电力变压器继电保护精选(十四篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的14篇电力变压器继电保护，期待它们能激发您的灵感。

篇1

关键词 电力变压器；二次回路；瓦斯保护；定时限过电流

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-085-02

电力变压器是电力系统变配电的重要设备，它的故障对配电的稳定、可靠和系统的正常运行都有明显且比较严重的影响，同时，电力变压器也是非常昂贵的设备，由此，提供对电力变压器的继电保护尤为重要。变压器通常需要的保护装置有瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、相间短路的后备保护、接地保护、过负荷保护、过励磁保护等等。下面就电力变压器常用的典型保护做分析。

对于输电线路高压侧为110 kV及以上的工厂总降压的主变压器来说，应装设过流保护、速断保护和瓦斯保护。过流保护作为电流速断保护的后备保护，在有可能超过电力负荷时，也需装设过负荷装置。但是如果单台运行的电力变压器容量在10000千伏安及以上和并列运行的电力变压器每台容量在6300千伏安及以上时，则要求装设纵联差动装置保护来取代电流速断保护。由于主电源出口处继电保护装置动作时限为 2 s，则变压器保护的过电流保护动作时限可整定为1.5 s。

1 装设瓦斯保护

当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

2 装设定时限过电流保护

2.3.2 过负荷保护动作时限

上述设计的电流及电压回路、保护操作回路的继电保护回路图设计情况如下：

1）电流回路：A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。

2）电压回路：母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组，变电站高压侧母线电压接线，如图2。

①为了保证PT二次回路在莫端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。

②采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良，PT二次侧失去接地点。

③1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。

④传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。

⑤因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面数值“1”代表I母PT。）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。

⑥PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。

3）保护操作回路：

继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路构成该回路的主要部分，220 kV操作电压回路也是应用同样的原理设计形成的，传统电气保护的阀值、开关量进行逻辑计算后，提交给操作回路。对微机装置进行保护。因此微机装置保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面的操作回路见图3。

1）当开关闭合时，DL1立即断开，然后DL2闭合。HD、HWJ、TBJI绕组、TQ组成回路，点亮HD，HWJ开始操作，但是由于线圈的各个绕组有较大的电阻阻值，致使TQ上获得的电压不至于让其执行跳开动作，保护跳闸出口时，TJ、TYJ、TBJI线圈、TQ直接连通，TQ上线圈电流变大，获得较大电压后开始工作，由于TBJI接点动作自保持，所以TBJI绕组线圈一直等待所有断路器断开后，TBJI才返回（即DL2断开）。

2）二次保护合闸回路原理与二次保护跳闸回路相同。

3）在二次回路合闸绕组线圈上并联了TBJV回路，这个保护回路是为了防止在线圈失去电压跳闸过程中又有电压合闸命令，由于短时间内的繁复跳合闸而损坏机构。例如合闸后绕组充放电的延迟效应，及容易造成合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，当开关在跳闸过程中，使得TBJI闭合，HJ、TBJV绕组、TBJI接通，TBJV动作时TBJV绕组线圈自保持，相当于将合闸线圈短路了（同时TBJV闭触点断开，合闸绕组线圈被屏蔽）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。

4）D1、D2两个二极管的单相连通让KKJ合闸后的继电器开始工作，KKJ的工作通过手动合闸来完成，手动跳闸的目的是让KKJ复归，KKJ是电磁保持继电器，动作后并不是自动返回的，所以KKJ又称手动合闸继电器，广泛用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等的二次回路设计。

5）HYJ与TYJ是感压型的跳合闸压力继电器，它一般接入断路器机构的气压接点，根据SF6产生的气体所造成的气体压力而动作，所在以SF6为绝缘介质的灭弧开关量中，若气体发生泄露，那么当气体压力降到不能够灭弧的时侯，接点J1和J2连通，将操作回路断开，防止操作发生，造成火灾隐患。在设计和施工中，值得注意的是当气压低闭锁电气操作时候，不能够在现场直接用机械方法使开关断开，气压低闭锁是因为灭弧气压已不能灭弧，这个时候任何将开关断开的方法都容易造成危险，容易让灭弧室炸裂，造成设备损毁，正确的方法是先把负荷断路器的负荷去掉之后，再手动把开关跳开，保证电气的安全特性。

6）辅助的位置继电器HWJ，TWJ，主要用于显示二次回路当前开关的合跳闸位置和跳合闸线圈的工作状况。例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。

所有保护及安控装置作用于该断路器的出口接点都必须通过该断路器的操作系统，不允许出口接点直接接入断路器。

目前的保护装置都已经采用微机式保护方式，但从电气操作的灵敏性、快速性、安全性考量，机电式保护在许多电厂及变电站被广泛的使用着。

参考文献

[1]熊为群，陶然.继电保护、自动装置及二次回路第二版[J].中国电力出版社.

[2]李瑞荣.电气二次回路识图与常见故障处理[J].中国电力出版社.

[3]程逢科，李公静.电气二次回路应用入门[J].中国电力出版社.

篇2

电力变压器的结构和功能是电力系统的重要组成部分，其运行过程中会遇到很多问题，这些问题将会或多或少的影响电力系统的安全，尤其是大容量电力变压器受损会对企业电力系统造成致命破坏。因此，只有加强电力变压器的继电保护，将变压器合理应用到继电保护装置中，才能保证电力系统的安全。本文重点分析了电力变压器的继电保护对策，阐述了电力变压器在续电工作中的重要作用，展望了电力变压器在继电保护方面的未来。

【关键词】电力变压器 继电保护 软件系统

电力变压器的正常运行可以保证电力的有效运输，而保证电力变压器正常发挥功能的关键是继电保护，其工作能否完成将影响着电力体系的完整度。只有对电力变压器的机电保护对策进行科学分析，才能在电力变压器续电出现故障时做出合理应对，更好地处理电力运输过程中可能出现的各种意外状况，从而保证电力系统的稳定性和安全性。

1 电力变压器继电保护的常见故障

1.1 电力变压器继电保护概况

电力变压器继电保护主要有三种功能。第一，对电力系统出现的不正常信号和非正常状态做出有效应对，而达到维护继电保护功能的目的。第二，对电力变压器出现的非正常状态和故障进行判断，及时切断问题而达到有效控制事故发生的目的。第三，尽量避免电力变压器的继电保护功能因停电和设备损坏等问题而产生经济损失的情况，从而保证电力变压器的有效运转。

1.2 电力变压器继电保护的常见故障

1.2.1 内部原因造成的故障分析

内部原因造成的继电保护故障主要是电力变压器内部结构出现的机构性故障或功能性故障导致，如果变压器绕组出现故障或者变压器外壳接地线路出现故障都会引起继电保护故障，甚至会引发电网停电或者电力变压器被迫切除的情况。如果变压器出现短路，不能立即对变压器实行切除和停机，就会导致电力变压器烧毁或者不能运转的严重后果。

1.2.2 外部原因造成的故障分析

外部原因造成的故障主要有因油箱外部引线出现搭接情况、电力变压器的绝缘皮套出现发热情况等问题而引发的继电保护故障。如果电力变压器外部出现短路情况，可能会使电力变压器因电压过高而产生严重损害。

1.3 电力变压器继电保护装置的配备原则

当电力变压器内部出现短路或者油面下降的情况时，应该设置瓦斯保护；当外部短路引发变压器过电流的情况时，应该根据电力变压器容量和运行情况，设置电流保护、复合电压启动的过电流保护等装置作为后备保护；当长时间的过负荷对电力设备产生损害时，应根据过符合情况设置负荷保护装置；当电力变压器出现温度升高问题或者冷却出现故障时，应该根据变压器标准的规定，设置作用于信号的设备；110kv及以上中性点直接接地的电力网，应该根据电力变压器中心点接地的实际情况设置零序电流保护和零序电压保护装置。

2 电力变压器继电保护的要点分析

2.1 提高电力变压器继电保护技术的可靠性

电力变压器的继电保护方式主要是采用方法库和数据仓库。这两种方式可以有效地保证系统升级和维护的可靠性。在方法库上对电力系统进行升级和维护，为系统升级和换代提供了便利。因此，配备合理有效、性能优越的继电保护装置可以保证继电保护的可靠性。

2.2 增强电力变压器继电保护技术的实用性

电力变压器运行过程中的一些问题可以通过调节数据的共享性和适用性进行解决。如此一来，在分析问题和数据统计过程中可以增强数据的实用性，进而保证电力变压器的正常运行。

2.3 按照国家标准进行电力变压器设备设计

电力变压器的设计工作应该严格按照国家标准进行，并且严格把控型号选择的问题，以保证继电保护的协调性。同时，在对电力变压器进行继电保护时，应该对继电保护的工作情况和定期数值计算进行审核，保证电力变压器的运行符合国家规范。

2.4 电力变压器的运行应该以行动性为原则

在电力变压器的运行过程中，应该根据其结构的特殊性和功能的实用性，在设备内部安装保护装置，当瓦斯超出限值，立即做出反应，从而保证继电保护装置工作的准确性和便捷性，保证电力变压器的稳定性。

3 电力变压器继电保护的未来发展方向

3.1 软件系统的发展

随着社会科技的进步，电力变压器的继电保护应该向着自动化和智能化的方向发展。开发相关的软件支撑起电力变压器的继电保护工作，建立相应的电力变压器继电保护的工作程序，进行系统的数据记录和分析。通过其对相关数据的细致分析和高效决策来提高电力变压器继电保护的效果，从而维护电力变压器的继电保护功能。

3.2 数据库的发展

国民经济的快速发展使得电力变压器需要向网络化和信息化的方向发展。通过建立电力变压器继电保护的相关数据库和资料来实现网络化和信息化是最有效的途径。具体就是根据电力变压器继电保护工作的实际情况，建立电力变压器继电保护工作正常运行、故障检测和数据存储的数据库，对相关数据进行系统、科学的记录，使资料库可以作为电力变压器继电保护工作的坚强后盾。只有确保数据库在电力变压器继电保护工作中的有效运用，保证数据库对数据的全面统计，才能在设备出现故障后，准确的分析故障原因，找出解决故障的方法，从而保证电力变压器的继电保护工作正常运行。

4 结束语

电力变压器的结构和功能作为电力系统的重要组成部分，其运行过程中会遇到的问题会影响整个电力系统的安全，尤其是大容量电力变压器受损会对电力系统造成致命破坏。而电力变压器的继电保护是电力变压器最重要的保护体系和设备，同时也是保护电力变压器的有效手段，不仅可以保证电力变压器的正常运行，而且还可以将发生故障的可能性降到最低。因此，为了能够发挥电力变压器继电保护工作的最大价值，必须对电力变压器的继电保护技术进行分析，从而找到有效避免电力变压器的继电保护工作的正常进行，保证电力系统的安全性和稳定性，减少电力系统故障发生的概率。

参考文献

[1]周宝忠.电力变压器继电保护技术的应用实践[J].科技经济市场，2014（11）：173.

[2]刘靖.电力变压器微机主保护系统的研究与设计[D].重庆大学，2008.

[3]王梅义.高压电网继电保护运行技术[J].电力工业出版社，2008，10.

[4]沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究[J].电力系统自动化，2007，8.

[5]赵洪梅.电力变压器的继电保护[J].电力与能源，2008，34.

作者简介

高海涛（1980-），男，陕西省洋县人。工程硕士学位。现为吉林石化公司工程师。主要研究方向为电气运行管理。

篇3

关键词：电力变压器；继电保护；优化探究

一、电力变压器常见的故障分析

电力变压器在使用时可能会因为人为或者环境中这种或者那种因素，造成种种问题。这部分故障主要分为两种，分别是内部故障和外部故障。内部故障主要是由于电力变压器的油箱里可能存在问题，人们在使用时不注意，而导致油箱出现油料泄露或者油箱损坏的问题，从而使变压器在使用时出现问题。而外部故障主要是油箱的外部，这部分主要是发生在绝缘套管或者其引线上，人员不注意就很可能会导致绝缘套管的绝缘层破损或者引线损坏等现象。

二、电力变压器继电保护优化分析

变压器在电力系统中至关重要，可以说是电力系统中的关键所在，而继电保护又是变压器的重中之重，因此对变压器进行继电保护优化就具有非常重要的现实意义。

1.利用纵联差动保护

纵联差动保护主要针对变压器内部短路和套管以及引出线等问题，主要通过切断变压器两侧的断路器遏制故障的发生。而具体分为两个方面：首先，应该装设纵联差动保护，在6.3×106VA以及以下并列运行，并且2×106VA以及以上用电流速断保护一些不符合要求的变压器。并且如果后备保护动作的延迟时间达到0.5秒，则需要装设电流速断装置。

2.通过瓦斯保护

瓦斯保护主要运用于第一类变压器故障，瓦斯保护主要可以用于油箱内油液不足的情况，例如对于0.4×106VA以上车间内油浸式变压器以及0.8×106VA以上油侵式变压器，我们都采用瓦斯来保护。

3.使反应变压器对称达到过负荷保护

当多个变压器并列运行，并且每个变压器利用电压在4×105VA以及以上时，则需要根据实际情况装设过负荷保护，同时过负荷保护也可以用于绕组变压器和自耦变压器，此时应该接于一相电流上，带时限动作于信号，这样就可以在发生故障时通过过负荷保护自动断开部分负荷，达到保护电力系统的效果。

我国的电力事业随着社会的发展日益强大，给人们生活带来了极大的便利。而变压器作为电力系统中的一个重要装置，却在电力系统正常运行的同时总是发生一些问题，因此，变压器的继电保护和优化就成为当今电力产业发展的关键。

篇4

关键词:电力系统继电保护装置;电力变压器

Abstract: The power transformer is a very important component, but in the actual operation of power transformer fault occurs, all kinds of, affect the safety of the power system running, and improves economic efficiency. Therefore, the relay protection device is provided with good performance, reliable action is necessary.

Keywords: power system relay protection device of power transformer;

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

1、前言

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。

2、电力变压器的故障类型及不正常状态

电力变压器的故障通常可以分为油箱内部故障和油箱外部故障两种。油箱内部故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及铁芯的绕损等。变压器内部故障非常危险，因为故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体， 有可能引起变压器油箱的爆炸，所以继电保护应快速切除这些故障。油箱外部故障最常见的主要是变压器绕组引出线和绝缘套管上发生的相间短路和接地短路(直接接地系统侧)。变压器的不正常运行状态主要有：变压器外部相问短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；负荷超过额定容量引起的过负荷；油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度，在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。这些不正常的运行状态会使绕组、铁芯和其他金属构件过热，威胁变压器绝缘。

3、电力变压器器继电保护设计方案

3.1瓦斯保护设计

如果变压器内部发生严重漏油或匝间短路、铁心局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障时，往往差动保护及其他保护均不能动作，而瓦斯保护却能动作。瓦斯保护主要由气体继电器来实现，安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护分为两种：一种是轻瓦斯保护动作于信号，根据气体的数量、颜色、化学成分和可燃性等，判断保护的原因和故障性质，运行人员能够迅速发现故障并及时处理；另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸，监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成分，可以间接地推测故障发生原因、部位和严重程度，在变压器出现突然性严重故障时自动报警或切断电源。

3.2过电流保护设计

为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备保护，变压器应装设过电流保护。过电流保护通常是指变压器启动电流按躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。它主要在其各侧母线故障时起作用，特别是中、低压侧母线的故障。主要分为以下3 种情况：

1）低压变压器过电流保护设计

变压器低压侧一般采用三相式三卷变压器，高、中压侧的阻抗保护很可能对压侧短路起不到保护作用，不能满足作为相邻元件后备保护的要求，这时可以同时在其高、中压侧均装设复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护，低压侧装设复合电压闭锁过流保护。复合电压闭锁过流保护装置的电流元应按大于变压器的额定电流整定，即I=K1/K2×I0 式中，K1 为可靠系数，取1.2～1.3 ；K2 为返回系数，取0.85 ；I0 为变压器的额定电流。同时，为了正确反映各侧的不对称短路残压，此装置还应安装一套低电压锁闭元件。电压元件的动作电压应低于运行中可能出现的最低工作电压，如大容量电动机启动引起的电压降低等，其计算如下：U=U0/K1×K2, 式中，U0 为校验点故障时，电压继电器装设母线上的最大残压；K1 为可靠系数，取1.2～1.25 ；K2 为返回系数，取1.15～1.2。__

2）高压变压器的保护设计

如果变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线有规定的灵敏系数时，则在变压器低压侧断路器与高压侧短路器上可配置过电流保护装置，当低压侧母差保护校验停运或故障拒动及开关与TA间故障时，此装置成为低压侧母线的主保护及后备保护。但是，如果短路为非金属性的，经弧光短路时，阻抗保护可能灵敏度不足或整定延时长于2.0s。因此，最好在高压侧设一个保护变压器热稳定的反时限过流保护，其整定值应由变压器的热稳定要求决定。同时，在低压侧另安装保护或在低压侧中性线上装设零序电流保护，跳高压侧短路器，其动作电流可按中性线不平衡电流不超过变压器额定电流的25%。

3）负序过电流保护设计

当相间后备保护按远后备原则配置时，应躲过被保护变压器所连接相邻线路发生一相断线时流过保护安装处的负序电流，并与相邻线路零序电流保护的后备段在灵敏度上配合，以防止负序过电流保护非选择性动作。设计时在各种两相短路情况下，测量反时限、定时限和负序过过负荷报警回路动作电流的离散值。测量反时限、定时限和负序过负荷报警回路的动作电流范围，刻度误差和返回系数。当负序保护作为发信号用时，由于断路合闸时的三相非同时，电力系统起动过程中的大电流、过流过程引起电流互感器的不平衡以及相邻近设备发生相间短路故障时都会引起较大的负序电流，可用延时来躲过。因此，动作时间应大于相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和。当负序保护作为相间短路保护的后备保护时，即投跳闸时，动作时间应大于相邻设备及本设备的相间后备保护的动作时间。

4、电力变压器保护的应用

4.1变压器的差动保护

差动保护的构成原理主要是利用比较变压器高、低压侧的电流大小和相位来实现的。将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”，图1 示出了适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比；对于Y，dl1 的电力变压器，同时再考虑采用“相位补偿接线”，即变压器星形侧的电流互感器接成三角形，变压器三角形侧的电流互感器接成星形。当变压器正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差接近于零(实际为由多种原因引起的不平衡电流，由于不平衡电流小)差动保护不动作，保护也不会动作。当变压器内部(包括变压器与电流互感器之间的引线)任何一点故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之和为故障点短路电流，大于继电器动作电流，继电器动作，跳变压器各侧断路器切除故障，同时发动作信号。

图1 双绕组变压器差动保护单相原理接线图

差动保护在继电保护的发展过程中， 有着独特而无法替代的地位，其灵敏度高，选择性好，实现简单，不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障,因此差动保护被广泛应用于各种电气主设备和线路的保护中，作为电气主设备的主保护，具有独特的优点。

4.2变压器的瓦斯保护

当变压器油箱内部发生故障(包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体， 因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体， 此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。当变压器发生穿越性短路故障，在穿越性故障电流作用下，油隙问的油流速度加快， 当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作，对此必须采取相应的措施。

4.3 变压器的后备过流保护

变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线、线路的远后备，地位也十分重要。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，以较短的时限缩小故障影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器，后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在各侧装设后备保护，各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。

篇5

【关键词】电力系统；变压器；常见故障；继电保护

电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，如果发生故障将会给电力系统的正常运行及供电可靠性带来严重的影响。为了确保电力变压器能够安全运行,防止事故扩大,确保电力系统安全稳定的运行，可根据变压器的容量、结构以及故障类型装设相应的继电保护装置。1.电力变压器常见故障及不正常运行状态

变压器油箱的内部原副边绕组很有可能会发生相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及原副绕组之间的绝缘击穿等故障。油箱内故障产生电弧,引起绝缘油剧烈气化,很有可能会导致变压器油箱内部爆炸。油箱外部套管和引出线也可能会发生相间短路以及接地短路。变压器不正常工作状态主要有外部短路、负荷引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高等。

根据情况和异常运行方式,变压器一般需要配置以下保护

2.1差动保护或电流速断保护

差动保护不仅能够正确区分区内外故障，还可以在无其他元件的保护配合的情况下无延时的切除区内各种故障，因此差动保护经常作为电气主设备的主保护被广泛应用于各种电气主设备和线路的保护中。 《继电保护和安全自动装置技术规程》中对装设纵联差动保护和电流速断保护有如下规定：

2.1.1对6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。

2.1.2对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。

2.1.3对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。

2.1.4对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100MVA及以下发电机与变压器组共用纵联差动保护；100MVA以上发电机，除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单独装设纵联差动保护。对200~300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。

2.2过电流保护

电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。过电流保护可作为瓦斯保护和差动保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

2.3零序电流保护

反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。110kV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。将零序电流互感器套地三芯电缆上，电流继电器接在互感器的二次线圈上，在正常运行或无接地故障时，由于电缆三相电流的向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零(只有很小的不平衡电流），故电流继电器不动作。当发生接地故障时，零序互感器二次线圈将出现较大的电流，使电流继电器动作，以便发出信号或切除故障。

2.4过负荷保护

反应变压器对称过负荷的过负荷保护，仅作用于信号

对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。变压器的过负荷电流，在大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，由电流继电器来实现，并经过一定的延时作用于信号。选择保护安装在哪一侧时，要考虑它能够反映变压器所有各侧线圈过负荷情况。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

2.5过励磁保护

目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，接近饱和磁密，因此在过电压情况下，很容易产生过励磁。在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护。装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸，使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。

2.6瓦斯保护

瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当油箱内故障严重时，产生的气体量非常大，气体流和油流相互夹杂着冲向油枕上部，由于压强的作用，继电器内部的油面降低，瓦斯保护启动，瞬时断开变压器各侧的断路器。 《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护具有可靠、灵敏和速动性，但只能反应油箱内部的故障，不能反应引出线的故障。有时还会受到一些外界因素的影响，所以还需要设置其他后备保护。

2.7压力保护

压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧带动继电器触点，使触点闭合，作用于切除变压器。

2.8温度及油位保护

温度保护包括油温和绕组温度保护，当变压器温度升高到预先设定的温度时，温度保护发生告警信号，并投入启动变压器的备用冷却器。

油位保护反应油箱内油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。

2.9冷控失电保护

为提高传输能力，对于大型变压器均配置有各种的冷却系统，如风冷、强迫油循环。在运行中，若冷控失电，变压器的温度将迅速升高。若不及时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。

篇6

关键词：电力系统 变压器 常见故障 继电保护

电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，如果发生故障将会给电力系统的正常运行及供电可靠性带来严重的影响。为了保证电力变压器的安全运行，防止事故扩大，确保电力系统安全稳定的运行，可根据变压器的容量、结构及故障类型装设相应的继电保护装置。

1、电力变压器常见故障及不正常运行状态

变压器油箱内部原副边绕组可能发生相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及原副绕组之间的绝缘击穿等故障。油箱内部故障产生电弧，引起绝缘油的剧烈气化，可能导致变压器油箱的爆炸。油箱外部套管和引出线也可能发生相间短路和接地短路。

2、根据情况及异常运行方式，变压器一般需要配置以下保护

2.1差动保护或电流速断保护

利用变压器高、低压侧电流大小和相位，可实现差动保护。反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路，保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。差动保护不仅能够正确区分区内外故障，还可以在无其他元件的保护配合的情况下无延时的切除区内各种故障，因此差动保护经常作为电气主设备的主保护被广泛应用于各种电气主设备和线路的保护中。《继电保护和安全自动装置技术规程》中对装设纵联差动保护和电流速断保护有如下规定：

2.1.1对6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。

2.1.2对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。

2.1.3对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。

2.2过电流保护

电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。过电流保护可作为瓦斯保护和差动保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

2.3零序电流保护

反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。110kV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。将零序电流互感器套地三芯电缆上，电流继电器接在互感器的二次线圈上，在正常运行或无接地故障时，由于电缆三相电流的向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零(只有很小的不平衡电流），故电流继电器不动作。当发生接地故障时，零序互感器二次线圈将出现较大的电流，使电流继电器动作，以便发出信号或切除故障。

2.4过负荷保护

反应变压器对称过负荷的过负荷保护，仅作用于信号

对于400kVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。变压器的过负荷电流，在大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，电流继电器来实现，并进过一定的延时作用于信号。选择保护安装在哪一侧时，要考虑它能够反映变压器所有各侧线圈过负荷情况。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

2.5过励磁保护

目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，接近饱和磁密，因此在过电压情况下，很容易产生过励磁。在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护。

装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸，使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。

2.6瓦斯保护

瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当油箱内故障严重时，产生的气体量非常大，气体流和油流相互夹杂着冲向油枕上部，由于压强的作用，继电器内部的油面降低，瓦斯保护启动，瞬时断开变压器各侧的断路器。《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

瓦斯保护具有可靠、灵敏和速动性，但只能反应油箱内部的故障，不能反应引出线的故障。有时还会受到一些外界因素的影响，所以还需要设置其他后备保护。

2.7压力保护

压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧带动继电器触点，使触点闭合，作用于切除变压器。

篇7

褚振军

阳信县供电公司光明电力服务有限公司 ，山东滨州 251800

摘 要 随着我国电力企业发展得越来越快 ，电网规模也越来越大 ，电力企业对电力系统的安全要求也越来越高。

变压器是对高低压电网系统安全的一种保障 ，也是电力系统中最为重要的电器设备。对系统正常运行以及供电的可

靠性有非常大的影响。因此对电力变压器继电保护技术的研究十分有必要。

关 键 词 电子变压器 ；继电保护技术 ；应用

不管是什么电力系统，运行都和变压器设备有很大的关系，因此 ，若想要保证电力系统能够正常运行 ，就必须保证变压器

设备的安全。由于外界因素，电压器在运行中还是会发生故障，所以要采取措施对这些故障进行解决和处理 ，同时还要采取

方法对变压器常见的故障进行预防 ，若是对故障处理得不及时 ，就会影响电力系统的运行安全。

1 电力变压器继电保护概况及发生故障的原因

1.1 电力变压器继电保护概况

电力系统在运行中 ，为了保证系统能够正常运行以及供电的可靠性 ，就要实行继电保护。当电力系统异常工作或者发生

故障时 ，就可以在最短的时间以及最小的区域内 ，从系统中切除故障设备 ，或者让电力系统发出信号 ，让值班人员对电力系

统的故障进行维修。确保用户能够正常使用电 ，减小对人们生活和工作的影响。继电保护装置有四项性能 ，一是灵敏性 ，指

用灵敏系数表示反映故障的能力。二是可靠性 ，指不发生拒动作。三是快速性 ，在发生故障和异常时 ，能够快速地解决。四

是选择性 ，切除故障 ，让故障在最小的区间进行 ，最大限度的对没有发生故障的部分继续供电。在对继电保护方案进行选择

时 ，除了要注意以上几点 ，还要保证其经济性 ，不仅要考虑运行维护的费用和对保护装置的投资 ，还要考虑因为装置不完善

导致的误动或者拒动从而造成的经济损失。

1.2 电力变压器继电保护故障原因

根据以往的运行经验 ，可以得出电力变压器的故障一般分为两种 ，一种是内部故障 ，另一种是外部故障。

内部故障主要是在变压器内出现的故障 ，比如绕组之间有短路发生、引出线或者绕组通过外壳而发生的接地故障等。

外部故障则是因为变压器油箱外部的引出线以及绝缘套管发生故障 ，比如绝缘套管破碎而导致接地短路 ，因为引出线发

生了故障从而导致绕组变形等。变压器内部故障根据性质可以分为电故障以及热故障。所

谓热故障 ，通常表现在变压器中温度升高或者局部过热。一般情况下 ，热性故障一般有四种故障情况 ，当温度小于一百五十

摄氏度时 ，为轻度过热 ；当温度在一百五十到三百摄氏度时 ，为低温过热 ；当温度在三百到七百摄氏度时 ，是中温过热 ；

当温度高于七百摄氏度时 ，为高温过热。所谓电故障主要指的是变压器内部因为高电场强度导致绝缘性能劣化或者下降的情

况。电故障根据放电能量密度的不一样 ，分为火花放电、局部放电以及高能电弧放电。

2 电力变压器保护作用

2.1 瓦斯保护的作用

变压器中的主要保护措施是瓦斯保护 ，变压器油面降低以及变压器油箱内的故障都由瓦斯予以反映。当变压器出现轻微

故障时 ，就会出现油面下降的现象 ，轻瓦斯会有信号发出 ，而当瓦斯有严重故障发生时 ，会有大量的气体产生 ，重

瓦斯也会有跳闸的现象。变压器内部发生故障时 ，故障局部会有发热的情况产生 ，这样一来 ，在附近的变压器就会发生油

膨胀的现象 ，空气被放出 ，形成气泡逐渐上升 ，而其他材料和油会在放电等作用下产生瓦斯 ，从而让油面下降。

故障很严重时 ，产生瓦斯气体之后 ，增大了变压器内部的压力 ，从而让油流向油枕方向 ，挡板会在油流冲击时对弹簧的

阻力进行克服 ，从而让磁铁朝干簧移动 ，接通干簧的触点 ，这样一来 ，就会发生跳闸的现象。

2.2 差动保护的作用

差动保护是对变压器的主保护 ，主要是对变压器的引出线以及绕组的故障进行反映，变压器的各侧断路器它都可以跳开。

根据装置不同 ，差动保护可以分为以下几种 ：

1）横联差动保护常常用于并联电容器以及短路保护中 ，当设备采用双母线以及双绕组时 ，就会采用横联差动保护 ；

2）纵联差动保护主要是对短路以及匝间短路等进行反映，保护范围主要包括引出线和套管。

2.3 变压器的电压以及电流保护的作用

当变压器的外部有故障发生时 ，就会产生过电流 ；在变压器的内部有故障时 ，就会产生差动保护以及瓦斯保护的后备 ，在变压器中 ，

应该安装电流保护装置。根据变压器容量以及系

统短路电流的不同 ，对不同的保护方法进行选择。

2.4 后备保护作用

主变压器在运行时有阻抗较大的特点 ，因此 ，主变压器在低压侧时有故障出现 ，对高压侧的运行不会产生影响。高压侧

的稳定性对电压闭锁的保护功能可以有效地实现。但是在主变故障在运行时发生异常的情况下并不能及时的做出反应。因此，

主变压器在运行时 ，要做好后备保护措施 ，可以采用高压侧和低压侧并联开放的方式 ，让闭锁回路的开放具有灵活性。

3 电力变压继电保护的特点

3.1 具有可靠性高的特点电力变压器继电保护系统中的信息管理技术具有可靠性高

的特点 ，因为它采用了方法库以及数据仓库的方式 ，因此为系统的升级以及维护提供了方便。以前信息管理系统在运行过程

中 ，是采用的分散式 ，将信息传输给各个级别的用户 ，而如今则是集中在网络中心的规则库以及数据库中。若是有一个客户

的工作站有问题出现 ，有损坏的现象发生 ，对信息系统的运行状态也不会有影响。站在软件开发商的角度上来看 ，系统的升级

以及换代只用在方法库上进行 ，整个过程都更加的方便和快捷。

3.2 具有实用性强的特点

生产运行过程中的一些问题可以对数据的共享和使用进行解决 ，对分析和数据进行统计 ，因此具有实用性 ，在一定程度上 ，

可以提高保护电力变压器运行的水平。

3.3 可以对远程进行监控

微机保护装置有串行通行等功能 ，因此可以以通信的方式联络远方变电站的微机监控系统 ，从而让微机保护有远程监控的特点 ，

这样一来 ，在变电站没有人时 ，也可以对继电保护系统进行监控。

4 电力变压器继电保护技术

电力变压器的继电保护主要表现在 ，当变压器的内部有故障发生时 ，因为电压、电流以及油温或多或少都会发生变化 ，

通过这些变化对电力变压发生故障的范围以及性质进行判断 ，从而对这些故障进行解决和处理。

在设计保护设备时 ，对机电保护装置的规范和标准要认真落实 ，按照国家颁布的政策要求进行设计。在设计以及选型时

要严格把关 ，从而保证继电保护的协调和统一。在进行维护时 ，对继电保护的执行情况以及定值计算要重

点检查 ，确保保护装置定时是按照规范、标准以及要求正确投入的。对继电保护定值要认真验算 ，对母差保护、差动保护以

及纵联保护等进行校对和核算 ，保证其选择性以及可靠性。巡视检查端子箱以及继电保护装置 ，对继电保护装置的运行状态

要重点检查。通过对线路的纵差保护以及母差保护进行在线监测 ，判断它们是否有异常现象发生。对户外设备进行检查 ，判

断它们是否做好了防雨以及防尘的措施 ，为了让保护装置能够发挥出它最大的作用 ，就要保证保护装置在投入运行时没有任

何缺陷。除此以外 ，根据电网运行的方式 ，对变电站投入保护装置的方式进行检查，判断二次回路以及自投装置是否是完好无缺，

确保其正确投入。

5 电力变压器继电保护的应用

5.1 软件应用软件应用功能主要是查询二次信息 ，分析处理“三遥”数

据 ，比较以前的定时记录 ，对故障以及施工等报警事件进行响应和指示 ，统计动作次数和时间。管理二次设备实验的记录以

及定值 ，让继电保护人员将数据认真、准确填写 ，从而让其他部门在共享和查询时更加方便。软件应用还有连接图像和数据

库的功能，并且在图像中对二次设备的缺陷以及故障进行反映，对保护装置的运行进行分析。对一次装备的参数接口进行设置，

还可以查询一次主接线图。

5.2 方法库以及数据仓库

与传统的关系数据库相比 ，数据仓库的数据组织形式更加多样 ，它不仅对非结构性接口、应用程序接口以及动态存储等

方面有很强的性能 ，还具备对数据进行处理的能力。方法库指的是可以对大量处理方法进行存储以及封装的规

则库 ，也是关于应用程序软件的集中表现方式 ，对数据的完整性可以有效地保证 ，同时还能对客户的使用范围进行限制。

5.3 系统建立的模式

随着社会的发展和进步 ，计算机技术已经被广泛地运用到各个领域 ，信息资源的利用对于企业的发展有很大的影响 ，因

此在电力变压器继电保护管理系统中 ，对这一点要十分注重 ，从外部空间收集可以用到的信息数据 ，也可以将信息数据提供

给外部空间。因特网模式是近年来进行系统模式建立的主要模

式。

6 结论

综上所述 ，可以看出对电力变压器的保护十分重要 ，它不仅能预防事故还能缩小事故发生的范围 ，从而提高系统运行的

可靠性。变压器是电力系统中十分重要的电器设备 ，它具有结构可靠以及故障小等特点。电力系统安全、正常地运行离不开

电力变电站 ，它对功率的传输有一定的影响 ，可以减少同等级以及同一段线路功率传输的电流量 ，从而降低线路的损耗。本

文主要对电力变压器继电保护技术进行了研究和分析 ，从而让它更好地运用到电力系统中 ，让电力系统在发生故障时 ，能够

尽量减少用户的损失。

参考文献

[1]温源.500kV电力变压器继电保护问题探析[J].中国电力教育，2013(36).

[2]邹伟煜.电力变压器继电保护问题探析[J].价值工程，2010(15).

篇8

关键词：电力系统；变压器；继电保护装置；油沉式变压器；断路器保护

电力变压器的正常运行可以保证电力的有效运输，而保证电力变压器正常发挥功能的关键是继电保护，其工作能否完成将影响着电力体系的完整度。只有对电力变压器的继电保护进行科学分析，才能在电力变压器续电出现故障时做出合理应对，更好地处理电力运输过程中可能出现的各种意外状况，从而保证电力系统的稳定性和安全性。

1 继电保护基本概念

在研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况时，需要探讨应对事故的自动化措施。由于这些措施主要用带有触点或辅助触点的继电器来保护电力系统及其元件，例如线路、发电机、变压器和母线等，使之免遭损害，所以称其为继电保护。

2 电力变压器的继电保护

GB/T50062―2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中第4.0.3条，针对变压器引出线、套管及内部短路故障的保护范围已经有了详细的说明，结合《工业与民用配电设计手册》第三版第七章的内容，电力变压器的继电保护配置（容量在5000kV・A以下的电力变压器）如下表所示。

通过上表不难看出，除容量小于400kV・A的变压器外，目前大多数的设计中，高压侧均采用断路器，变压器均需要装设带时限的过电流保护，并且当过电流保护时限大于0.5s时，还需要加装电流速断保护；对于2000～5000kV・A的变压器，当电流速断保护不能满足灵敏性时，还需要装设纵联差动保护。

3 电力变压器继电保护实例

某大型研发中心项目，两路10kV高压进线，高压母线采用单母线分段运行方式，高压开关柜采用断路器保护；选用两台10/0.4kV的油沉式变压器，容量为1250kV・A，变压器型号为SCB11-10/0.4kV-1250//Dyn11。低压侧母线采用单母线分段运行方式。10kV母线上短路容量假定为300MV・A。

本案例中，过电流继电器选用GL感应型，是考虑到GL型继电器的反时限特性。反时限过电流继电器的动作根据电流的大小决定，电流上升越快动作时间越短，上升慢时间就长。而DL定时限过电流继电器是根据电流的大小变化，在大于整定值时发出信号，通过时间继电器延时，到时间就发出跳闸信号。所以对短路这种情况来说用GL型是最理想的，可以做到瞬时保护，而DL型一定要在时间继电器延时时间到才能动作。

3.1 过电流保护

根据短路电流的计算方法（或查《工业与民用配电设计手册》第三版P.169）不难得出：在变压器低压侧发生三相短路时，变压器出口端的三相短路电流为Ik=25.22kA，流过高压侧的超瞬态电流为：

（1）

正常运行时，变压器的额定电流（高压侧）为

（2）

因此，装设三个GL型过电流继电器和三个电流比为100/5的电流互感器TA1～TA3，即

nTA=100/5 （3）

继电器接线方式如图2所示，采用接于相电流的方式。

根据《工业与民用配电设计手册》第三版第7章表7-3可以查出，过电流保护时，保护装置的动作电流按下式计算（应躲过可能出现的过负荷电流）

（4）

式中，Krel为可靠系数，取1.3；Kjx为接线系数，取1；Kgh为过负荷系数，取3；Kr为继电器返回系数，取0.85。

将以上数值及式（2）、式（3）代入式（4），得保护装置的动作电流Iop.K=16.52A，取17A。

继续校验保护装置的灵敏系数，应满足（按电力系统最小运行方式下，低压侧两相短路时流过高压侧的短路电流校验）

（5）

为省略计算，依然假定电力系统最小运行方式下，10kV母线上短路容量为300MV・A（实际应用时应从电力部门获取相关数据），即

（6）

则最小运行方式下变压器低压侧两相短路时，流过高压侧的稳态电流

（7）

式中，2/ 为变压器低压侧发生两相短路时，流过高压侧的电流分布系数，其取值根据变压器连接组别、继电器接线方式、短路故障形式以及保护方式的不同略有不同。

3.2 电流速断保护

同理，假定电力系统最大运行方式下，变压器低压侧三相短路时，流过高压侧的超瞬态电流为 （8）

则保护装置的动作电流（应躲过低压侧短路时，流过保护装置的最大短路电流）为 （9）

式中，Krel为可靠系数，取1.5；Kjx为接线系数，取1。

将式（3）、式（8）代入式（9），得

（10）

取76A。瞬动电流倍数为76A/17A=4.47，取5倍。

3.3 低压侧单相接地故障保护

拟利用高压侧三相式过电流保护完成低压侧的单相接地保护，保护装置的过电流和动作时限与过电流保护相同，校验保护装置的灵敏性。则保护装置的灵敏系数为（11）

最小运行方式下，变压器低压侧母线或母干线末端单相接地短路时，流过高压侧的稳态电流为I2k1.min。

4 结束语

总之，电力变压器是现代电力系统的重要组成部分，如果它出现故障，将会极大的影响电力系统的正常运转。而电力变压器的继电保护是电力变压器最重要的保护体系和设备，同时也是保护电力变压器的有效手段，不仅可以保证电力变压器的正常运行，而且还可以将发生故障的可能性降到最低。因此，为了能够发挥电力变压器继电保护工作的最大价值，必须对电力变压器的继电保护技术进行分析，从而保障电力变压器继电保护工作的正常进行，保证电力系统的安全性和稳定性，减少电力系统故障发生的概率。

参考文献

篇9

【关键词】电力变压器；继电保护技术；应用；发展

继电保护是一个自动化的装置设备，它的目的是当其保护的系统中电路或元器件出现故障或不正常运行时，这个系统的额保护装置能及时根据设定的程序在系统相应的部位实现跳闸或短路等既定操作，使故障电路或元器件从系统中脱离或者发出信号通知管理人员处理，以达到最大限度地降低电路或元器件的损坏，使被保护系统稳定运行。在电力系统中，电力变压器作为其大量使用的关键设备，其运行的可靠性是整个电力系统安全运行的重要保证。一旦其发生故障，却又无相应的保护装置对其进行保护，就会使整个电力系统无法正常运行。为此，应用继电保护装置对其进行保护显得尤为重要。

1.电力变压器的继电保护措施

1.1瓦斯保护

瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护，其分为轻瓦斯保护动作于信号、重瓦斯保护动作于断路器跳闸。（1）轻瓦斯保护动作：当变压器局部产生击穿或短路故障时，其变压器内会产生气体，这时继电保护装置会根据气体的速度、特征以及成分等，来推测其故障的原因、部位和严重程度。当因为是滤油、加油或气动强油循环装置而产生气体，或是因温度下降或漏油使油面下降，再或是因为变压器轻微故障而产生气体等原因时，保护装置会发出瓦斯信号。（2）重瓦斯保护动作：当变压器内油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，或是检修后油中空气分离太快等，均会导致瓦斯动作于跳闸。

1.2差动保护

差动保护是电力系统中，被保护设备发生短路故障，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，从而产生差电流，当产生的差电流大于差动保护装置的整定值时而动作的一种保护装置。

1.3后备保护

当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件（如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。

1.4速断保护

在靠近电源端的保护装置动作时限长，采用提高整定值，以限制动作范围，当变压器内反应于增大时而瞬间动作的一种保护。此种保护是按躲过最大运行方式下短路电流来考虑的。

1.5定时限过电流保护

其是指起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。

1.6非电量保护

非电量保护是指由非电气量反映的故障动作或发信的保护，仅反映变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。

2.继电保护装置在电力变压器故障中的应用

2.1继电保护装置在变压器操作故障中的应用

在实际工作中，变压器检修复役的操作过程是在低压侧断路器断开的基础上，合上高压侧断路器冲击主变，当主变冲击正常后合上低压侧断路器送出负荷。如果冲击主变时，低压侧断路器和电流互感器之间发生短路故障（如地刀没有拉开，检修工具遗漏等），差动保护将无法动作，而高压侧后备保护所取的高压侧母线电压由于主变阻抗较大无法动作开放，低压侧母线由于电压正常也不能通过并联启动回路开放高压侧过流保护，将导致其不能快速的切除故障，引起主变烧毁损坏。

此时，为了消除电压器操作过程中的故障，则就应用继电保护装置对其进行保护：（1）在两圈变压器主变高压后备保护中，增加一与门电路，使得当低压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。（2）在三圈变压器主变高压后备保护中，设置一与或门电路，使得当低压侧断路器或中压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高、中、低压三侧断路器。

2.2继电保护装置在变压器运行故障中的应用

在变压器运行过程中，如低压侧断路器和电流互感器之间发生故障，变压器低压侧保护将在低压侧母线电压降低和电流增大的情况下以较短时延动作跳开主变低压侧断路器，使得低压侧母线电压恢复正常。但此时故障点并没有隔离，短路电流由高压侧母线通过主变继续输送到故障点，虽然高压侧故障电流较大，但高压侧电压由于主变阻抗较大而无法可靠动作开放，同样导致其不能快速的切除故障，造成保护盲区。

此时，为了消除电压器运行过程中的故障，则就应用继电保护装置对其进行保护：（1）在两圈变压器主变低压后备保护中，设置一与门电路，使得当低压侧断路器断开，并且低压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。（2）在三圈变压器主变中（低）压后备保护中，设置有一与门电路，使得当中（低）压侧断路器断开，并且中（低）压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高、中（低）压侧断路器。

3.继电保护装置在实际应用中应考虑的问题和应对措施

变压器在正常的运行过程中，由于低压侧开关断路器和高压侧断路器各自的运行方式不相同，如低压侧断路器处于备用或检修状态，而高压侧断路器在运行状态时，则可能会因为低压侧断路器位置发生变化而使得高压侧断路器的保护装置产生误判而启动。为此，为了维持变压器的稳定运行，在此情况下可在低压侧断路器处输入压板，将其断开。而当低压侧开关开始运行后则放上此压板。

在三圈变中，除了有两圈变同样的问题外，当低（中）压侧断路器热备用而高、中（低）压侧断路器运行时，则可能也会导致保护装置发生误判，即在低（中）压侧断路器断开位置下动作跳开高、中（低）压侧断路器。为此，在三圈变中，当出现这种情况时可采用改变中（低）压侧保护逻辑和接线的方法，使高、中、低压侧三者的断路器保护装置的动作时限相互配合。

4.电力系统继电保护的发展趋势

当前，随着计算机硬件的飞速发展，电力系统对微机保护的要求也在不断提高，如果继电保护仍保持单一的保护功能，就难以满足未来的电力系统的安全保护。因此，为了使继电保护装置的保护功能能满足于电力系统的安全保护，其在未来的发展中则应向计算机化、网络化、智能化、保护、控制、测量和数据通信一体化等方向发展。首先，在计算机化时代，继电保护除了保护的基本功能外，还应具有大容量故障信息和数据的长期存放空间、快速的数据处理功能、强大的通信能力、与其他保护控制装置进行调度联网以共享全系统数据的功能、信息和网络资源的能力、高级语言编程等，使微机保护装置具备一台PC的功能。除此之外，为保证电力系统的安全运行，各个保护单元与重合装置必须协调工作，而这就必须要实现微机保护装置的网络化。目前，纵观我国现有的网络技术及其迅猛发展的趋势，相信在不久的将来其定能成为微机保护装置网络化的强有力技术支撑。

总而言之，电力变压器作为电力系统中输配电不可缺少的重要设备，其在运行过程中不可避免地会出现各种故障，而当故障发生时，如果没有保护装置及时根据故障的情况而发出警报或是跳闸等动作时，就会使变压器出现不同程度的损坏，甚至于影响了整个电力系统的稳定运行。因此，为了电力系统的稳定运行，继电保护装置在其中占据着极其重要的位置。而随着计算机化和网络化的不断发展和电力系统的不断发展，相信继电保护装置在未来的发展过程中仍旧能满足于电力系统的多元化保护要求，确保电力系统的安全稳定运行。

【参考文献】

[1]彭敏敏.电力系统中继电保护装置与继电保护技术的应用和未来发展[J].电力科技，2013.（09）.

篇10

关键词：电力变压器；继电保护；系统模型

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.08.149

1 电力变压器继电保护概述

继电保护的作用是保证电力系统正常的运行以及可靠供电过程，电力变压器继电保护的功能如下。

（1）在电力变压器系统有状态或者动作信号出现的时候，及时做出反应，为继电保护功能以及设计能力进行及时保护；

（2）在变压器出现异常问题或者故障的时候，及时通过继电保护动作切断电力变压器，将问题和故障隔离开，从而有效控制事故；

（3）通过对电力变压器进行继电保护，可以避免设备故障或者停电带来严重的经济损失，为电网以及电力变压器运行的经济性打下良好的基础。

继电保护装置具有灵敏性、快速性、可靠性和选择性四项性能，其中灵敏性是指对故障的反映能力；快速性是指故障发生或者有异常情况的时候能够快速解决；可靠性是指不会有误动作发生；选择性是指将故障控制在最小的区间内，为其他没有出现故障的部分继续进行供电。

2 电力变压器常见的继电保护故障以及原因

2.1 内部原因导致的故障

电力变压器自身出现了功能以及结构方面的故障都属于内部原因，例如变压器外壳出现接地问题、变压器绕组断裂等，都会使电力变压器继电保护产生相应的动作，并且造成停电或者将电力变压器移出电力网的情况。变压器的内部故障还可以分为热故障、电故障这两种性质，热故障就是说变压器整体或者局部温度过高；电故障是指变压器内部电场强度过高损坏了绝缘性能的情况。

2.2 外部原因导致的故障

产生外部故障的原因均为外部因素，例如变压器外壳出现了变形、绝缘体出现了破损、油箱外引线搭接在一起、绕组间放电等，都可能会对电力变压器继电保护造成影响并且引发故障。

3 电力变压器继电保护的特征

3.1 具有较高的可靠性

电力变压继电保护采用的方式为方法库和数据仓库，所以便于升级以及维护系统。升级或者更换系统只能在方法库上进行，从而提高整体过程的快捷程度。

3.2具有很强的实用性

生产运行过程中会有一些问题产生，通过使用数据以及数据共享可以解决这些问题，统计数据和分析，所以实用性是比较强的，可以从一定程度上改善对于电力变压器运行的保护水平。

4 电力变压器继电保护技术以及其要点

电力变压器继电保护的主要表现是：变压器发生内部故障的时候其油温、电压等数值都会发生一些变化，可以以此为依据来判断电力变压故障的具体性质和范围，从而合理的进行解决。

在对电力变压器继电保护装置进行设计的时候，首先要严格遵守国家相关的政策以及法律法规，严格审核设计以及选型，为继电保护的统一和协调打好基础。对其进行维护的时候，重点要检查继电保护具体的执行情况，并且计算定值，保证保护装置与规范、标准相符合，同时确保投入方法的正确。在对变电站保护装置投入方式进行检查的时候，要遵照电网电气的特点以及电网的运行方式来进行，对二次回路以及自投装置进行检查已确定其完好，可以正常的投入使用。检查户外设备防雨防尘措施是否到位，保证保护装置作用的最大化，这样在运行过程中才不会有缺陷和意外情况。

5 电力变压器继电保护在应用与发展方面的趋势

5.1 应用软件

应用软件的主要功能是二次信息的查询以及对“三遥”数据进行分析和处理，通过与之前定时记录相比较来响应故障等报警事件，对动作的次数和时间进行统计。继电保护人员要认真准确的填写相应数据，这样其他部门在信息共享和查询的时候会更加便利。同时软件应用还具有数据库的功能，并且可以反映二次设备出现的故障以及缺陷，从而分析保护装置的运行情况。

5.2 开发电力变压器继电保护软件

今后对于继电保护主要的发展方向应该是在智能化和自动化的程度上，在与电力变压器继电保护相关联软件的支持下，为电力变压器继电保护提供更多的素质和能力，例如记录数据、信息采编等，从而可以分析电力变压器继电保护装置在运行下的状态，从而获得丰富的信息以采取正确的决策，提高电力变压器继电保护所发挥的效果，进一步的维护和保障好电力变压器的继电保护功能，并且未来更加深入的开发和挖掘电力变压器继电保护功能。

6 结束语

随着电力变压器继电保护技术的发展，其在电力行业的应用日渐广泛，将推动电力行业的快速发展，推动社会进步。今后还应进一步加强对电力变压器继电保护技术的研究，促进技术革新。

参考文献：

[1]陈新，吕飞鹏，蒋科等.基于多技术的智能电网继电保护在线整定系统[J].电力系统保护与控制，2010，38（18）：167-173.

篇11

关键词：电力系统；变压器；故障分析；继电保护

中图分类号：TM4 文献标识码：A

概述

任何电力系统的运行都离不开变压器设备，变压器设备的安全稳定运行是整个电力系统的正常运行的前提和保证。但是，受到各种内外因素的影响，变压器在运行过程中难免会发生故障，这个时候如果不及时采取有效措施予以制止和处理，将会导致不堪设想的后果，尤其是互感器和断路器的故障，如果不及时控制和消除，将会严重的威胁整个电力系统的运行安全。下文中笔者将从继电保护的角度出发，讨论变压器运作故障的解决措施。

1 变压器电气量保护的配置情况

对于变压器的电气量，我国的相关文件《继电保护和安全自动装置技术规程》中有着较为详细的规定和阐述：即变压器首先要配备相应的气体和差动保护，在此基础上为了抵御短路电流通过变压器，还要辅以复合序电压闭锁的过流保护装置，来配合差动形成变压器饿跳闸保护。

1.1 差动保护

1.1.1 目前我国的变压器系统中的差动保护一般都是由启动元件、差动速断保护元件以及谐波制动元件构成的，一些特殊的差动保护中还含有异常判定等辅助元件。

a、启动元件就是指在变压器出现运行故障时， 对保护装置发货粗指令的系统元件，主要包括差流突变量启动元件和差流越限启动元件两种。其工作的主要原理和状态是，如果通过该元件的电流连续发生了三次突变，则系统自动启动。

b、所谓差动电流速断保护元件，就是在变压器出现异常运行的状况时，能够按照系统指令对开关进行切断的元件。

c、二次谐波制动元件的主要任务和作用是在变压器的运行遇到电磁涌流时，防止系统误动作导致的故障排查错误。

d、比率制动元件的灵敏度要远远高于以上元件，因为它的主要功能是在变压器运行的过程中对外在故障所引起的差动保护进行制动，是一种保护元件的保护元件。

e、变压器各侧电流相位补偿元件的基本作用是在变压器的通过电流的电压出现异常时，能够通过TV检测的结果对二次电流相位进行调整，以免引起母线连接侧开关的误动作。

1.1.2 波形对称原理差动保护

基于波形对称原理的差动保护与谐波制动原理基本相同，而二者的最主要区别就在于波形对称原理差动保护是一种基于对称算法形成的元件，所以其中含有十二次谐波制动。这种十二次谐波制动功能可以在变压器的合闸时感应到励磁涌流，因此可以及时的制止合闸动作，保障变压器安全。

差动保护所针对的是二次电流回路中涉及到的所有元件和设备，所以，一旦差动保护内部发生故障，就会导致线路上的各种变压器和回路开关的正常运行受到干扰。尤其是高、低压开关，如果断路器不及时断开，就会导致严重的主变故障。

1.2 后备保护

主变压器的运行特点决定了其阻抗较大，所以一旦主变压器的低压侧出现故障，一般不会影响高压侧的正常运行。而高压侧的这种稳定性虽然可以有效的实现与电压闭锁的同等保护功能，但是并不利于对主变故障的异常运行做出及时反应，基于高压侧开关的这个特点，在主变运行过程中我们要做好后备保护措施，即采用高、低压侧复合序电压并联开放的方法，使开放闭锁回路更加灵活。

1.2.1 变压器的后备保护的最常见形式就数复合电压闭锁过流保护，上文中我们提到了将高压和低压侧开关并联起到的双重保护作用，在此不予赘述。一般情况下，复合电压闭锁过流保护的结构主要包括交流回路采用90接线和本侧TV断线。

a、复合电压元件电压取自本侧的TV或变压器各侧TV。

b、功率方向元件，电压电流取自本侧TV。

c、过流元件，电流取自本侧TV。

1.2.2 零序过流保护，反应单项接地故障，也可作为变压器的一种后备保护形式。在采用零序过流保护时，通常用交流90接线，电压电流取自本侧的TV和TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。

1.2.3 间隙零序保护，反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，零序电压取自本侧零序。

1.3 非电量保护

非电量保护完全独立于电气保护，仅反应变压器本体开关量输信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。

2 主变保护故障的产生

2.1 变压器操作中出现的故障

在实际工作中，变压器检修复役的操作过程是在低压侧断路器断开的基础上，合上高压侧断路器冲击主变，当主变冲击正常后合上低压侧断路器送出负荷。如果冲击主变时，低压侧断路器和电流互感器之间发生短路故障，差动保护将无法动作，而高压侧后备保护所取的高压侧母线电压由于主变阻抗较大无法动作开放，低压侧母线由于电压正常也不能通过并联启动回路开放高压侧过流保护，将导致其不能快速的切除故障，引起主变烧毁损坏。

2.2 变压器运行过程中出现的故障

在变压器运行过程中，如低压侧断路器和电流互感器之间发生故障，变压器低压侧保护将在低压侧母线电压降低和电流增大的情况下以较短时延动作跳开主变低压侧断路器，使得低压侧母线电压恢复正常。但此时故障点并没有隔离，短路电流由高压侧母线通过主变继续输送到故障点，虽然高压侧故障电流较大，但高压侧电压由于主变阻抗较大而无法可靠动作开放，同样导致其不能快速的切除故障，造成保护盲区。

3 消除主变故障的继电保护方法

3.1高压侧后备保护动作逻辑改进方法

在两圈变压器主变高压后备保护中，增加一与门电路，其动作逻辑为:当低压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。

在三圈变压器主变高压后备保护中，设置一与或门电路，其动作逻辑为：当低压侧断路器或中压侧断路器断开，并且高压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高、中、低压三侧断路器。

3.2 中低压侧后备保护动作逻辑改进方法

在两圈变压器主变低压后备保护中，设置一与门电路，其动作逻辑为:当低压侧断路器断开，并且低压侧电流大于规定值时，按规定时间跳高压侧断路器。

在三圈变压器主变中压后备保护中，设置又一与门电路，其动作逻辑为:当中压侧断路器断开，并且中压侧电流大干规定值时，按规定时间跳高、中压侧断路器。

3.3 实际应用中需要考虑的问题和应对措施

在实际应用中，由于运行方式的不同，会引起保护装置的误判断，为此需要实施针对性的措施。在两圈变中，当低压侧开关断路器处冷备用或检修，而高压侧断路器和主变运行时，为防止低压侧断路器位置变化引起高压侧保护频繁启动，应设置一块低压侧断路器位置输入压板，在此时应断开以避免干扰。

在三圈变中，除了有两圈变同样的问题外，还需要考虑高、中压侧断路器运行而低压侧断路器热备用的情况下，可能会发生中压侧线路短路引起高压侧保护过流启动，在低压侧断路器断开位置下动作跳开高、中压侧断路器的情况，因此需要注意动作时限的配合。对三圈变建议采用改变中压侧保护逻辑和接线的方法，以避免出现这种情况。

参考文献

篇12

关键词：电力系统；变压器；故障类型；继电保护

中图分类号：TM774 文献标识码： A

变压器故障会影响到电力系统的安全稳定运行，甚至会引发电力事故，给国家及人民群众的生命财产造成威胁，也给电力企业带来不可估量的损失。继电保护技术的应用，对于提高电力系统运行的安全性、可靠性具有非常重要的意义。

1电力变压器故障类型

1.1绕组

变压器中的绕组元件对于变压器不同等级间的电能转换工作所起的作用是基础性的，其所出现的常见故障有绕组接地、绕组短路、绕组中断等，绕组短路问题可以再细划成单相短路与相间短路、股间短路等几个类别。

1.2绝缘

针对实际检修记录加以总结，可以很容易发现，变压器中的故障类别里，绝缘故障所占的比重最高，约为75%至85%，意即绝大多数变压器故障均由绝缘系统不稳定所产生。当变压器在工作状态下，绝缘材料持续损耗，而又有变压器波动效应给设备添加的影响，使得绝缘材料发生老化，形成发黑与枯焦问题。所以在检修时要重点关注绝缘系统的工作情况，如果变压器发生个别部位太热与放电问题，要马上将变压器从供配电系统里面退出来。

1.3开关

如果变压器产生漏油问题，它的分接开关可能要直接暴露出来，外部气流渗入会让形状出现绝缘受潮问题，这是分接开关短路故障的主要成因，继而可能带来变压器损坏。而当分接开关处在磨损及外部污染等原因影响下，其触头接触电阻的面积会有所增加，从而造成分接开关触头强烈的发热氧化反应。

1.4油泄漏

如果变压器的油位太高，则易于引起油枕泄漏，若是当变压器的油位太低，则会形成绝缘击穿故障。通过大量的检修维护结果调查可以发现，变压器中的油位变化会同负荷、冷却系统工作情况、环境条件等因素产生关联。

2电力变压器的继电保护方式研究

2.1变压器气体继电保护

变压器的气体继电保护可以有效保护油浸型变压器，避免它的内部出现功能式故障。例如在变压器发生油箱渗漏事故时，气体继电保护装置能够放出及时的跳闸信号。继电器是这类保护装置的重要元件，其安装位置在油箱及油枕中间的联接管位置。瓦斯保护作为变压器主要保护，其可以反应变压器内部故障和油面降低的情况，包括：内部多相短路、变压器绕组的匝间短路、绕组内部断线、绕组与铁芯或外壳间的短路、铁芯故障、绝缘劣化、油面下降或漏油以及分接开关接触不良等。

（1）轻瓦斯继电保护动作：在油箱中发生的故障很轻的时候，有微量气体带到气体继电器中来，实现从上到下的排油，让油面位置下降，这时候上部触点会被有效连接，启动信号回路，发出音响与灯光信号。

（2）重瓦斯继电保护动作：在油箱中发生的故障较为严重的时候，会有很多气体出现，造成油箱里面的油在范围流动，从连接管带入到油枕中，油气混合物在与气体继电器接触以后，继电器的下触点连通，启动跳闸回路，发出音响与灯光信号。

瓦斯保护具有结构简单、动作迅速以及灵敏可靠的优点，但是它不能反映变压器邮箱外部线路的故障，且在外界因素下可能发生误动作，因此，瓦斯保护作为反映内部故障的主保护，但是不能作为唯一保护装置。

对于0.8MVA及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护；对于容量在0.4MVA及以上的车间油浸式变压器也应装设瓦斯保护。

2.2变压器差动继电保护

差动继电保护的优点很多，诸如灵敏度好、选择性佳等，并且易于操作，可以在发电机、电动机、电抗器等多个部位得到利用。差动继电保护除了能够发现鉴别设备故障，还能够对故障进行独立消除，有着其他方法所不具备的独特优势。差动继电保护形成的原理是变压器高压与低压两翼电流相伴进行对比。在变压器处在平稳运行的工作状态下，或者是处在外部简单故障状态下，差动继电器中的电流会同两翼电流互感器电流和之间保持很小的差值（差值数额几乎为零），在此时，变压器的差动继电器无主动动作产生，也不会进行有关的保护动作。但是在变压器发生内部故障之际，差动继电器里面的电流会同两翼电流互感器电流和保持一致，故障位置会有很强的短路电流出现，继电器会发生显著动作，以便让各边断路器故障马上排除掉，并同时产生动作警示信号。对单独运行容量为10MVA及以上的变压器，或容量为6.3MVA及以上并列运行变压器和厂用工作变压器，均应装设差动继电保护。

2.3变压器过电流保护

如果电力便压器发生内部或者外部故障，除了可以应用变压器的气体继电保护及差动继电保护之外，还可以把变压器所安装的过电流保护设备当作保护装置。从变压器的基本容量及电流短路情况的区别，过电流保护的办法可以划分成如下几种，如负序式保护、复合式启动保护与低电压启动式保护等。负序式保护我区应用面不广，复合式启动保护是由负序继电器保护与低电压继电器联合组成的闭合回路，只有在电流与电压元件发生同步动作时，才有可能出现跳闸情况。所谓的变压器过电流保护方法则要相对复杂一些，由于要保障动作启动后的安全运行，使动作启动可以自动跳开变压器两边附属位置的断路器，因此要按照可以避开电力变压器最大值负荷电流的前提情况进行启动保护设备的工作，以使启动电流得到最合规范的调整，其用意也就是避开最大值负荷自启动装置电流。

2.4变压器超负荷保护

因为电力变压器出现的绝大多数过负荷均是发生于三相对称情况下的，所以针对过负荷继电保护装置，原则上可以应用单独的电流继电器同单相线路进行连接，达到一对一接线，具体可以分为如下几种情况予以安排。其一，针对双绕组情况的变压器，要在主电源附近安装布置过负荷保护设备。其二，对于一边存在电源的三绕组式降压器而言，若是三边绕组的基础容量保持一致的话，那么要在电源一边安装过负荷保护设备；而若是三边绕组的基础容量存在较大差距，则只于绕组容量较低的一边进行过负荷设备安装即可；其三，针对两边都安排电源的三相绕组降压器设备来讲，最好是在三边都设备过负荷保护装置。其四，针对三边都安排电源的三相绕组降压器来讲，最好是在每一边都安装过负荷保护装置。

2.5过励磁保护

当变压器过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降导致励磁电流增大。其波形为非正弦波，包含大量高次谐波分量，从而使得变压器铁心严重过热以及绝缘劣化，如果励磁电流较高，持续时间过长将可能致使变压器的损坏。高压侧为500kV的电力变压器宜装设过励磁保护装置。

3总结

电力变压器是不同电压间的电能资源转换载体，其在供电与配电体系中发挥的作用非常关键。本文分析了电力变压器的常故障种类，并且提出了几点电力变压器的继电保护方式。如果将这些方法有效地利用起来，必将可以有效提升变压器故障检修能力，确保变压器在配电供电安全保护工作中发挥出更加积极的作用。

参考文献：

[1]尹义武.浅析电力变压器继电保护设计[J].科技传播，2010（18）.

[2]李进.浅谈电力变压器的继电保护[J].北京电力高等专科学校学报，2009（12）.

[3]黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息，2010（15）.

篇13

统正常运行，就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度，设置性能良好、动作可靠的继电保护装置。

关键词：变压器；继电保护；设计

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

中图分类号：TM621

0前言

电力在现代社会发展中起着重要的作用。没有电力的支持，社会生活和生产根本无法进行。基于电力在现代社会中的重要性，对电力变压器的维护就显得格外重要。而对电力变压器维护起重要作用的继电保护，则是电力系统能否正常工作的关键。继电设施的正常运转，技术运用与发展对电力系统的运行影响重大。如何确保继电保护设施和技术的可靠性和有效性，是电力系统应该着重关注的，也是社会各界所关注的问题。

1、继电保护

继电保护以电力系统运行故障和安全问题为研究对象，探讨相应的自动化应对措施，以保护电网运行的稳定和安全。简单的说就是利用电力系统中元件发生短路或异常情况时的电气量的变化，如电压、电流、功率、频率等，构成继电保护动作的原理，其基本任务是当电力系统发生故障时，在最短的时间内向电网管理员发出系统故障信号，或者以自动化技术将故障设备进行切除，减轻故障设备对电力系统的进一步损坏和减少对相邻电网的供电影响。满足电力系统对安全性以及其他特定要求。

继电保护主要表现在可以在最短的时间内，迅速恢复电压，确保电力系统的稳定性，降低对用户的影响；可以通过继电保护装置，预防和控制故障的进一步扩大，使得电气设备的损坏程度减轻，提高重合闸的成功率。

2、继电保护特点

高可靠性。配置合理、质量技术优良的继电保护装置对变压器的正常的运行维护与管理起着重要的作用。在继电保护系统中，信息管理技术采用了方法库和数据仓库，使得系统的维护和升级更加方便，在运行过程中，整个信息管理系统由以往分散式的传输转变为集中式的运输，即使其中一个客户的工作站出现问题，也不会对整个信息系统的正常运行造成影响。

强实用性。在生产运行中出现的实际问题，继电保护能够有效的对二次部分中各类数据之间的使用和共享予以解决。由于其能分析系统、统计数据，这就更便于工作人员的操作，其实用性更强，继电保护运行的水平在一定程度上得以提高。

实现远程监控。因微机保护装置有串行通信的作用，能与远方变电站的微机监控系统进行通信联络，使得整个微机保护具备了远程监控性，从而更加保障了无人变电站的继电保护系统的安全运行。

3、变压器继电保护应用设计方案

3.1变压器的瓦斯保护

为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护。瓦斯保护是指油箱内部发生故障时（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路），将产生大量的热能，使油分解出可燃性气体，向油枕（储油柜）方向流动。当流速超过气体继电器的签定值时，气体继电器的挡板就会受到冲击，使断路器跳闸，从而避免事故扩大。对于油浸式变压器都应装设瓦斯保护。瓦斯保护能够很灵敏迅捷发出跳闸信号。缺点：瓦斯保护会因为外部的一些小的扰动发生误判，所以不能把瓦斯保护当做唯一的保护方案。

3.2变压器的差动保护。

变压器的差动保护是按照电流循环设计的。它主要应对变压器绕组内部或者是引出线上的各种短路故障。变压器差动保护动作电流设计原则是将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”，当变压器正常运行时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器（CT）的二次电流之差，它近于0，差动继电器不动作，保护也不会动作。由于高性能计算机芯片的出现，在变压器1套保护装置中包含主保护、各侧全部后备保护的2套主变压器微机型保护装置已开发，并得到广泛应用。因此，为反应电力变压器引出线、套管及内部短路故障，对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护，达到反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护、或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器的目的。

双重差动保护装置中，CT的二次绕组分配设计：将第1套保护电流回路接原差动保护CT二次绕组，即接独立CT，旁代时需切换；第2套保护接原后备保护CT二次绕组，即接主变套管CT，旁代时不需切换。虽然旁代时第2套保护对降压变压器的高、中压侧来说，其保护范围不包括独立CT到变压器套管的引线，缩短了差动保护范围，但可以保障旁代时2套保护都在运行。这样当变压器正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差接近于0，差动保护不动作，保护也不会动作。当变压器内部（包括变压器与电流互感器之间的引线）任何一点故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之和为故障点短路电流，大于继电器动作电流，继电器动作，跳变压器各侧断路器切除故障，同时发动作信号，起到保护作用。

3.3变压器的过电流保护

变压器的过电流保护一般作为后备保护设置，为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备保护，变压器应装设过电流保护。过电流保护通常是指变压器启动电流按躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。根据变压器的容量和短路电流的情况不同可分为3种保护。第一种是过电流保护，当电流超过预定最大值所发生的保护设备，它常用于降压变压器。第二种是复合电压启动的电流保护。当过电流保护不能够起到保护作用时可采用这种保护。第三种是负序电流的过电流保护，它常适用于容量较大的升压变压器。

3.4电力变压器的负荷保护

所谓过负荷保护是指在电路中，当回路电流超过过负荷保护装置预设值时，过负荷保护装置自动断开电流回路，从而起到保护有效负载的作用。在实际应用中，通常采用电流继电器与单相线路相连，它的保护动作一般有延迟或者是延迟跳闸。

4、变压器继电保护装置设计注意事项

4.1 电力变压器在整个电力系统中具有不可替代的作用，不论是在设计，制造还是在运行中，都要确保变压器的安全性和稳定性，尤其是变压器的热稳定性，更应引起足够的重视。

4.2 要向制造厂商索要电力变压器流过故障电流的大小和允许时间的关系曲线，以确保变压器在运行中的热稳定性，从而确保电力系统的正常运行。

4.3 要根据造商提供的电力变压器绕组流过故障电流和时间的关系曲线，采用合适的保护措施，确保流过变压器电流的稳定性。

4.4 电力变压器差动保护的范围应包括低压侧开关，以防低压侧开关故障对变压器的热稳定构成威胁。

4.5 在设计电力变压器的继电保护装置是，采用新的计算机技术，可以设置较多的过流保护段，使各侧的过流保护能有相对较快的延时段；也有利于跳变压器各侧开关，特别是中、低压侧保护跳变压器各侧开关的保护段变压器尽快脱离故障点。

5、总结

电力变压器对于电力系统的正常运行具有重要作用，加强电力变压器继电保护装置的设计，可以提升电力变压器的稳定性，从而保证电力系统供电的连续性和可靠性。

篇14

1.1继电保护的概念及工作方式

我们知道，对于电力系统来说，出现故障是时常发生的，这主要取决于外界的因素干扰以及自身的内部因素，无论哪种因素，一旦使电力系统发生故障没有办法正常运行的话，将会给企业、个人带来损失，那么日常生活中我们要想到解决办法的前提是要了解出现的故障原因及没有正常运行的明显状态有哪些，当电力系统出现单相接地、两相接地、三相接地、短路等的话就是很明显的出现了故障。而如果电力系统在运行中出行超负荷、超电压、产生振荡、本身同步运行的发电机却异步运行时等，就是非正常运行状态。综上各种原因，我们就不难看出继电保护的主要作用是什么。那么继电保护的基本工作原理我们归结为，它主要是根据电力系统发生故障前后电气物理量变化的特征为基础构成的，一旦电力系统发生故障之后，工频电气量将会发生很大的变化，这些变化的主要特征是：

（1）电流增大的情况。当设备发生短路时，那么在出现故障的某点和电源与电源相连接的电气设备与输送电能的线路上，所产生的电流将迅速的增大，从负荷电流开始，到最后会比负荷电流大得多；

（2）电压降低的情况。一旦相间短路和接地短路发生故障的时候，将会导致电力系统之中的各个点之间的相间电压或者是相电压值迅速降低，而且距离短路点原来越近的话，其中的电压也会越来越低；

（3）电流与电压之间的相位角会发生变化。当电力系统处于正常的工作运行状态时，那么电流与电压之间的相位角与负荷的功率因数角是相等的，正常应该为20°，而如果出现三相短路时的话，电流与电压之间的相位角的大小将取决于线路的阻抗角，这个时候会为正常运行的3～4倍；

（4）测量点电压与电流之比值会产生变化。一般来说我们将测量点的电压与电流之间的比值称之为测量阻抗。那么如果系统在正常的运行状态时，测量阻抗是负荷阻抗的。如果发生金属性短路的话，线路阻抗将会取代测量阻抗，我们会看出系统故障时测量阻抗的值将会变小，相反的阻抗角将会明显增大。我们利用电路发生故障时电气量的多变性加以利用，便可形成各种原理的继电保护对。

1.2对于继电保护功能的基本要求

之所以会出现继电保护装置，主要是为了电力系统在发生故障时，继电保护装置将会运用自身的工作原理，将损失降低到最小化，使电力系统设备不损坏或者损坏的程度降低。那么我们就要求继电保护装置要具有一定的可靠性、灵敏性、及时性、速度型，还要有选择性。它自身的工作责任及工作方法将决定主要的工作状态。之所以要具有及时性，就是要求继电装置在电力系统运中出现故障时发出的信号进行感知，并及时地调整或者及时地将主要引起事故的设备进行切断。及时地对系统进行提醒、规范、预防，以减少在运行中出现故障的可能性，使电力系统处于正常运行状态。

2电力变压器继电保护实例

2.1电力变压器的主要故障种类及保护方法

2.1.1电力变压器的故障种类

我们一般可以将变压器的内部故障分为两大类：一类是油箱内故障；另一类是油箱外故障。油箱内故障有很多的原因可以导致其发生，其中包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及经铁芯烧毁等原因。变压器油箱内如果发生故障的话，我们必须要引起高度重视，因为随时会发生危险，主要因为当变压器内充满了变压器油的时候，如果发生故障，那么短路电流将会使变压器油迅速地去分解气化，这个时候大量的可燃性气体（瓦斯）就会产生，那么油箱会爆炸很容易引起油箱爆，导致人员的伤亡。对于油箱外的故障主要划分为套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器如果发生故障和非正常的运行状态，那么主要是由于外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等原因造成的。

2.1.2电力变压器保护方法：

（1）装设带时限的电流维护装置或者电流速断的维护；

（2）瓦斯的维护；

（3）单相接电维护；

（4）过电流维护；

（5）温度维护；

（6）其他的维护。

2.2电力变压器保护的主要配置

2.2.1电力变压器保护配置的一般要求。根据实际情况，变压器一般应装设以下的保护设备：

（1）瓦斯维护。瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障，例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等；

（2）装设带时限的电流维护装置或者电流速断的维护。对于容量为6300kVA及以上的变压器、发电厂厂用变压器和并列运行的变压器、10000kVA及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设电流维护装置。电流速断保护用于对于容量为10000kVA以下的变压器，当后备保护的动作时限大于0.5s时，应装设电流速断保护；

（3）单相接电维护。变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。发生接地故障时，变压器中性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变压器的接地后备保护通常都是反应这些电气量构成的；

（4）过电流维护。变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。对400kVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护；

（5）温度维护。对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行有关变压器的标准要求，专设可作用于信号或动作于跳闸的非电量保护；

（6）其他维护。高压侧电压为500kV及以上的变压器，应装设过励磁保护，在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。

2.2.2电力变压器保护配置情况：

（1）主保护：瓦斯保护和差动保护；

（2）瓦斯保护：重瓦斯和轻瓦斯保护；

（3）差动保护：差动速断、比率差动保护、分侧差动保护；

（4）比率差动保护：二次谐波闭锁原理和波形判别闭锁原理的差动保护高压侧后备保护：复合电压（方向）过流、零序方向过流、零序过流、零序电流电压保护、非全相、过负荷、TV断线。

3结语