随着我国电力工业的迅猛发展,电网的规模也逐渐扩大,电网的密集度也在不断提高。作为电力系统的主要部件—变压器也时刻受到外界负荷的影响。电力变压器正常运行中,可能会发生各类型的故障例如超高压输电建设,越来越离不开大型的电力变压器,它的故障也直接影响着整个电力系统的安全连续运行。因此,为了保证供电的可靠性和连续性,必须对电力变压器继电保护装置的性能和动作可靠性做出相应的严格设置[1]。
(1)邮箱内部故障即变压器的邮箱内发生的故障,如:高、低压侧绕组间的相间短路、轻微的匝间短路、发生在中性点接地系统中的侧绕组处单相接地短路等,还常常发生烧坏铁芯绕损等故障。变压器的内部故障特别危险,一旦发生故障,故障点所产生的电流和电弧不仅损坏绕组的绝缘、烧坏铁芯,故障严重时还会导致因变压器油受热分解产生的大量气体,引起变压器邮箱的爆炸。因此,继电保护应快速有效的切除这些内部故障。
(2)邮箱外部最常见的故障如:绝缘套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。
其中绝缘套管和引出线上发生的相间短路和接地短路以及绕组的匝间短路是最常见的故障类型,因此一定要根据变压器的容量以及重要程度装设具有良好性能的继电保护装置。
常见的外部非正常工作状态如:过电流、过电压引起的过励磁故障;负荷超过额定容量引起的过负荷;油面降低的故障(通常由油箱漏油引起);温度升高(通常由冷却系统所引起)。此外,在过电压或低频率等非正常运行状态下,对于到容量变压器,因其额定工作的磁通密度与铁心的饱和磁通密度相当接近,常常会引发变压器的过励磁故障。这些非正常运行状态往往会使绕组、铁芯等金属构件过热,从而威胁到变压器的绝缘性能[2]。
随着国内电力行业的发展,越来越多的超高压输电线路建设起来,随之扩大的还有超高压大容量的大型电力变压器,其运行的正常与否也将直接关系到国家整个电网的可靠性。针对上述电力变压器的各种故障类型及非正常运行状态,设置相对应并且安全可行的继电保护装置是非常有必要的。其核心任务就是通过继电器切除故障变压器,或通过一些信号传达给运行的相关人员采取相应消除异常的措施。根据DL400—1991《继电保护和安全自动装置技术规程》技术的相关规定,电力变压器应装设如下保护。
变压器瓦斯保护(即气体继电保护),对于保护0.8MVA及以上的油浸式电力变压器,为防止其内部发生各类故障均应装设瓦斯保护。如:变压器油箱内部出现的一切故障,都可以发出跳闸的信号。瓦斯保护装置的主要元件有气体继电器,它安装在油箱和油枕间联管处。瓦斯保护的动作极其迅速、灵敏,并且结构也非常简单,但它不能反映如引出线上的邮箱外部故障,其次,瓦斯保护也常常因为一些外界干扰而做出错误的动作,因此瓦斯保护不能作为变压器内部故障的唯一保护装置。
差动保护以比较变压器高压侧、低压侧的电流大小和相位来实现作为构建原理。将变压器两侧电流互感器二次侧接线按正常时的“环流接线”。对于Y,dll之类的电力变压器来说,需考虑“相位补偿”的接线连接方式,变压器星形侧的电流互感器接成三角形式,而变压器的三角形侧的电流互感器进行星形方式连接。
当变压器处于正常运行或出现外部故障时,此时的差动继电器的电流与两侧互感器的电流二者之间差值接近于零,此时,差动保护不动作,并且保护也不会有动作。
当变压器内部以及变压器与电流互感器之间的引线处出现故障时,差动继电器中得电流等于两侧电流互感器的二次电流之和,成为故障点较大的短路电流,大于继电器保护动作最低所需电流值,继电器发出迅速切除故障的信号。
差动保护一直以独特的高灵敏度、选择性好的特点、实现简单等特点,在发电机、电动机以及母线等设备上均能得到广泛应用,作为电器主设备的主保护,一直拥有着独特的优点[3]。
电力变压器过电流保护作为瓦斯保护和差动保护的后备,一般按照变压器的容量和短路电流的不同情况,过电流保护可采用用以下保护。
(1)过电流保护。常用于降压变压器。
(2)复合电压启动的过电流保护。一般在升压变压器及过电流保护的灵敏度不够时采用此保护。
(3)负序电流及单相式低电压起动的过电流保护,此种保护常用于63MV-A及以上大容量升压变压器以及系统联络变压器[4]。
过负荷保护是用来预防变压器因过负荷而引起的过电流。电力变压器的过负荷保护装置一般采用一只电流继电器与某个单相线路相连的一对一的接线方式,一般在经过一定延时后动作于信号,或延时跳闸[5]。
综上所述,无论是变压器的外部短路或过负荷引起的过电流或温度升高等非正常工作情况,都不容忽视。因此,继电保护设计在以供电的可靠性和连续性为前提下,做好相应的严格设置。
摘要：电力系统变压器是非常重要的部件,但电力变压器在实际运行中,会发生各类型的故障,影响着电力系统的安全连续运行、以及经济效益的提高。因此,设置具有良好性能、动作可靠的继电保护装置是很有必要的。
关键词：电力系统,继电保护装置,电力变压器
[1] 黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息,2010(15).
[2] 步天龙.关于电力变压器继电保护的设计[J].北京电力高等专科学校学报,2010,27(1).
[3] 黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息,2010(15).
[4] 王攀.电力变压器继电保护设计[J].电气时代,2009(7).
[5] 杨飞.关于电力变压器继电保护的研究[J].科技与生活,2010(12).
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