继电保护技术在变压器故障解决中的运用研究

郭晓群

（福建煤电股份有限公司 供电公司，福建 龙岩 364000）

继电保护技术在变压器故障解决中的运用研究

郭晓群

（福建煤电股份有限公司 供电公司，福建 龙岩 364000）

变压器作为变电站的核心设备，其运行可靠度是保证变电站安全，稳定供电的有效前提，目前福建煤电股份有限公司供电公司所属的变电站主要有5个35 kV变电站以及各生产矿井的6 kV中央变和采区变。若变压器发生故障，不仅会给企业造成直接经济损失，还会制约电网供电安全，影响矿井的安全生产。因此，保证变压器的正常运行是变电检修运维人员工作中一项尤为重要的工作。针对此，文章以变压器继电保护技术为衡量点，对继电保护技术在变压器故障解决中的运用进行了深层次探究。

继电保护；变压器；故障；实际运用

变压器稳定性、可靠性运行和电力系统运行状态息息相关，而继电保护技术的正确运用，可在变压器内外部故障发生之时迅速采取保护措施，避免变压器二次损坏，从而将变压器故障损失予以最小化控制。但是，变压器继电保护技术针对实际应用阶段，易出现拒动和误动现象，对变压器稳定运行造成威胁，例如，当对变压器设定过电流保护时，整定的动作值就要考虑到能躲过变压器在通电一瞬间所产生的砺磁涌流，变压器的砺磁涌流通常会达到变压器额定电流的8～9倍。否则就会造成开关误动。因此，加强继电保护技术在变压器故障解决中的运用，成为当前变电检修人员刻不容缓的责任。

1 变压器继电保护技术

所谓继电保护，即在变压器内外故障发生时，依据电流、电压以及油温等参数的变化，开展故障原因及范围分析工作，进而做出保护行为。结合《继电保护及安全自动装置技术规程》相关规定，变压器继电保护不仅涉及变压器内部元件的主保护，还应对变压器外部配置的设备，线路实施后备保护，从而确保变压器稳定运行，其具体可分为瓦斯保护、差动保护、后备保护、速断保护、非电量保护等内容。

第一，瓦斯保护。瓦斯保护主要在大中型变压器中较为常见，通常容量在800 kVA及以上的油浸式变压器和安装在车间内的400 kVA及以上的油浸式变压器上装设有瓦斯保护，该保护分为轻瓦斯和重瓦斯，轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸，在变压器内部发生油面下降，短路，击穿故障时，结气体继电器的使用，通过气体继电器对气体成分和速度的判断，实现变压器故障诊断及部位排查工作。例如：变压器在滤油，加油过程中或密封不严密，导致空气进入变压器以及油面下降，变压器轻瓦斯保护动作发出故障报警信号；绕组短路，套管击穿，二次回路故障可通过重瓦斯继电保护的方式，确保装置跳闸。

第二，差动保护。从整体上来讲，差动保护以基尔霍夫电流定律为基准，若变压器出现故障，则流进变压器的电流和流出的电流不相等，在这环节上产生电流差，而该项差值大于差动保护装置的整定值时，保护动作，将变压器的各侧开关跳开，断开电源，从而对设备实施保护。

第三，后备保护。后备保护顾名思义即为设备的备用保护，变压器的后备保护是其主保护的备用保护，当回路发生故障时，主保护继电保护装置即可发出故障信号，将主保护元件予以断开，跳开故障回路，但若因某些因素的存在，导致保护装置主保护行为无法执行，则由后备保护装置开启保护，执行回路断开命令。以保护变压器安全。

第四，速断保护。趋近于变压器电源端继电保护装置，因保护时限过长，可利用整定值增大的方式，对保护装置动作范围实施限定，便于变压器故障时保护动作的开启。

第五，非电量保护。非电量保护主要以变压器自身信号灯重置为前提，通过报警指令的发出，以CPU为基准点对其报警信号予以记录，如开关量信号、驱动信号等。总之，非电量保护作为变压独立保护技术，一般在油位异常、绕组故障等方面较为常见。

2 继电保护技术在变压器故障解决中的运用

2.1 盲区故障

关于变压器继电保护技术故障，具体可分为运行盲区故障、操作盲区故障两类。一是运行盲区故障。以电流互感器、低压侧短路故障为例，低压侧母线电流的增加，导致电压偏低，促使低压侧保护装置断开电路，启动主变保护，从而将低压侧母线电压恢复至标准范围。但是，因故障点未采取隔离手段，导致电流在主变输送环节出现障碍，致使低压侧母线电压无法完成自主开放工作，其原因在于：高压侧母线电压的升高，使其主变阻抗能力明显下降，难以快速且及时完成故障点切除工作，从而形成继电保护盲区。二是操作盲区故障。针对变压器运行阶段，检查与维修工作的开展，应以低压侧装置断开为前提，使高压侧装置在主变冲击环节恢复至标准范围，并对低压侧装置实施闭合，结合电流输出，确保变压器稳定运行及故障排查。在此环节，低压侧装置和断路装置若出现漏检、地刀未断开问题，致使继电差动保护无法做出指令行为，即使在低压侧装置稳定运行的前提下，其联动趋势下的电流保护工作也难以发挥自身优势。

2.2 盲区故障排除下的继电保护

首先，优化低压侧后备保护。针对双绕变压器，其中低压侧后备保护流程为：中低压侧短路装置及时发出断开命令，促使高压侧装置在额定电流超出的前提下跳闸，具体情况如图1所示。而三绕变压器，后备保护流程基本与双绕变压器一致，即在电流额定值超出，中高压侧装置可在限定时间内实现跳闸工作，如图2所示。针对此，可依据变压器低中高压侧装置跳闸逻辑，对电流互感器、中低压侧装置故障予以判断，避免在二次短路的情况下，出现变压器主变元件损毁问题。

其次，优化高压侧后备保护。以双绕变压器为例，其高压侧后备保护流程为：基于低压侧装置断开、额定电流超出的情况，高压侧装置可在限定时间内完成跳闸命令；而三绕变压器后备保护为：中低压侧装置断开、高压侧电流超出，则高中低侧装置分别出现跳闸行为。

最后，实际应用。对于变压器继电保护技术实际应用环节，易受到变压器运行方式的影响，而出现继电保护装置误动现象。对此，以变压器运营状况为前提，通过针对性、辅助性措施的运用，将变压器故障进行严格控制。如双绕变电器，若低压侧开关介于冷备/检修状态，而主变元件、高压侧装置保持运行，则应在高压侧装置处设定输入压板，预防低压侧装置位置变化引起的高压侧继电误动保护；三绕变压器还需对高中低侧装置预热问题予以判断，并采用紧密配合的方式，对继电装置保护行为进行规范，使其能够在界限逻辑控制、改善逻辑控制的前提下，对中低压侧装置短路故障实施有效预防，从而降低高压侧过电流现象发生概率。

图1 双绕变压器后备保护逻辑

图2 三绕变压器后备保护逻辑

3 结语

总结上文，变压器是变电站运行不可或缺的主要设备，然而因故障问题，导致变压器发展空间受到阻碍。对此，若要对供电的稳定性和安全性实施有效控制，则应逐步加大关于继电保护技术的调查，针对其运行盲区故障、操作盲区故障等问题，及时采取应对策略，如优化低压侧后备保护、优化高压侧后备保护等手段的选择，可对变压器内继电保护技术故障予以严格控制，保障生产矿井的安全供电。

[1]缪玉生，肖虎.继电保护技术在变压器故障解决中的应用[J].科技创新与应用，2014（35）：131.

Research on application of relay protection technology in transformer fault resolution

Guo Xiaoqun
（Fujian Coal Power Co., Ltd., Power Company, Longyan 364000, China）

As the core equipment of transformer substation, its operating reliability is an effective precondition to ensure the safety and stability of power supply in substations. Currently, Fujian Coal Electric Co., Ltd., a power supply company of the main substation, has five 35 kV substation and 6 kV central transformer and mining area change in various production mines. If the transformer fault occurs, not only it will cause direct economic loss to the enterprise, but also restricts the safety of power network and affects the safe production of the mines. Therefore, it is a very important work for transformer maintenance and repair people to ensure the normal operation of the transformer. For this, based on the technology of transformer relay protection measure, the paper has carried out the deep studies on the application of relay protection technology in transformer fault.

relay protection; transformer; fault; practical application

郭晓群（1974— ），男，福建南安，大专，助理工程师；研究方向：变电维护检修技术管理及机电技术管理。