电力变压器继电保护配置

发表时间：2019-06-20T17:20:15.633Z 来源：《电力设备》2019年第1期 作者： 黄霞[导读] 摘要：本文介绍电力变压器的继电保护配置。

(中山ABB变压器有限公司 528449)

摘要：本文介绍电力变压器的继电保护配置。用于输配电系统升、降电压的电力变压器是现代电力系统中的重要电气设备之一，其安全运行直接关系到整个电力系统的连续稳定运行，可靠性要求很高。如果电力变压器发生故障，将会造成很大的影响。因此要加强其保护，为其配置性能良好，动作可靠的继电保护装置，以提高电力系统的安全运行。电力变压器的继电保护分为电量和非电量两类保护，在本文中，我们重点对这两类继电保护配置进行介绍，希望对大家有所帮助。 关键词：电力变压器；继电保护配置；电量和非电量 电力变压器继电保护配置 1.引言

继电保护是对电力系统中发生的故障或异常情况进行检测，从而发出报警信号，或直接将故障部分隔离、切除的一种重要措施。其保护对象为发电机、变压器、输电线路、母线等。

电力变压器是电力系统的重要设备，为了保护其连续稳定运行，需要为其配置性能良好，动作可靠的继电保护装置。电力变压器在运行中发生的故障可以分为内部故障和外部故障两类。变压器内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障以及铁芯烧毁等，对应的保护方式为变压器瓦斯保护（轻瓦斯和重瓦斯）等非电量保护。变压器外部故障指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路，引出线之间发生的相间故障，对应的保护方式是纵差动保护或电流速断保护等电量保护。

电力变压器的不正常工作状态包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

为了防止电力变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统连续安全运行，电力变压器一般应装设以下继电保护装置：

（1）防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护（通过气体聚集量及油速整定）、温度保护（通过温度高低）、油位保护（通过油位高低）、防爆保护（压力）、防火保护（通过火灾探头等）、超速保护（速度整定）等。

（2）防御变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。

（3）防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护（或复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护）。

（4）防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。 （5）防御变压器对称过负荷的过负荷保护。 （6）防御变压器过励磁的过励磁保护。 2.电力变压器的电量和非电量保护介绍

电力变压器的保护分为两大类，电量保护和非电量保护。

所谓电量保护，则是依据电力系统发生故障前后工频电气量如电流、电压、功率、频率等变化的特征为基础构成的保护。电量保护由继电保护厂家完成，主要通过变电站内的CT以及PT等配置完成。虽然变压器也配置了套管式电流互感器，但考虑到保护范围，套管式电流互感器仅仅作为电量保护的辅助配置。

所谓非电量保护，就是非工频电气量反映的故障动作或发信的保护，一般是指保护的判据不是电量（电流、电压、频率、阻抗等），而是非电量，如瓦斯保护（通过气体聚集量及油速整定）、温度保护（通过温度高低）、油位保护（通过油位高低）、防暴保护（压力）、防火保护（通过火灾探头等）、超速保护（速度整定）等。非电量保护附件由变压器厂配置，并将非电量保护信号集中于变压器本体端子箱内，提供连接接口给变压器继电保护厂家，由继电保护厂家将非电量保护信号连接到专门的非电量保护屏柜中。 3.电力变压器电量保护配置

（1）差动保护：变压器的差动保护是变压器的主保护，是按循环电流原理装设的。 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。 在变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间串联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。 从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流流过，此时流过继电器的不平衡电流应尽量的小，以确保继电器不会误动。 当变压器内部发生相间短路故障时，流过继电器的电流大于差动保护整定值，继电器可靠动作。 变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。

（2）电流速断保护：变压器电流保护分为无时限电流速断和带时限电流速断，为变压器主保护，用于保护变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。

（3）过电流保护：保护变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备保护。 （4）零序电流保护：保护大接地电流系统的外部单相接地短路。 （5）过负荷保护：保护对称过负荷，仅作用于信号。

（6）过励磁保护：保护变压器的过励磁不超过允许的限度。 4.电力变压器非电量保护配置

（1）瓦斯保护：瓦斯保护是变压器的主保护，能有效地反应变压器内部故障。瓦斯保护分为变压器主体瓦斯和有载调压开关瓦斯保护。主体瓦斯保护分为轻瓦斯保护及重瓦斯保护两种。轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于跳闸，切除变压器。当变压器内部发生 轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起变压器油膨胀分解，油内的气体被逐出进入气体继电器内，当气体量达到整定值时继电器动作发出信号。当变压器油箱内发生严重故障时，故障电流及电弧是变压器油大量分解，产生大量气体，油箱内油流涌动，油流冲击挡板。当油箱内油流涌动，导油管内油流速达到整定值时继电器动作跳闸切除变压器。有载调压开关瓦斯保护又称为开关流速保护，作用于跳闸，切除变压器。有载开关保护继电器流速整定是由开关厂家确定的。

（2）油位保护：保护变压器内部油面降低。变压器运行中，如果发生漏油事件，或因为其他原因造成油箱内油面下降，储油柜内的油会通过连管补充到油箱内。当储油柜内的变压器油减少到油位计最低油位时，油位计动作发出告警信号。当储油柜、管道和气体继电器内的油都被排空时，双浮子继电器的下浮子下沉，通过下浮子的运动启动跳闸触点，切除变压器。

（3）压力释放保护：压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护。当变压器发生内部故障时，变压器油箱内压力会急速升高，如果不能在短时间内快速释放油箱内部压力，变压器将有爆炸的危险。压力释放阀可以在极短的时间内及时释放油箱内部的压力，同时动作于跳闸，切除变压器。压力释放阀是油箱内部压力达到其整定值动作的保护装置，而速动油压继电器则是以油箱内部压力变化速度作为动作信号的一种保护继电器，速动油压继电器为可选配置附件。

（4）温度保护： 变压器的主要绝缘是A级绝缘，运行中如果出现温度过高的情况，则会缩短绝缘寿命，加速绝缘老化。故变压器要装设温度保护，即上层油温保护和绕组温度保护。温度保护分为两级动作，即温度高报警和温度超高跳闸。变压器冷却方式为油浸风冷时，当温度超过一定值时，温度计触点闭合启动风机，降低变压器温升。温度保护中，绕组温度计是间接测量，在需要准确并直接测量绕组温度时，可以配置光纤测温装置。

（5）冷却器故障保护：自然油循环冷却（ONAN）变压器，其冷却器为片散，无需装设冷却系统故障保护。自然油循环风冷

（ONAN/ONAF）变压器，应装设冷却系统故障保护：当冷却系统故障时发信告警，当风机全停时，发信告警并减负荷转入全自冷方式运行。强迫油循环风冷（OFAF）以及强迫油循环水冷（OFWF）变压器，需要装设油流继电器监测冷却器内的油流量，同时需装设冷却系统故障保护，还必须装设冷却器全停跳闸保护，其中冷却器全停并不是立即引起变压器跳闸，必须是主变的油温也达到一定温度后才动作切除变压器。为防止变压器冷却系统电源故障导致冷却器全停，除自然油循环冷却变压器外，变压器的冷却系统采用有两个相互独立的供电电源，并装有互锁以及自动切换装置。 5.总结

电力变压器是现代电力系统中重要设备，运行可靠性要求很高。如果发生故障，将会影响日常生产和生活，从而造成巨大的经济损失。因此在变压器保护设计中，继电保护是必须考虑的重点。上文介绍的电量和非电量保护囊括了变压器重要的继电保护，可在具体项目中根据实际需求选择需要配置的保护，在特定项目中需要根据协议要求增加其他保护，为变压器的可靠运行保驾护航。 参考文献：

[1] 电力系统继电保护实用技术问答（第二版） 中国电力出版社，

[2] 李春明. 关于电力变压器继电保护设计的探析[J]. 黑龙江科技信息,2017(03) [3] 王爱心. 浅谈电力变压器继电保护设计[J]. 中国新品,2017(08)

作者简介：黄霞，出生于1978年04月，在中山ABB变压器有限公司技术部担任二次控制工程师职位，从事10kV-220kV电力变压器及特种变压器的二次控制设计工作。