继电保护技术在变压器故障解决中的运用_王勇.pdf

继电保护技术在变压器故障解决中的运用王勇张迎东（山东省调水工程运行维护中心寿光管理站）摘要：为了保证电力系统的稳定运行，本文针对电力系统变压器故障解决中继电保护技术的应用做出分析。首先介绍变压器的继电保护，认识到继电保护技术应用的价值和继电保护装置的基本性能，肯定该技术在解决变压器故障中的效果。其次介绍变压器继电保护机制，了解继电保护技术解决变压器故障的基本原理。最后分析变压器的常见故障，从低压侧后备保护、高压侧后备保护两个方面总结解决故障的方法，并且总结应注意的要点。通过继电保护技术快速恢复变压器运行，旨在加强变压器设备以及电力系统的安全性、可靠性。关键词：继电保护技术；变压器；电力系统；电气元件 引言随着现代科学技术水平的提升，无论是人们的生活还是生产，都加大了对电力的依赖性，若发生大规模停电事故，将带来严重影响，由此体现出电力维护的重要性。变压器是电力系统中的关键元件，变压器运维、保护同样非常重要。如果变压器在运行中发生故障，且保护措施无法实现快速制动，此时变压器故障将会带来更大范围的影响。针对变压器故障的解决，在所有解决方法中，继电保护技术应用效果显著，因此本文以继电保护技术在变压器故障解决中的应用为对象做出分析，总结继电保护技术的应用可行策略。变压器继电保护概述.继电保护技术应用价值电力系统中的变压器应用继电保护装置，可以保证电力系统的平稳运行，也为所有用户提供品质更高的供电服务 。针对变压器采取继电保护技术，具有如下作用：（）电力系统的变压器发出动作信号、故障信息，通过继电保护技术能够以最快的速度给出回应，最 大 程 度 发 挥 出 继 电 保 护 功 能 的 优 势。（）如果变压器在运行中出现异常、故障，利用继电保护技术，可以向继电保护装置发出动作指令，实现电力变压器切点，将线路异常、故障及时隔离，降低故障事故的影响。（）对变压器进行继电保护，还可以降低发生异常的概率，避免因故障导致的经济损失和电网、变压器的不稳定运转。.继电保护装置性能应用继电保护装置解决变压器故障，可体现出其灵敏性、高效性、可靠性等性能。（）灵敏性。采取继电保护技术，可以及时发现设备设定的动作故障、异常，快速中断设备运行。（）高效性 。当变压器出现故障，通过继电保护技术快速切断断路器，跳闸后便可以断开故障，结束变压器的异常状态。（）可靠性。继电保护设备可靠性主要表现为可信赖性及安全性两种形式，前者为在继电保护正常动作状态下发生异常、故障时，也可以按设置的既定程序完成动作，后者则是当继电保护处于非设计状态时，能马上停止动作，最大程度地降低因变压器故障造成的损失。变压器继电保护机制在解决变压器故障中，继电保护装置的作用为保护电气元件。其相关保护机制各不相同，主要包含主保护、后备保护和辅助保护三种。.主保护机制变压器主保护机制的关键是差动保护配置，主要包括如下关键保护元件：（）谐波配置元件。如果出现谐波，那么变压器极有可能会承载部分非线性负载，增加变压器的承载压力，致使变压器设备故障。如果变压器空投，此时采取可行的预防措施，可以有效规避电流对于变压器造成的干扰，以免出现开关误动。（）差动元件。差动元件保护机制涉及大差、小差，前者为排除母联以外的两条母线进线、出线的电流矢量相加和，后者为包含母联在内的一条母线所有进线、出线的电流矢量相加和 。因此，差动元件内的大差一般会被用于判断故障发生的范围，而小差电气技术与经济 技术与交流 多被用于选择存在故障的母线。一旦变压器发生故障，便可通过大差、小差融合的结果，选择最为合适的断开相关侧开关，此时会有故障盲区保护发生。假设母联开关、母线存在故障，检修人员开始断开了保护断路器一侧的母线开关，没有完全消除故障，此时即进入母线小差故障盲区，建议采取有效的故障盲区保护策略。（）启动元件。如果变压器发生故障，或大小差电流差已经超出设置限制，此时可能会产生突变，若差流超出标准电流范畴，那么便会自动启动差动保护装置，做出动作对变压器进行保护，在此环节启动元件主要发挥的是闭锁作用。由于启动元件在做出动作后，方可为保护装置提供电源，因此装置可以支持正常运转，或在出现异常动作后装置不会做出误动作，使变压器运行更加可靠 。（）判别元件。利用判别元件可以判断变压器内部电流回路的基本状况，如果发现变压器有异常便会即刻发出预警。是否开启闭锁保护与控制元件有关，差动保护也是通过波形识别来实现。.后备保护机制大幅度降低变压器电压，或是快速增加电流，可以有效降低变压器承载压力，这是后备保护机制的原理。由于低压一侧出现故障，受到主变阻抗作用，高压侧电压会再一次受到影响并发生变化，干扰到高压侧复合电压闭锁元件开启，甚至会引发延迟闭锁现象。因此，变压器发生故障，工作人员观察闭锁装置如果没有及时启动，那么便会快速开启后备保护，以控制变压器故障范围。.辅助保护机制辅助保护属于非电量保护，可以及时反映变压器内部潜在的故障，例如温度监测、保护设施、压力检测、释放压力设备、油位异常保护设施等。变压器故障以及应用继电保护技术的消除故障方法.变压器故障电力系统变压器运行期间，设备可能会因各种因素导致故障，可能是内部故障或外部因素引发故障。针对不同类型的变压器故障，做出如下介绍：（）操作故障工作人员处理变压器，低电压一侧断路器如果断开，此时一般会及时组织检查、维修。高压一侧合闸后观察主变压器，确定主变压器运行恢复正常，方会对低压侧断路器做出合闸处理 。然而一旦低压侧或电流互感器发生短路故障，无法及时进行差动保护，那么两侧断路保护均会受到影响，致使主变压器在运行中出现故障。（）运行故障变压器的运行故障是指电器元件处于运行状态时发生故障。例如电流互感器或低压侧发生了短路故障，观察发现低压侧母线电流增加，同时降低了电压。当发现此故障后继电保护技术在短暂的延迟时间范围内，将低压侧断路器断开，快速恢复低压侧母线电压和电流，起到保护主变压器的效果。但是出现故障位置并未完全隔离，依然是由主变压器故障部位输送短路电流，致使高压一侧故障电流并没有完全得到解决。因存在限制，也没有完全释放高压一侧的电流、电压，这对于电压的一系列动作而言也缺乏可靠性、开放性，不能快速切断故障部位，导致形成保护盲区。.继电保护技术消除故障的方法（）低压侧后备保护如果电力系统应用双绕组变压器，低压侧后备保护一般先由中低压侧短路装置提出断开指令，此时高压侧装置在接收到指令后，会以额定电流超出为条件自动跳闸。如果选择三绕组变压器，那么进行的后备保护操作与双绕组变压器大致相同，发现电流额定值超出限值后，中高压侧装置处于限定时间范围内做及时跳闸处理 。为此，按照变压器低中高压侧装置发出跳闸动作的基本逻辑，对电流互感器和中低压侧装置存在的故障可以及时做出判断，以免发生二次短路后损坏变压器的主变元件。（）低压侧后备保护、高压侧后备保护继电保护技术具有改善高压侧后备保护的功能，下面围绕双绕组变压器进行阐述。当工作人员发现低压侧装置已经断开，而且电流超过额定值，此时高压侧装置需要在要求时间范围内快速完成跳闸指令。如果是三绕组变压器，可以在中低压侧装置断开与高压侧电流超出的情况下，由高中低侧装置做出跳闸的决定。（）继电保护技术的实际操作变压器故障采用继电保护技术予以解决，在实操环节极易受变压器运行的影响，导致继电保护装置发生误动。所以，建议结合变压器的实际运行状况，采取有效的辅助方法，控制变压器故障。对于双绕组变压器，如果低压侧开关已经调整到冷备或检修状态，主变元件和高压侧装置依然继续运行，此时建议在高压侧装置的位置设置输入压板，以免改变低压侧装置所在位置，导致高压侧继电误动保护。对于三绕组变压器，工作人员应判断高中低侧装置的预热情况，通过协同配合规范继电装置保护的实电气技术与经济 技术与交流 操行为，在界限逻辑控制和优化逻辑控制的基础上，避免中低压侧装置的短路、高压侧过电流等故障。.注意要点采用继电保护技术解决变压器故障，对于双绕组变压器，如果是对低压侧断路器进行检查、维修，高压侧断路器及主变压器处于运行状态，此时建议在高压侧断路器中放置低压侧断路器，并在相应位置输入压板，起到固定低压侧断路器的作用，也可以避免高压侧的误判。对于三绕组变压器，一方面应重点检修低压侧断路器，并关注该断路器的冷备用状态，另一方面应分析高中低压侧断路器开启运行之后的状态。因为中低压侧断路器在热备用状态下，很大概率会发生线路短路现象，高压侧保护被动发生过流动作，建议以最快的速度跳开动作。另外，工作人员还应检查中低压侧的保护逻辑和接线，保证变压器动作时限配合的最佳效果。结束语综上所述，变压器在运行中出现故障，采用继电保护技术进行解决是目前行业内比较常见的手段。在工作人员检查变压器的过程中，针对发现的故障加以总结，分析产生故障的根本原因与位置，提出继电保护技术的应用方案。快速消除变压器故障的同时，使设备可以恢复到正常运行的状态，也为电力系统稳定运行奠定基础。参考文献 薛晨基于二次设备在线监视的继电保护运行定值校核技术及实现 电 气 技 术 与 经 济，（）：-唐聪电气自动化系统中继电保护技术分析 电子元器件与信息技术，（）：-钱伟电力变压器的继电保护技术的应用实践 集成电路应用，（）：-王洪涛快速切除 变压器死区故障的继电保护技术实践研究 科 技 创 新 与 应 用，（）：-尤松华，李东，吕鹏飞电力系统中智能变电站继电保护技术分析 电子技术与软件工程，（）：陈乙源关于电力变压器继电保护技术的应用与实践研究 山东工业技术，（）：（收稿日期：-）（上接第 页）结束语为保证变电运维实施效果和实际管控力度，应遵循标准化流程进行变电运维操作，尽量保障变电运维与电网安全稳定运行达到协调配合，使得电网运行维护水平和实际管控效果提升到一定高度。同时也应根据变电运维误操作事故提出相对应的预控措施，保证相关措施的规范性和有效性，严防变电运维误操作事故持续恶化，这对于保障变电运维操作的合理性和电网安全管控力度有重要作用，确保变电运维在电网安全运行中的作用得以彰显。参考文献 孙岩变电运维误操作事故的预控措施 现代工业经济和信息化，（）：-李菊香浅谈变电运维误操作事故预控措施 智能城市，（）：-艾艳荣变电运维误操作事故的防控措施 科技创新与应用，（）：-张威剑变电运维误操作事故的预控措施 电子技术与软件工程，（）：-智强变电运维误操作事故的预防和控制措施 电子技术与软件工程，（）：-于博变电运维误操作事故预控措施分析 科技风，（）：张茜茹，吴军，吴国斌变电运维误操作事故预控技术 电子技术与软件工程，（）：（收稿日期：-）电气技术与经济 技术与交流