是目前國際公認的優秀科技應用軟件之一，它是以矩陣運算為基礎，將計算可視化程序設計融合到交互的工作環境當中，可實現工程計算、算法研究、數據分析、建模和仿真、程序開發等多種功能。隨著科技的逐步發展，MATLAB軟件也正逐步得以完善，并逐漸發展為一個具有極高通用性，并附帶有多種實用工具的運算操作平臺。
Simulink則是MATLAB所提供的用于對動態系統進行建模、仿真和分析的集成環境，也是結合了框圖界面與交互仿真功能的非線性動態系統仿真工具。Simulink可提供多種仿真工具，尤其是其不斷擴展的、內容豐富的模塊庫，不僅能夠進行線性和非線性系統的仿真，而且支持多種采樣頻率系統的放逐者，使不同的系統能以不同的采樣頻率組合，這樣就可以仿真較大和較復雜的系統，這也為電力變壓器繼電保護動作行為的建模與仿真提供了極大的便利。
本文所分析的變壓器繼電保護動作行為仿真系統，即主要是采用的Simulink模塊對系統進行建模與仿真，整個系統的操作簡單，人機界面友好，仿真結果準確、直觀，能充分滿足對變壓器繼電保護的故障分析、試驗研究、培訓教學等多方面的用途。
二、仿真分析系統軟件功能概述
本文所分析的電力變壓器繼電保護動作行為仿真分析系統軟件，是基于MATLAB軟件中的Simulink模塊構建出各類變壓器故障模型，并以Simulink模塊建模仿真出的故障數據波形與GUI界面相結合，共同構建得到的一款人機界面友好、操作簡便的電力變壓器繼電保護分析軟件。
在差動保護分析系統界面中科可實現由GUI界面提供的“參數錄入”，使數據信息能夠傳遞到Simulink差動保護模型的變壓器參數當中。其中，電力變壓器參數主要可通過相關計算軟件所得出，再將參數值輸入到“保護整定”中，以實現對變壓器差動保護動作值的整定。界面中的“故障類型”則主要包括了變壓器短路的各類故障情況，例如內部三相短路、內部各兩相線路間短路、內部A相接地故障、繞組之間的短路故障等等。當完成了各項參數的錄入工作以后，即可點擊界面中的“開始仿真”按鈕，分析系統即可根據編程得到具體分析結果，并根據變壓器的各類短路故障類型進行分析，以判斷變壓器差動保護動作是否正確。
三、仿真分析系統中模型構建與仿真分析
電源采用“Three-phase soure”模型，電源EN與電源EM的電勢相位差10°，其它設置基本相同；變壓器T采用“Three-phase transformer”模型，并選種飽和鐵芯，為了簡化仿真，可設定變壓器兩側的繞組接線方式相同，電壓等級也相同；三相電壓電流測量模塊UM、UN將在變壓器兩側測量得到的電壓、電流信號轉變為Simulink信號，相當于電壓、電流互感器的作用；三相斷路器模型QF1和QF2分別用于控制變壓器的投入，故障模塊Fault1和Fault2則分別用于仿真變壓器保護區內故障和區外故障。
變壓器差動保護的建模與仿真。變壓器空載合閘時勵磁涌流的仿真。仿真分析系統利用圖3中模型分析三相變壓器空載合閘過程時，設置三相斷路器模塊QF1的切換時間為0s，仿真時間為0.5s，仿真算法為Ode23t。三相斷路器模塊QF2、故障模塊Fault1和Fault2在仿真中均不動作（設置其切換時間不大于仿真時間即可）。為了觀察變壓器合閘時的勵磁涌流，系統在圖3中所示的模型中添加了示波器模塊，為了便于對勵磁涌流進行諧波分析，示波器模塊的參數應進行相應設置。
將電源EM的A相位初相位設置為0°后運行仿真，即可得到變壓器空載合閘后的三相勵磁涌流的波形。對仿真結果分析可知，可以明顯觀測得到變壓器勵磁涌流具有以下特點：包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時間軸的一側；包含有大量的高次諧波；波形之間容易出現間斷。仿真分析系統為了有效比較合閘時勵磁涌流與短路電流的大小，設置有故障模塊Fault1，使電路在0.25～0.45s之間發生三相短路，再進行運行仿真，即可得出：在本次仿真中，A相空載合閘時的勵磁涌流峰值相比短路電流要稍小，而B、C相空載合閘時的勵磁涌流峰值要比短路電流大。通過仿真分析，可實現對變壓器差動保護中短路故障電流和勵磁涌流的有效區分。
變壓器繞組內部故障的仿真。如果只是利用圖3中的模型，是無法進行變壓器繞組內部故障仿真的，為了有效解決這一問題，可將圖3中的三相變壓器模型改變為三個單相變壓器，并在系統變壓器屬性框中選中“三繞組變壓器”，從而構建出具有一個初級繞組、兩個次級繞組的單相變壓器（兩個次級繞組首尾相連，當作一個次級使用）。初級繞組和次級繞組可按照三相變壓器的接線組別進行連接，次級繞組的額定電壓、電阻和電感的參數可靈活調整以便進行變壓器內部故障的仿真，故障點可設置于兩個次級繞組的連接線上，也可設置于繞組首段，新的仿真模型如。
經過這樣設置處理后，即可進行變壓器內部整個繞組的單相接地、兩相短路、兩相接地短路、三相短路等故障的仿真分析。在分析過程中，可設置兩個次級繞組的參數相同，并設置三相斷路器模塊QF1、QF2的切換時間均為0s，故障模塊為Fault1，使電路在0.3s～0.5s之間發生AB相間短路，故障模塊Fault2不動作，再運行仿真，即可得到變壓器繞組50%處發生兩相短路故障時的電流波形圖。
本文結合實際工作經驗，探討和研究了一種基于MATLAB軟件，所開發設計的可實現多種電力變壓器繼電保護行為的仿真分析系統，并利用MATLAB軟件中的Simulink模塊，主要構建出了變壓器差動保護中的各類仿真模型，并對各個保護模型在不同故障類型下進行了仿真與分析，通過仿真所得出的結果也與繼電保護的實際理論相一致，這也證實了該系統建模與仿真的正確性。
（作者單位：國網四川省電力公司技能培訓中心）
地址：四川省 成都市 溫江區 春江南路666號四川電力職業技術學院 劉興海 18980916152
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Keywords: power transformer; protection design;configuration program; application
中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A 文章編號：
1電力變壓器的故障類型及不正常狀態
電力變壓器的故障通常可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種。油箱內部故障主要是指發生在變壓器油箱內包括高壓側或低壓側繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及鐵芯的繞損等。變壓器內部故障非常危險，因為故障時產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸，所以繼電保護應快速切除這些故障。油箱外部故障最常見的主要是變壓器繞組引出線和絕緣套管上發生的相間短路和接地短路(直接接地系統側)。
變壓器的不正常運行狀態主要有：變壓器外部相問短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；負荷超過額定容量引起的過負荷；油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統故障引起的溫度升高。此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度，在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發生變壓器的過勵磁故障。這些不正常的運行狀態會使繞組、鐵芯和其他金屬構件過熱，威脅變壓器絕緣。
2 電力變壓器保護的配置方案
針對電力變壓器的故障類型及不正常運行狀態，應對變壓器裝設相應的繼電保護裝置，其任務就是反映上述故障或異常運行狀態，并通過斷路器切除故障變壓器，或發出信號告知運行人員采取措施消除異常運行狀態。同時，變壓器保護還應能作相鄰電氣元件的后備保護。故根據DL400—1991《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的規定，電力變壓器應裝設如下保護。
2.1.瓦斯保護
為反映變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8 MV.A及以上的油浸式變壓器和0.4 MV.A及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。
2.2.縱聯差動保護或電流速斷保護
為反映電力變壓器引出線、套管及內部短路故障。對于6.3 MV•A以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10 MV•A以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于0.5 s時，應裝設電流速斷保護。對于6.3 MV•A及以上的廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10 MV•A及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2 MV•A及以上用電流速斷保護靈敏性不滿足要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護(以下簡稱差動保護)。對高壓側電壓為330 kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護。
對于發電機變壓器組，當發電機與變壓器之間有斷路器時，發電機裝設單獨的差動保護。當發電機與變壓器之間沒有斷路器時，100 MW及以下發電機與變壓器組共用差動保護；100 MW以上發電機，除發電機變壓器組共用差動保護外，發電機還應單獨裝設差動保護；對200～300 MW的發電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的差動保護，即采用雙重快速保護。
2．3過電流保護
為反應外部相問短路引起的過電流并作為瓦斯保護和差動保護(或電流速斷保護)的后備，應采用下列保護：(1)過電流保護，一般用于降壓變壓器；(2)復合電壓起動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器；(3)負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用于63MV•A及以上大容量升壓變壓器和系統聯絡變壓器；(4)阻抗保護，對于升壓變壓器和系統聯絡變壓器，當采用第(2)(3)的保護不能滿足靈敏性和選擇性時，可采用阻抗保護。
2．4過勵磁保護
為反應變壓器的過勵磁引起的過電流。對于高壓側為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵芯飽和，勵磁電流劇增，鐵芯溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞。故需裝設過勵磁保護。
2.5.過負荷保護
為反映變壓器對稱過負荷引起的過電流。對于400 kV•A及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他符合的備用電源時，應根據過負荷的情況裝設過負荷保護。
2.6.其他保護
對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統故障，應按現行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的保護，如溫度保護等。
3電力變壓器保護的應用
3.1.變壓器的差動保護
差動保護的構成原理主要是利用比較變壓器高、低壓側的電流大小和相位來實現的。將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”。適當地選擇兩側電流互感器的電流比，使其比值等于變壓器的電壓比nT；對于YNd11的電力變壓器，同時再考慮采用“相位補償接線”，即變壓器星形側的電流互感器接成三角形，變壓器三角形側的電流互感器接成星形。當變壓器正常運行時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，它近于零，差動繼電器不動作，保護也不會動作。當變壓器內部(包括變壓器與電流互感器之間的引線)任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號。
差動保護是一切電氣主設備的主保護，它以其靈敏度高，選擇性好，實現簡單而廣泛地應用在發電機、電抗器、電動機和母線等主設備上。鑒于差動保護在以上設備中應用的成功，以及過去技術水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保護上同樣采用差動保護作為主保護。它不但能正確區分區內外故障，而且不需要與其他元件配合，可以無延時地切除區內各種故障，具有獨特的優點。
3．2變壓器的瓦斯保護
當變壓器油箱內部發生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體，此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部，迫使繼電器內油面降低，引起瓦斯信號動作。
當變壓器發生穿越性短路故障，在穿越性故障電流作用下，油隙問的油流速度加快，當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作，對此必須采取相應的措施。
3.3變壓器的后備過流保護
變壓器后備保護作為變壓器自身的近后備和各側母線、線路的遠后備，地位也十分重要。雙繞組變壓器，后備保護應裝在主電源側，根據主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，以較短的時限縮小故障影響范圍，跳母聯或分段斷路器；較長的時限斷開變壓器各側的斷路器。
三繞組變壓器和自耦變壓器，后備保護要分別裝在主電源側和主負荷側。主電源側的保護帶兩段時限，以較短的時限斷開未裝保護側的斷路器，主負荷側的保護動作于本側斷路器。當上述方式不符合靈敏性要求時，可在各側裝設后備保護，各側保護應根據選擇性的要求考慮加裝方向元件。
4結束語
總之，防止拒動和誤動作，是繼電保護可靠性的核心。在電力系統中，各類電氣設備通過電氣線路緊密地聯結在一起，為確保供電系統的安全正常運行，避免事故的發生，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關定值，保證系統的安全經濟運行。
【參考文獻】
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1 電力變壓器繼電保護概述
繼電保護的作用是保證電力系統正常的運行以及可靠供電過程，電力變壓器繼電保護的功能如下。
（1）在電力變壓器系統有狀態或者動作信號出現的時候，及時做出反應，為繼電保護功能以及設計能力進行及時保護；
（2）在變壓器出現異常問題或者故障的時候，及時通過繼電保護動作切斷電力變壓器，將問題和故障隔離開，從而有效控制事故；
（3）通過對電力變壓器進行繼電保護，可以避免設備故障或者停電帶來嚴重的經濟損失，為電網以及電力變壓器運行的經濟性打下良好的基礎。
繼電保護裝置具有靈敏性、快速性、可靠性和選擇性四項性能，其中靈敏性是指對故障的反映能力；快速性是指故障發生或者有異常情況的時候能夠快速解決；可靠性是指不會有誤動作發生；選擇性是指將故障控制在最小的區間內，為其他沒有出現故障的部分繼續進行供電。
2 電力變壓器常見的繼電保護故障以及原因
2.1 內部原因導致的故障
電力變壓器自身出現了功能以及結構方面的故障都屬于內部原因，例如變壓器外殼出現接地問題、變壓器繞組斷裂等，都會使電力變壓器繼電保護產生相應的動作，并且造成停電或者將電力變壓器移出電力網的情況。變壓器的內部故障還可以分為熱故障、電故障這兩種性質，熱故障就是說變壓器整體或者局部溫度過高；電故障是指變壓器內部電場強度過高損壞了絕緣性能的情況。
2.2 外部原因導致的故障
產生外部故障的原因均為外部因素，例如變壓器外殼出現了變形、絕緣體出現了破損、油箱外引線搭接在一起、繞組間放電等，都可能會對電力變壓器繼電保護造成影響并且引發故障。
3 電力變壓器繼電保護的特征
3.1 具有較高的可靠性
電力變壓繼電保護采用的方式為方法庫和數據倉庫，所以便于升級以及維護系統。升級或者更換系統只能在方法庫上進行，從而提高整體過程的快捷程度。
3.2具有很強的實用性
生產運行過程中會有一些問題產生，通過使用數據以及數據共享可以解決這些問題，統計數據和分析，所以實用性是比較強的，可以從一定程度上改善對于電力變壓器運行的保護水平。
4 電力變壓器繼電保護技術以及其要點
電力變壓器繼電保護的主要表現是：變壓器發生內部故障的時候其油溫、電壓等數值都會發生一些變化，可以以此為依據來判斷電力變壓故障的具體性質和范圍，從而合理的進行解決。
在對電力變壓器繼電保護裝置進行設計的時候，首先要嚴格遵守國家相關的政策以及法律法規，嚴格審核設計以及選型，為繼電保護的統一和協調打好基礎。對其進行維護的時候，重點要檢查繼電保護具體的執行情況，并且計算定值，保證保護裝置與規范、標準相符合，同時確保投入方法的正確。在對變電站保護裝置投入方式進行檢查的時候，要遵照電網電氣的特點以及電網的運行方式來進行，對二次回路以及自投裝置進行檢查已確定其完好，可以正常的投入使用。檢查戶外設備防雨防塵措施是否到位，保證保護裝置作用的最大化，這樣在運行過程中才不會有缺陷和意外情況。
5 電力變壓器繼電保護在應用與發展方面的趨勢
5.1 應用軟件
應用軟件的主要功能是二次信息的查詢以及對“三遙”數據進行分析和處理，通過與之前定時記錄相比較來響應故障等報警事件，對動作的次數和時間進行統計。繼電保護人員要認真準確的填寫相應數據，這樣其他部門在信息共享和查詢的時候會更加便利。同時軟件應用還具有數據庫的功能，并且可以反映二次設備出現的故障以及缺陷，從而分析保護裝置的運行情況。
5.2 開發電力變壓器繼電保護軟件
今后對于繼電保護主要的發展方向應該是在智能化和自動化的程度上，在與電力變壓器繼電保護相關聯軟件的支持下，為電力變壓器繼電保護提供更多的素質和能力，例如記錄數據、信息采編等，從而可以分析電力變壓器繼電保護裝置在運行下的狀態，從而獲得豐富的信息以采取正確的決策，提高電力變壓器繼電保護所發揮的效果，進一步的維護和保障好電力變壓器的繼電保護功能，并且未來更加深入的開發和挖掘電力變壓器繼電保護功能。
6 結束語
隨著電力變壓器繼電保護技術的發展，其在電力行業的應用日漸廣泛，將推動電力行業的快速發展，推動社會進步。今后還應進一步加強對電力變壓器繼電保護技術的研究，促進技術革新。
參考文獻：
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一、引言
在供電系統中，輸送電力的設備中最重要的是電力變壓器，電力變壓器一旦出現故障會直接影響設備的工作與區域用電，危害電力系統的安全持續運行，造成一定的經濟損失。電力變壓器工作時一般都是二十四小時連續工作，工作強度非常大，通常會出現故障，尤其是大容量變壓器出現故障，對整個電力系統的影響更為嚴重。隨著核電、水電等供電系統快速發展當今社會，對供電系統的安全穩定運行提出了更高的要求，需要更好的繼電保護。因此，要增強電力變壓器繼電保護裝置的安全與功能，確保電力系統得以安全穩定運行。
二、電力變壓器常見故障
電力變壓器在運行過程中，一般常出現的故障主要分為內部故障和外部故障兩種。內部故障的危險性要大于外部故障，曾有內部故障在嚴重情況下導致變壓器油箱爆炸，造成整個供電系統癱瘓。電力變壓器常見的故障主要分為芯體、變壓器油、磁路等方面的故障。芯體故障主要就是集中在絕緣層老化或者線圈受潮導致的短路方面，短路會使繞組造成的機械損傷，影響變壓器的使用。變壓器油故障主要是絕緣油長時間的高溫運行，導致氧化或吸收空氣中的水分使絕緣性能下降，進而導致一定的閃絡放電情況。也有部分的變壓器油故障是由于油泥沉積阻塞油道，進而使變壓器的散熱性能變差，長時間運行導致危險發生。磁路故障是變壓器最常見故障，磁路的芯體絕緣老化，導致漏磁漏電情況，或磁路的螺絲碰接鐵芯導致磁路不能正常工作，或壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲等。這些故障有的能夠通過異常現象發現并及時排除，但更多的是隱形故障，平時很難發現，使在變壓器故障狀態運行是很危險的，需要及時的發現并且排除故障。
三、繼電保護
（一）繼電保護的特點與要求
繼電保護裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自繼電保護裝置應用開始，短時間內就得到廣泛利用，主要是由其特點決定的。繼電保護的特點是可靠性高、
實用性強，并且能夠實現遠程監控。繼電保護應用的裝置是配置合理并且科學技術含量高的繼電保護裝置。繼電保護的信息管理技術采用方法庫與數據庫，整個信息管理系統由傳統的分散式傳輸轉變為集中式運輸。各種新技術與新系統的使用使繼電保護的可靠性增強。繼電保護信息系統的應用，使供電系統中出現的實際問題，能夠通過系統有效的對各個部分中的各類數據及時使用和共享，更方便工作人員的操作，因此繼電保護的實用性也得到增強。隨著電子技術與信息化技術在各個領域的推廣與應用，供電系統也及時的根據實際情況采用了新的信息化技術。通過電子信息技術的應用，能夠對供電系統的電力變壓器的運行狀態，進行二十四小時無人監控。最先進的是通過運行狀態分析，能夠發現電力變壓器的隱形故障，及時的在大的故障產生前把隱形故障排除，保障了供電系統的安全平穩運行，減少了經濟損失。
現代的繼電保護雖然有著非常好的優勢，但是對裝置的要求更高，沒有好的繼電保護裝置，繼電保護的特點與性能就不能完全發揮。繼電保護裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統一般要求繼電保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試等全部要正確無誤，還要求組成繼電保護裝置的各元件的質量可靠。繼電保護裝置也需要定期的進行運行維護檢查與保養，盡量提高供電系統變壓器繼電保護的可靠性。
（二）繼電保護措施
1.瓦斯保護
瓦斯保護是供電系統電力變壓器油箱的主要保護措施，能夠在變壓器油箱發生內部故障的時候自動啟動。變壓器油箱內部發生故障一般會引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會發生變化而降落，從而接通上下觸點，自動發出報警信號。供電系統的電力變壓器發生突發性的嚴重事故的時候，也會有相應應對措施。變壓器的最嚴重故障為油箱漏油，油箱漏油會使變壓器發生爆炸，導致整個供電系統癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會發生較大的變化，繼電器的上下觸點也能夠接觸，初步實現自動報警。隨著漏油的繼續，油位降低到一定數值，繼電器能夠自動跳閘保護整個供電系統，避免大的損失產生。供電系統的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應該配備瓦斯保護裝置。
2.差動保護
供電系統的變壓器內部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發生時，變壓器內的匝間出現問題時，繼電系統都會及時啟動電流速斷保護。電流速斷保護的主要優勢是能夠準確的定位故障發生的位置，及時分析出發生故障的類型，然后馬上調用內部已經編訂好的程序，根據故障的情況發出相應的預警措施。如果故障程度比較輕，差動保護可以預警后并延長故障繼續發生的時間，為專業人員的維修提供一定的時間差，同時差動保護還可以利用已經編好的程序，對小型故障進行自動的排除等。如果故障程度比較嚴重，差動保護會直接報警并且斷電，避免短路后經濟損失情況的發生。由于差動保護具有以上的優勢，目前供電系統廣泛采用該技術，它將成為未來繼電保護的一種趨勢。
3. 過電流保護
過電流保護是作為瓦斯保護和差動保護后備保護，可以準確反應出變壓器短路所導致的過電流。過電流保護裝置一般是裝在電力變壓器的電源側，并且根據變壓器的要求裝配不同的保護裝置。升降壓變壓器處可以裝配復合電壓起動的過電流保護，大接地電流系統中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護，作為主變壓器保護的后備保護。過電流保護的具體啟動方式應該根據相配備的變電器的相應數據進行合理選擇，沒有統一的標準，可以根據供電系統的不同需求裝配不同的 過電流保護裝置。
4.過勵磁保護
現代供電系統由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時與電壓升高時，變壓器都很容易出現過勵磁，導致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵磁保護裝置，可將變壓器的過勵磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。
5.過負荷保護
過負荷保護能夠反應變壓器正常運行時所出現的過負荷情況。過負荷裝置僅在變壓器有可能過負荷的情況下才裝設，通常能夠檢測出過負荷的信號。它的基本工作原理為：一相上進行一個電流繼電器的裝設，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護
四、結論
供電系統的電力變壓器由于運行時的各種因素產生故障，對供電系統的安全與穩定造成影響。許多隱性的故障人工排除比較困難，突發性的嚴重故障會造成巨大的經濟損失，必須要有好的繼電保護促使才能避免損失。而事實證明，繼電保護裝置措施可以改善變壓器嚴重故障發生概率，對于隱性故障能夠起到報警作用。研究和應用繼電保護措施，可以促進供電系統的穩定與安全。
參考文獻：
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500kV電力變壓器是電力系統中非常重要的電氣設備，它對于電力系統的安全、可靠運行以及對用戶不間斷的持續供電都起到了決定性的作用。由于其具有電壓等級高、傳輸容量大的特點，因此要求所裝設的繼電保護裝置應當具備較高的靈敏度與可靠度，以保證變壓器運行的安全與可靠。
一、500kV電力變壓器繼電保護配置
500kV電力變壓器繼電保護裝置，常用配置有：兩套差動保護、過電流保護、主變壓器過激磁保護、過負荷（信號）保護、主變壓器本體非電量保護（瓦斯保護、油溫高跳閘）等。主要配置方案為：兩套主后一體的微機主變壓器保護+一套微機非電量保護。
1 瓦斯保護
為了準確反映500kV變壓器油箱內的各種短路故障或油面降低問題，應當裝設瓦斯保護。瓦斯保護主要包括了輕瓦斯保護和重瓦斯保護兩類，其中輕瓦斯故障的保護動作是發送信號；重瓦斯動作作用于跳閘。
2 差動保護
差動保護也是500kV電力變壓器的主保護，其保護范圍為變壓器各側電流互感器所包含的范圍。通過差動保護，能準確反映其保護范圍內所出現的各類短路故障問題，其保護動作瞬間斷開變壓器各側的斷路器。
3 過電流保護
為防止500kV變壓器運行中所產生的短路故障、過負荷故障、斷相故障所帶來的危害，通常需要裝設過電流保護裝置。過電流保護屬于后備保護，主要配置在變壓器的高、中、低壓側和公共繞組側，其動作時限一般為兩段，第一時限跳本側斷路器，第二時限跳各側斷路器。
二、500kV電力變壓器繼電保護常見故障
500kV電力變壓器的繼電保護中常見故障，主要表現為差動保護故障、瓦斯保護故障等。
1 瓦斯保護故障
瓦斯保護故障主要分為輕瓦斯誤動和重瓦斯誤動兩類。其中，輕瓦斯保護誤動的原因主要有：氣體繼電器內油中存在較多空氣集聚、氣體繼電保護回路接線錯誤、端子排二次電纜短路等；而重瓦斯保護誤動則主要是由于二次回路短路、氣體繼電器接線盒進水、氣體繼電器滲油、輸油泵起動時沖擊油壓過大等所引起的。
2 差動保護故障
差動保護故障主要表現為誤動和拒動這兩種故障問題，其故障原因為：一是因差動保護誤整定，如整定值計算錯誤、整定值調整疏忽等，都會導致差動保護不正確動作問題的發生；二是因變壓器二次接線錯誤，如電流互感器二次接線錯誤、保護屏配線接線錯誤等。
三、具體故障處理及查找措施
（一）處理故障
1 瓦斯保護故障的處理
（1）輕瓦斯誤動的處理。瓦斯保護通常是先報出輕瓦斯動作信號，然后再發展為重瓦斯動作跳閘。當出現輕瓦斯誤動作時，并不一定是由于變壓器內部故障所導致的，應首先查明是由于變壓器本體故障還是其它故障所導致的，再查看變壓器油位是否正常、氣體繼電器充氣量多少等，以判斷誤動作原因并處理，然后再復歸信號。
（2）重瓦斯誤動的處理。應首先查明故障原因，判斷是由二次回路短路還是由其它原因所導致的保護誤動作。若檢查電力變壓器無任何故障現象和異常，且氣體繼電器無漏油、無氣體問題時，可判斷為二次回路故障所造成的誤動跳閘。然后再根據所查找出的具體故障原因進行及時處理。
2 差動保護故障的處理
（1）為避免差動保護誤整定行為的發生，首先應詳細測量各側、各相電流的有效值與相位，以保證整定計算值的準確性；其次，還應及時核算差動保護的整定值，加強運行管理與定期檢驗，及時發現錯誤并加以處理。
（2）對于接線錯誤而導致的差動保護誤動、拒動，則主要應嚴格按照施工圖紙進行安裝，在保證設備外部二次回路接線正確的同時，還應認真的對保護裝置的控制系統、信號系統、測量系統等的內部接線以及電器元件，進行認真的核定與檢查，確保接線的正確。
（二）合理檢查
當500kV電力變壓器繼電保護裝置出現誤動故障時，通常可采用逆序檢查法對保護裝置以及二次回路進行檢查。逆序檢查法的應用原理，是從故障的不正確結果出發，通過繼電保護動作原理邏輯圖一級一級的逐步向前查找，當發現動作需要條件與實際條件不相符的地方，即為故障的根源所在。
而當變壓器繼電保護裝置出現拒動故障時，則通常采用順序法進行檢查。其應用原理與逆序檢查法相反，是從保護裝置的外部向內部開始逐層檢查，直至查找出故障點為止。順序檢查法的工作順序大致為：外部檢查絕緣檢查定值檢查電源性能檢查保護性能檢查。
四、改進辦法分析
（一）故障統計數據
對近十年來我國電力系統500kV電力變壓器中各類繼電保護裝置故障原因進行統計，其各種因素所導致的故障比例分布圖，如圖1所示。
從圖1中可以看出，運行維護不良是導致變壓器繼電保護裝置故障的最主要因素，約占總故障原因的49.54%；其次，為“三誤”原因（誤接線、誤碰和誤整定），分別約占15.28%、10.15%和4.82%；最后為調試質量不良（11.59%）和其它因素（8.62%）。
（二）故障改進辦法
針對以上原因，在運行管理中應采取以下改進辦法，以有效避免變壓器繼電保護中故障的發生：
1 加強運行維護管理
（1）要求運行維護人員，在操作中應嚴格執行變壓器繼電保護運行的相關規程、規范，并定期組織員工進行操作技能的培訓與考核工作，以提高員工的綜合技能水平與專業素質。
（2）在電力變壓器新保護裝置安裝與投運前，應及時制定該保護裝置的“現場運行規程”、“調度運行說明”、“操作票”等制度，使現場運行維護人員能明確保護裝置的操作方法、使用方法，以及操作中應嚴格遵循的原則和相關注意事項。
（3）對繼電保護裝置的運行狀態進行全程監控，并建立保護裝置的缺陷記錄臺賬，包括了故障原因、處理情況、故障停運時間等，從而使保護裝置能始終處于跟蹤保護狀態。
（4）加強保護裝置的狀態跟蹤分析與可靠性評估，以此對保護裝置進行定級。對于運行時間過長且存在事故隱患的保護裝置，應當逐年按計劃進行淘汰與更換。通常而言，500kV電力變壓器繼電保護裝置的運行年限，不宜超過15年。
2 防止“三誤”行為
（1）誤接線的預防與改進措施
誤接線所導致的變壓器繼電保護裝置故障問題，多屬于工作人員的責任事故。為有效避免誤接線現象的發生，必須做好以下多個方面的工作：一方面，應加強繼電保護人員的綜合業務素質與技能水平，增強員工的責任心與責任意識，養成嚴謹、細致的工作作風，在實際操作時，要求應嚴格按照設計方案進行接線，確保接線的正確；另一方面，對于新安裝的繼電保護裝置，應根據設計圖紙對保護裝置的接線作一次全面、細致的檢查與對線工作。
（2）誤碰的預防與改進措施
為有效避免變壓器繼電保護裝置中誤碰行為的發生，除應當加強繼電保護人員的技能水平以外，還應當嚴格按照相關規程與規范進行操作，并做好容易疏忽細節的處理。例如：在保護裝置檢修時應當做好安全措施，盡量避免螺釘、墊片等零部件掉落在正運行設備上，并注意做好檢查與清理工作；在繼電保護屏間的過道上搬運或安裝檢驗設備時，應注意與變壓器保護屏之間保持一定的間距，以防止因誤碰而導致繼電保護不正確動作等等。
（3）誤整定的預防與改進措施
變壓器繼電保護裝置的整定工作，是確定保護裝置動作行為的基本準則，也是保證裝置正確動作與安全運行的專業技術工作。因此，必須保證保護裝置整定計算的嚴密性以及定值管理的有序性。一方面，在保護裝置的整定過程中，必須做到認真計算、認真輸入以及仔細核對，以有效避免誤整定的發生；另一方面，變壓器繼電保護裝置的整定值，還應當每年進行一次全面核對，以確保運行管理的整定值能與現場整定值之間保持一致。
3 保證調試檢驗的質量
（1）新安裝變壓器繼電保護裝置的調試檢驗工作，必須嚴格按照相關規范、規定進行。在調試之前，還應當首先做好對現場調試人員的技術交底工作，然后再進行各項工作的實施，并同時做好記錄與監控。
（2）調試檢驗時所采用的測試儀器、儀表必須由專人負責管理，并將其放置在干燥、清潔的環境中。在調試檢驗之前，還應當對其準確性進行校驗，以保證調試檢驗的質量。
結語
近年來，隨著經濟的發展與科技的進步，500kV電力系統中相繼進行了電力變壓器繼電保護裝置的更新換代工作，其運行維護水平與管理水平也得到了進一步完善，繼電保護裝置的正確動作率也正逐年提高。然而，誤整定、誤接線、誤碰、運行維護不良、調試質量不佳等因素的影響仍然存在，這都可能導致變壓器繼電保護裝置不正確動作，而引發設備故障或停電事故。因此針對這些存在的問題，必須采取有針對性的預防與改進措施，以切實保證繼電保護裝置的正確動作，確保電力變壓器運行的安全與穩定。
篇13
Abstract: The power transformer is the power supply element is very important in the power system, for the normal operation of system reliability and power supply, voltage, size must be considered its capacity and the level of importance, setting of relay protection device performance is good, reliable in action.
Key words: transformer; relay protection; design
中圖分類號：TM621
0前言
電力在現代社會發展中起著重要的作用。沒有電力的支持，社會生活和生產根本無法進行。基于電力在現代社會中的重要性，對電力變壓器的維護就顯得格外重要。而對電力變壓器維護起重要作用的繼電保護，則是電力系統能否正常工作的關鍵。繼電設施的正常運轉，技術運用與發展對電力系統的運行影響重大。如何確保繼電保護設施和技術的可靠性和有效性，是電力系統應該著重關注的，也是社會各界所關注的問題。
1、繼電保護
繼電保護以電力系統運行故障和安全問題為研究對象，探討相應的自動化應對措施，以保護電網運行的穩定和安全。簡單的說就是利用電力系統中元件發生短路或異常情況時的電氣量的變化，如電壓、電流、功率、頻率等，構成繼電保護動作的原理，其基本任務是當電力系統發生故障時，在最短的時間內向電網管理員發出系統故障信號，或者以自動化技術將故障設備進行切除，減輕故障設備對電力系統的進一步損壞和減少對相鄰電網的供電影響。滿足電力系統對安全性以及其他特定要求。
繼電保護主要表現在可以在最短的時間內，迅速恢復電壓，確保電力系統的穩定性，降低對用戶的影響；可以通過繼電保護裝置，預防和控制故障的進一步擴大，使得電氣設備的損壞程度減輕，提高重合閘的成功率。
2、繼電保護特點
高可靠性。配置合理、質量技術優良的繼電保護裝置對變壓器的正常的運行維護與管理起著重要的作用。在繼電保護系統中，信息管理技術采用了方法庫和數據倉庫，使得系統的維護和升級更加方便，在運行過程中，整個信息管理系統由以往分散式的傳輸轉變為集中式的運輸，即使其中一個客戶的工作站出現問題，也不會對整個信息系統的正常運行造成影響。
強實用性。在生產運行中出現的實際問題，繼電保護能夠有效的對二次部分中各類數據之間的使用和共享予以解決。由于其能分析系統、統計數據，這就更便于工作人員的操作，其實用性更強，繼電保護運行的水平在一定程度上得以提高。
實現遠程監控。因微機保護裝置有串行通信的作用，能與遠方變電站的微機監控系統進行通信聯絡，使得整個微機保護具備了遠程監控性，從而更加保障了無人變電站的繼電保護系統的安全運行。
3、變壓器繼電保護應用設計方案
3.1變壓器的瓦斯保護
為反應變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護是指油箱內部發生故障時（包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路），將產生大量的熱能，使油分解出可燃性氣體，向油枕（儲油柜）方向流動。當流速超過氣體繼電器的簽定值時，氣體繼電器的擋板就會受到沖擊，使斷路器跳閘，從而避免事故擴大。對于油浸式變壓器都應裝設瓦斯保護。瓦斯保護能夠很靈敏迅捷發出跳閘信號。缺點：瓦斯保護會因為外部的一些小的擾動發生誤判，所以不能把瓦斯保護當做唯一的保護方案。
3.2變壓器的差動保護。
變壓器的差動保護是按照電流循環設計的。它主要應對變壓器繞組內部或者是引出線上的各種短路故障。變壓器差動保護動作電流設計原則是將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”，當變壓器正常運行時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器（CT）的二次電流之差，它近于0，差動繼電器不動作，保護也不會動作。由于高性能計算機芯片的出現，在變壓器1套保護裝置中包含主保護、各側全部后備保護的2套主變壓器微機型保護裝置已開發，并得到廣泛應用。因此，為反應電力變壓器引出線、套管及內部短路故障，對高壓側電壓為330kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護，達到反應變壓器繞組和引出線的多相短路及繞組匝間短路的縱聯差動保護、或電流速斷保護作為主保護，瞬時動作于斷開各側斷路器的目的。
雙重差動保護裝置中，CT的二次繞組分配設計：將第1套保護電流回路接原差動保護CT二次繞組，即接獨立CT，旁代時需切換；第2套保護接原后備保護CT二次繞組，即接主變套管CT，旁代時不需切換。雖然旁代時第2套保護對降壓變壓器的高、中壓側來說，其保護范圍不包括獨立CT到變壓器套管的引線，縮短了差動保護范圍，但可以保障旁代時2套保護都在運行。這樣當變壓器正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差接近于0，差動保護不動作，保護也不會動作。當變壓器內部（包括變壓器與電流互感器之間的引線）任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之和為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號，起到保護作用。
3.3變壓器的過電流保護
變壓器的過電流保護一般作為后備保護設置，為反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備保護，變壓器應裝設過電流保護。過電流保護通常是指變壓器啟動電流按躲開最大負荷電流來整定的一種保護裝置。根據變壓器的容量和短路電流的情況不同可分為3種保護。第一種是過電流保護，當電流超過預定最大值所發生的保護設備，它常用于降壓變壓器。第二種是復合電壓啟動的電流保護。當過電流保護不能夠起到保護作用時可采用這種保護。第三種是負序電流的過電流保護，它常適用于容量較大的升壓變壓器。
3.4電力變壓器的負荷保護
所謂過負荷保護是指在電路中，當回路電流超過過負荷保護裝置預設值時，過負荷保護裝置自動斷開電流回路，從而起到保護有效負載的作用。在實際應用中，通常采用電流繼電器與單相線路相連，它的保護動作一般有延遲或者是延遲跳閘。
4、變壓器繼電保護裝置設計注意事項
4.1 電力變壓器在整個電力系統中具有不可替代的作用，不論是在設計，制造還是在運行中，都要確保變壓器的安全性和穩定性，尤其是變壓器的熱穩定性，更應引起足夠的重視。
4.2 要向制造廠商索要電力變壓器流過故障電流的大小和允許時間的關系曲線，以確保變壓器在運行中的熱穩定性，從而確保電力系統的正常運行。
4.3 要根據造商提供的電力變壓器繞組流過故障電流和時間的關系曲線，采用合適的保護措施，確保流過變壓器電流的穩定性。
4.4 電力變壓器差動保護的范圍應包括低壓側開關，以防低壓側開關故障對變壓器的熱穩定構成威脅。
4.5 在設計電力變壓器的繼電保護裝置是，采用新的計算機技術，可以設置較多的過流保護段，使各側的過流保護能有相對較快的延時段；也有利于跳變壓器各側開關，特別是中、低壓側保護跳變壓器各側開關的保護段變壓器盡快脫離故障點。
5、總結
