引论：我们为您整理了13篇电力变压器继电保护范文，供您借鉴以丰富您的创作。它们是您写作时的宝贵资源，期望它们能够激发您的创作灵感，让您的文章更具深度。
篇1
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.
篇2
伴随着我国电力工业的快速发展，电网的范围也愈来愈广泛，电网分布情况也是相当紧密：作为电力系统的主要部件―变压器也不断地遭到外界负荷的影响。电力变压器在正常工作中，有时会突发各种类型的毛病，比如超高压输电建设，它的建设根本离不开大型的电力变压器，一旦变压器出现了故障，那么就会直接导致整个电力系统无法正常运转。所以，想要使供电稳定有序，就要控制好电力变压器继电保护装置的功能和作用以及可靠性，并且做出相应的严格设置。
1 电力变压器的故障类型
电力系统运行中，电力变压器作为重要的设备之一，一旦发生故障则会导致电力系统正常的运行受到影响。通常情况下，变压器油箱内部和外部是电力变压器故障易发地区。外部故障通常是由于绕组引出线和绝缘套管发生相间短路或是接地短路所导致的。而内部故障具有较大的危害性，由于短路和线损过程中会有电弧产生，同时油箱内油在受热情况下会有较多气体产生，气体与电弧接触极易导致爆炸的发生。所以一旦电力变压器发生故障，则需要继电保护装置能够快速的反应，准确的排除故障，避免危险的发生。
2 电力变压器继电保护装置配置原则
继电保护装置在电力系统运行过程中发挥着极其重要的作用，一旦电力系统运行过程出现异常情况或是有故障发生，则断电保护装置则会在第一时间内进行动作，将故障部位或是线路进行快速的切断，确保将故障控制在最小范围内，减少由于故障而对电力系统运行所带来的影响。所以加强对继电保护装置进行配置是十分必要的，具体配置原则包括以下几个方面。
2.1 根据变压器的运行情况来采取保护装置
对于6.3MV・A及以上的常用工作变压器和并列运行的变压器，10MV・A及以上厂备用变压器和单独运行的变压器，以及2MV・A及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设差动保护装置。对高压侧电压为330kV及以上的变压器，可装设双重差动保护装置。
2.2 变压器需要安装瓦斯保护装置
变压器故障时危害最大的即是油箱内部故障，往往是由于匝间短路或是绝缘受到破坏而导致的电弧电阻的接地短路，在这种情况下，故障点则会受到电流和电弧的双重作用，从而导致变压器油与其他绝缘材料在相互作用下会有大量的气体分解出来，而这部分气体会流向油枕的位置，一旦故障点扩大，则会导致油迅速膨胀，从而对油枕上部带来强烈的冲击，在这种情况下，需要对变压器进行瓦斯保护装置的安装。
2.3 采取过电流保护
在对变压器采取过电流保护时有许多种保护选择，具体选择时则需要在外部相间短路引发变压器过电流采取必要的保护，采取哪种过电流保护作为后备保护，则需要根据变压器运行情况、容量及灵敏度的不同来进行。
3 电力变压器继电保护装置设计方案
3.1 差动保护设计
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。即在电流互感器二次回路端线且变压器处于最大符合时，差动保护不应动作。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。双重差动保护装置的设计中，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（实际为由多种原因引起的不平衡电流，由于不平衡电流小，因此接近于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。
3.2 瓦斯保护
变压器瓦斯保护的设置可以有效的实现对变压器油箱内的故障情况进行反应，所以对于0.8MVA及以上的油浸式变压器则需要进行瓦斯保护装置的安装，实现对变压器的保护，虽然瓦斯保护可以对于油箱内的一切故障都可以有效的反映出来，但却无法对油箱外部的电路故障进行反应，而且一旦外部干扰因素较严重，则瓦斯保护也不能正确的动作，所以为了确保变压器的安全，则瓦斯保护装置需要配合其他保护装置一起来实现对变压器装置的保护作用。
3.3 过电流保护设计
过电流保护是变压器绕组过电流及差动保护和瓦斯保护的后备保护，所以必须进行装设，其设计时是需要按照变压器启动电流按照最大的负荷电流来进行整定，作为一种保护装置，其主要在各侧母线故障时能够有效的发挥作用。
3.3.1 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。
3.3.2 高压变压器的保护设计
过电流保护装置通常可以设置在变压器低压侧断路器和高压侧短路器上，这样可以有效的保证高压侧的过电流保护对低压侧母线规定的灵敏系数的实现。在这种情况下，一旦低压侧母线保护停运或是故障，则过电流保护装置则会成为低压侧母线的主保护和后备保护。但对于非金属性短路发生时，由于无法达到要求的灵敏度，而且整定也会延时，在这种情况下，则需要设置反时限过流保护，保护变压器具有良好的热稳定性。同时还需要在低压侧或是低压侧的中性线上进行零序电流保护的装设，动作电流设计不宜超过变压器额定电流的百分之二十五。
3.3.3 负序过电流保护设计
断路器在进行合闸时，其三相在合闸的时间上并不是一致的，是分开进行的，这样就会在电力系统起动时有较大的负序电流产生，负序电流主要是由于起动时大电流、过流过程导致的电流互感器不平衡及相邻设备相间短路故障所导致的，为了有效的防治这种情况珠发生，则需要利用延时来避开。这就需要在负序过电流保护设计时，要将其动作时间设置大于其相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和，当作为相间短路后备保护时，动作时间也在大于相邻设备及本设备的相间后备保护动作时间。
4 结束语
总而言之，继电保护装置运行的可靠性，需要防止拒动和误动作，由于电力系统中各种电气设备都是由电气线路联系在一起的，任何一个设备出现故障都会对整个系统的运行带来影响，所以需要准确地对继电保护装置进行设置，并对其各项相关定值进行整定，确保其能够在故障发生的第一时间内准确动作，确保系统运行的安全，确保电厂能够正常、可靠的运行，为人们提供良好、稳定的电能供应。
篇3
一、电力变压器运行中常见的故障分析
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[2]：
首先是油箱内部出现的故障，油箱长时间的处于工作状态，而且由于处于内部，维护人员难以经常观察到里面的情况，因此油箱内部的一些线圈，铜导线等会出现老化的现象，从而影响了油箱内部元件的正常工作状态，导致出现问题，另一方面，由于各种原因导致的内部结构短路，同时芯体作为油箱的一个重要组成部分，如果由于机械震荡，结构松散等原因出现问题而不能正常的工作，也会影响工作。由于电阻力的存在，油箱在长时间的通电工作中，会产生大量的热量，需要及时的传达到外界的环境中去，如果长时间的蓄积在内部，热量可能会传导至变压器的绝缘油中，这样极易造成油的分解与氧化，造成故障。
油箱外部出现的常见故障，油箱的引出线与绝缘套管出现问题，从而造成了相间或者是接地短路，导致出现问题，此外，如果电力变压器超出了规定的工作范围，也极容易造成各种问题需要加强警惕。
二、继电保护的工作原理
在现实的电力故障中，往往是一小部分地区出现问题，继而带动大部分地区的大面积停电，而这一小部分地区的电力故障，一般都是少部分的电力设备出现问题导致的，而局部的故障如果不能够及时的排出，就会广泛的影响其它设备和地区的电力正常运转，而继电保护装置则可以及时的自动将出现问题的设备从整个供电系统中删除，防止故障和损失的扩大和蔓延。当电力系统发生故障时，电流和电压会发生变化，安装的元件可以根据这些电力参数的变化进行比较，检测出出现故障的设备与正常设备的种种差别，从而判断故障部分。
三、电力变压器继电保护的设计方案
电力变压器在整个电力系统中的作用非常重要，因此它的稳定运行，直接关系到电网的安全，针对变压器经常出现的故障，继电保护装置可以有效的检测到电力变压器的运转状态，及时的将出现的问题反馈给相关的维修人员，在有重大的故障时，及时的切除问题设备，保障电力系统的安全稳定。
1.瓦斯保护装置
前面讲到，电力变压器常见的故障分为油箱内部故障和外部故障，瓦斯保护装置就是针对油箱内部问题进行检测和保护的设备。瓦斯保护装置主要的工作部分是气体变压器，当油箱的内部由于各种原因出现内部温度过高时，它可以保证油箱内部的温度保持正常，及时的排出多余的高温热量，瓦斯保护装置分为两种，轻瓦斯保护和重瓦斯保护，轻瓦斯保护的主要作用体现在它能够及时的检测内部气体的各种状况，并传达给工作人员，帮助其判断出现的问题；重瓦斯保护主要体现在油箱内部出现重大问题时，可在发出故障信号的同时，可以传出信号，直接的切断电闸，保护电力变压器，等待维修人员排除故障。
2.差动保护
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。[3]如果电力变压器发生了故障，差动继电器内部的电流就会增大，约等于两侧电流互感器的二次电流之和差，此时，差动保护装置就会发出故障的信号，切断电力动保护装置在电力变压器继电保护中运用十分的广泛，差动保护装置具有灵敏度较高，结构简单，可靠性强等优点，在实际的使用中用途较广泛。
3.过电流保护
瓦斯保护装置的主要工作是针对油箱的内部状态，如果是油箱外部出现了问题，那么瓦斯保护装置就无能为力了，而过电流保护则可以检测到油箱外部出现的故障问题，可以成为瓦斯保护与差动保护的另一个后备保险装置，在外部的出线与绝缘套管出现问题导致短路，出现电流过大时做出检测，电流检测装置如果检测到不正常的电流数值时，就会发出故障信号，帮助维修人员及时处理问题，排除隐患。
4.速断保护
速断保护按照被保护设备的短路电流整定，当短路电流超过整定值时，则保护装置便会发出信号动作，指挥断路器跳闸，电流速断保护一般没有时限，为避免失去选择性，不能保护线路全长，因此存在保护的死区。为克服此缺陷，常采用略带时限的电流速断保护以保护线路全长。时限速断的保护范围不仅包括线路全长，而深入到相邻线路的无时限保护的一部分，其动作时限比相邻线路的无时限保护大一个级差。
结语
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，电力变压器的常见问题主要分为油箱内部问题和外部的问题，继电保护设备可以有效的保护变压器，根据不同的工作原理，可以分为瓦斯保护，差动保护，过电流保护，速断保护四种方式，这几种方式都有各自的优点和缺点，在设计使用时应该全面地考虑，扬长避短，从而充分保护好变压器的安全运行，保证电力系统的的安全运行。
参考文献
篇4
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
篇5
绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路；绕组的匝间短路；外部短路引起的过电流；中性点直接接地系统中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；油面降低；变压器温度过高或油箱压力升高或冷却系统故障。
2.电力变压器继电保护装置的配置原则
（1）针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。
（2）应装设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。
（3）对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作于跳闸。
（4）对110kV及以上中性点直接接地的电力网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸。
（5）为防御长时间的过负荷对设备的损坏，应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带时限动作于信号。
（6）对变压器温度升高和冷却系统的故障，应按变压器标准的规定，装设作用于信号或动作于跳闸的装置。
3.继电保护的特点
3.1可靠性
配置的合理、质量技术性能优良的继电保护装置以及正常的运行维护和管理来保证继电保护的可靠性。220kV及以上电网的所有运行设备都必须由两套交、直流输入、输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。当其中一套继电保护装置或任一组断路器失控时，能由另一套继电保护装置操作另一组断路器控制故障。
3.2灵敏性
灵敏性是指设备或线路发生金属性短路时，保护装置的灵敏系数应有一定的水平。对于110kV线路，考虑到在可能的高电阻接地故障情况下的动作灵敏度要求，通常来说其最末一段零序电流保护的电流暂定值不应大于300A（一次值）。
3.3 速动性
速动性是指为提高系统稳定性，减轻故障设备和线路的损坏程度，缩小故障波及范围，提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等，保护装置应尽快地切除短路故障。一般从装设速动保护（如高频保护、差动保护）、充分发挥零序接地瞬时段保护及相间速断保护的作用、减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。
3.4 电变器保护措施
（1）瓦斯保护。瓦斯保护是反应变压器油箱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，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱与油枕之间的连接管道上。气体继电器的两个输出触点为：一个是反映变压器内部反常情况或较小故障的“轻瓦斯”；另一个反映出严重故障的“重瓦斯”。轻瓦斯起信号作用，能使操作人员迅速发现情况并尽快处理；重瓦斯用于跳开变压器各侧断路器。瓦斯保护动作后，操作人员应从排气口将气体进行收集并分析。保护的原因和故障性质，将根据气体的颜色、数量、化学成分等来决定。
（2）过负荷保护。通常情况下，变压器过负荷是三相对称的，故保护装置只采用一只电流继电器接于一相上，并且经一定时间延长动作于信号。双绕组变压器，过负荷保护应装在主电源侧。单侧电源三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相同，过负荷保护装在电源侧；若三侧绕组容量不相同，则只有电源侧和绕组容量较小的一侧装设过负荷保护。两侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器，三侧均装设过负荷保护。
（3）过励磁保护。对于高压侧为500kV的变压器的额定磁密近于饱和密度，频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁，导致铁心饱和，励磁电流剧增，铁心温度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿命降低，最终造成变压器损坏，故需装设过励磁保护。 [科]
【参考文献】
[1]王玉玮，孙涛，林波.改进电力变压器中硬纸筒的制作[J].中国高新技术企业，2007（15）.
[2]苏海利，梅春雨.电力变压器经济运行分析[J].中小企业管理与科技（上半月），2008（4）.
[3]国内首台超大容量220kV级电力变压器诞生[J].电气制造，2008（4）.
篇6
1.系统分析
1.1 变压器故障的类型
（1）绕组及其引出线的相间短路和中性点直接接地侧的单相接地短路 ；（2）绕组的匝间短路；（3）外部相间短路引起的过电流 ；（4）中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；（5）过负荷 ；（6）过励磁 ；（7）油面降低；（8）变压器温度及油箱压力升高和冷却水系统故障
1.2 变压器的保护
（1）气体保护
对于0.8MVA 及以上油浸式变压器和0.4MVA 及以上车间油浸式变压器， 均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻瓦斯或油面下降，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
（2）过电流保护
对于外部相间短路引起的变压器过电流，应按下列规定，装设相应的保护作为后备保 护，保护动作后，应带时限动作于跳闸。 1）过电流保护宜用于降压变压器，保护的整定值，应考虑事故时可能出现的过负荷。 2）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 符合灵敏性要求的降压变压器。 3）负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，可用于 63MVA 及以上升压变压器。4）当复合电压起动的过电流保护或负序电流和单相式 低电压起动的过电流保护不能满座灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。
（3）零序电流保护
110KV及以上中性点直接接地的电网中，如变压器中性点直接接地运行，对外部单相 接地引起的过电流，应装设零序电流保护。5.过负荷保护 0.4MVA 及以上变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过电流保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。
2.系统故障保护分析
2.1 变压器瓦斯保护
当变压器油箱内发生各种短路故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器油 和绝缘材料受热分解，产生大量气体，从油箱流向油枕上部，故障愈严重， 产生气体越多，流向油枕的气流和油流速度也越快，利用这种气体来实现的保护称气体保护。在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏造成的单相接地。变压器油是良好的绝缘和冷却介质，在油箱里充满油，油面打到油枕的中部，因此油箱里发生任何类型的故障或不正常状态都会引起箱内油状态的变化。发生相间短路或单相接地故障时，故障点由短路电流或接地电容电流造成的电弧温度很高，使附近的变压器油及其他绝缘材料受热分解产生大量气体，从油箱流向油枕上部。发生绕组的匝间或层间短路时，局部温度升高也会使油的体积膨胀，排出溶解在油内的空气，形成上升的气；箱内发生严重渗漏时，油面会不断下降。气体继电器具有反映油箱内油、气和运行状态的功能，用它构成的瓦斯保护，能够反映轻微故障在内的油箱内的各种故障和不正常工作状态，因此瓦斯保护是变压器的主保护之一，被广泛用于油浸式变压器上。
2.2 变压器电流速断保护
当过电流保护的动作时限大于 0.5 秒时，可在电源侧装设电流速断保护， 它与瓦斯保护相配合，以反映变压器绕组及电源侧的引出线套管上的各种故障。
2.3 变压器的差动保护
2.3.1变压器纵联差动保护的基本原理 变压器的纵联差动保护用来保护反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。为了实现这种比较，在变压器两侧各装设一组电流互感器 TA1、TA2 ，其二次侧按环流法连接，即若 变压器两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将它们二次侧的同名端子相连，再将差动继电器的线圈并联接入，构成纵联差动保护，保护范围为两侧电流互感器 TA1 、 TA2 之间的全部区域，包括变压器高、低压绕组、套管及其引出线等。
2.3.2变压器纵联差动保护的原理
所谓变压器的纵联差动保护，是指由变压器的一次和二次电流的数值和相位进行比较而构成的保护。纵联差动保护装置，一般用来保护变压器线圈及引出线上发生的相间短路和大电流接地系统中的单相接地短路。对于变压器线圈的匝间短路等内部故障，通常只作后备保护。
纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相同，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，从而起到保护作用。
变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的，变压器纵差保护的原理要求变压器在正常运行和纵差保护区（纵差保护区为电流互感器TA1、TA2之间的范围）外故障时，流入差动继电器中的电流为零，保证纵差保护不动作。但由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差保护的正确工作，就须适当选择两侧电流互感器的变比，使得正常运行和外部故障时，两个电流相等。
3.日常运行管理方面
3.1 加强日常巡视、维护和定期测试:
(1)进行日常维护保养,及时清扫和擦除配变油污和高低压套管上的尘埃,以防气候潮湿或阴雨时污闪放电,造成套管相间短路,高压熔断器熔断,配变不能正常运行;
(2)及时观察配变的油位和油色,定期检测油温,特别是负荷变化大、温差大、气候恶劣的天气应增加巡视次数,对油浸式的配电变压器运行中的顶层油温不得高于95℃,温升不得超过55℃,为防止绕组和油的劣化过速,顶层油的温升不宜经常超过45℃;
(3)摇测配变的绝缘电阻,检查各引线是否牢固,特别要注意的是低压出线连接处接触是否良好、温度是否异常;
(4)加强用电负荷的测量,在用电高峰期,加强对每台配变的负荷测量,必要时增加测量次数,对三相电流不平衡的配电变压器及时进行调整,防止中性线电流过大烧断引线,造成用户设备损坏,配变受损。联接组别为Yyn0的配变,三相负荷应尽量平衡,不得仅用一相或两相供电,中性线电流不应超过低压侧额定电流的25%,力求使配变不超载、不偏载运行。
3.2 防止外力破坏:
（1）合理选择配变的安装地点,配变安装既要满足用户电压的要求,又要尽量避免将其安装在荒山野岭,易被雷击,也不能安装在远离居民区的地方,以防不法分子偷盗。安装位置太偏僻也不利于运行人员的定期维护,不便于工作人员的管理;
（2）避免在配电变压器上安装低压计量箱,因长时间运行,计量箱玻璃损坏或配变低压桩头损坏不能及时进行更换,致使因雨水等原因烧坏电能表引起配变受损;
(3)不允许私自调节分接开关,以防分接开关调节不到位发生相间短路致使烧坏配电变压器;(4)定期巡视线路,砍伐线路通道,防止树枝碰在导线上引起低压短路烧坏配电变压器的事故。
4.结束语
综上所述,要使配电变压器保持长期安全可靠运行,除加强提高保护配置技术水平之外,在日常的运行管理方面同样也十分重要。作为配变运行管理人员,一定要做到勤检查、勤维护、勤测量,及时发现问题及时处理,采取各种措施来加强配电变压器的保护,防止出现故障或事故,以保证配电网安全、稳定、可靠运行。
参考文献：
篇7
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).
篇8
MATLAB是目前国际公认的优秀科技应用软件之一，它是以矩阵运算为基础，将计算可视化程序设计融合到交互的工作环境当中，可实现工程计算、算法研究、数据分析、建模和仿真、程序开发等多种功能。随着科技的逐步发展，MATLAB软件也正逐步得以完善，并逐渐发展为一个具有极高通用性，并附带有多种实用工具的运算操作平台。
Simulink则是MATLAB所提供的用于对动态系统进行建模、仿真和分析的集成环境，也是结合了框图界面与交互仿真功能的非线性动态系统仿真工具。Simulink可提供多种仿真工具，尤其是其不断扩展的、内容丰富的模块库，不仅能够进行线性和非线性系统的仿真，而且支持多种采样频率系统的放逐者，使不同的系统能以不同的采样频率组合，这样就可以仿真较大和较复杂的系统，这也为电力变压器继电保护动作行为的建模与仿真提供了极大的便利。
本文所分析的变压器继电保护动作行为仿真系统，即主要是采用的Simulink模块对系统进行建模与仿真，整个系统的操作简单，人机界面友好，仿真结果准确、直观，能充分满足对变压器继电保护的故障分析、试验研究、培训教学等多方面的用途。
二、仿真分析系统软件功能概述
本文所分析的电力变压器继电保护动作行为仿真分析系统软件，是基于MATLAB软件中的Simulink模块构建出各类变压器故障模型，并以Simulink模块建模仿真出的故障数据波形与GUI界面相结合，共同构建得到的一款人机界面友好、操作简便的电力变压器继电保护分析软件。
在差动保护分析系统界面中科可实现由GUI界面提供的“参数录入”，使数据信息能够传递到Simulink差动保护模型的变压器参数当中。其中，电力变压器参数主要可通过相关计算软件所得出，再将参数值输入到“保护整定”中，以实现对变压器差动保护动作值的整定。界面中的“故障类型”则主要包括了变压器短路的各类故障情况，例如内部三相短路、内部各两相线路间短路、内部A相接地故障、绕组之间的短路故障等等。当完成了各项参数的录入工作以后，即可点击界面中的“开始仿真”按钮，分析系统即可根据编程得到具体分析结果，并根据变压器的各类短路故障类型进行分析，以判断变压器差动保护动作是否正确。
三、仿真分析系统中模型构建与仿真分析
电源采用“Three-phase soure”模型，电源EN与电源EM的电势相位差10°，其它设置基本相同；变压器T采用“Three-phase transformer”模型，并选种饱和铁芯，为了简化仿真，可设定变压器两侧的绕组接线方式相同，电压等级也相同；三相电压电流测量模块UM、UN将在变压器两侧测量得到的电压、电流信号转变为Simulink信号，相当于电压、电流互感器的作用；三相断路器模型QF1和QF2分别用于控制变压器的投入，故障模块Fault1和Fault2则分别用于仿真变压器保护区内故障和区外故障。
变压器差动保护的建模与仿真。变压器空载合闸时励磁涌流的仿真。仿真分析系统利用图3中模型分析三相变压器空载合闸过程时，设置三相断路器模块QF1的切换时间为0s，仿真时间为0.5s，仿真算法为Ode23t。三相断路器模块QF2、故障模块Fault1和Fault2在仿真中均不动作（设置其切换时间不大于仿真时间即可）。为了观察变压器合闸时的励磁涌流，系统在图3中所示的模型中添加了示波器模块，为了便于对励磁涌流进行谐波分析，示波器模块的参数应进行相应设置。
将电源EM的A相位初相位设置为0°后运行仿真，即可得到变压器空载合闸后的三相励磁涌流的波形。对仿真结果分析可知，可以明显观测得到变压器励磁涌流具有以下特点：包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；包含有大量的高次谐波；波形之间容易出现间断。仿真分析系统为了有效比较合闸时励磁涌流与短路电流的大小，设置有故障模块Fault1，使电路在0.25～0.45s之间发生三相短路，再进行运行仿真，即可得出：在本次仿真中，A相空载合闸时的励磁涌流峰值相比短路电流要稍小，而B、C相空载合闸时的励磁涌流峰值要比短路电流大。通过仿真分析，可实现对变压器差动保护中短路故障电流和励磁涌流的有效区分。
变压器绕组内部故障的仿真。如果只是利用图3中的模型，是无法进行变压器绕组内部故障仿真的，为了有效解决这一问题，可将图3中的三相变压器模型改变为三个单相变压器，并在系统变压器属性框中选中“三绕组变压器”，从而构建出具有一个初级绕组、两个次级绕组的单相变压器（两个次级绕组首尾相连，当作一个次级使用）。初级绕组和次级绕组可按照三相变压器的接线组别进行连接，次级绕组的额定电压、电阻和电感的参数可灵活调整以便进行变压器内部故障的仿真，故障点可设置于两个次级绕组的连接线上，也可设置于绕组首段，新的仿真模型如。
经过这样设置处理后，即可进行变压器内部整个绕组的单相接地、两相短路、两相接地短路、三相短路等故障的仿真分析。在分析过程中，可设置两个次级绕组的参数相同，并设置三相断路器模块QF1、QF2的切换时间均为0s，故障模块为Fault1，使电路在0.3s～0.5s之间发生AB相间短路，故障模块Fault2不动作，再运行仿真，即可得到变压器绕组50%处发生两相短路故障时的电流波形图。
本文结合实际工作经验，探讨和研究了一种基于MATLAB软件，所开发设计的可实现多种电力变压器继电保护行为的仿真分析系统，并利用MATLAB软件中的Simulink模块，主要构建出了变压器差动保护中的各类仿真模型，并对各个保护模型在不同故障类型下进行了仿真与分析，通过仿真所得出的结果也与继电保护的实际理论相一致，这也证实了该系统建模与仿真的正确性。
（作者单位：国网四川省电力公司技能培训中心）
地址：四川省 成都市 温江区 春江南路666号四川电力职业技术学院 刘兴海 18980916152
篇9
Keywords: power transformer; protection design;configuration program; application
中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：
1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。
2 电力变压器保护的配置方案
针对电力变压器的故障类型及不正常运行状态，应对变压器装设相应的继电保护装置，其任务就是反映上述故障或异常运行状态，并通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。同时，变压器保护还应能作相邻电气元件的后备保护。故根据DL400—1991《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定，电力变压器应装设如下保护。
2.1.瓦斯保护
为反映变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8 MV.A及以上的油浸式变压器和0.4 MV.A及以上的车间内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。
2.2.纵联差动保护或电流速断保护
为反映电力变压器引出线、套管及内部短路故障。对于6.3 MV•A以下厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10 MV•A以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时限大于0.5 s时，应装设电流速断保护。对于6.3 MV•A及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器，10 MV•A及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2 MV•A及以上用电流速断保护灵敏性不满足要求的变压器，应装设纵联差动保护(以下简称差动保护)。对高压侧电压为330 kV及以上的变压器，可装设双重差动保护。
对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100 MW及以下发电机与变压器组共用差动保护；100 MW以上发电机，除发电机变压器组共用差动保护外，发电机还应单独装设差动保护；对200～300 MW的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的差动保护，即采用双重快速保护。
2．3过电流保护
为反应外部相问短路引起的过电流并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)的后备，应采用下列保护：(1)过电流保护，一般用于降压变压器；(2)复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器；(3)负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于63MV•A及以上大容量升压变压器和系统联络变压器；(4)阻抗保护，对于升压变压器和系统联络变压器，当采用第(2)(3)的保护不能满足灵敏性和选择性时，可采用阻抗保护。
2．4过励磁保护
为反应变压器的过励磁引起的过电流。对于高压侧为500kV的变压器的额定磁密近于饱和密度，频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁，导致铁芯饱和，励磁电流剧增，铁芯温度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿命降低，最终造成变压器损坏。故需装设过励磁保护。
2.5.过负荷保护
为反映变压器对称过负荷引起的过电流。对于400 kV•A及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他符合的备用电源时，应根据过负荷的情况装设过负荷保护。
2.6.其他保护
对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的保护，如温度保护等。
3电力变压器保护的应用
3.1.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”。适当地选择两侧电流互感器的电流比，使其比值等于变压器的电压比nT；对于YNd11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，它近于零，差动继电器不动作，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差，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。
差动保护是一切电气主设备的主保护，它以其灵敏度高，选择性好，实现简单而广泛地应用在发电机、电抗器、电动机和母线等主设备上。鉴于差动保护在以上设备中应用的成功，以及过去技术水平的限制，人们别无选择地在变压器保护上同样采用差动保护作为主保护。它不但能正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件配合，可以无延时地切除区内各种故障，具有独特的优点。
3．2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。
3.3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。
4结束语
总之，防止拒动和误动作，是继电保护可靠性的核心。在电力系统中，各类电气设备通过电气线路紧密地联结在一起，为确保供电系统的安全正常运行，避免事故的发生，必须正确地设置继电保护装置并准确整定各项相关定值，保证系统的安全经济运行。
【参考文献】
篇10
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：
篇11
一、引言
在供电系统中，输送电力的设备中最重要的是电力变压器，电力变压器一旦出现故障会直接影响设备的工作与区域用电，危害电力系统的安全持续运行，造成一定的经济损失。电力变压器工作时一般都是二十四小时连续工作，工作强度非常大，通常会出现故障，尤其是大容量变压器出现故障，对整个电力系统的影响更为严重。随着核电、水电等供电系统快速发展当今社会，对供电系统的安全稳定运行提出了更高的要求，需要更好的继电保护。因此，要增强电力变压器继电保护装置的安全与功能，确保电力系统得以安全稳定运行。
二、电力变压器常见故障
电力变压器在运行过程中，一般常出现的故障主要分为内部故障和外部故障两种。内部故障的危险性要大于外部故障，曾有内部故障在严重情况下导致变压器油箱爆炸，造成整个供电系统瘫痪。电力变压器常见的故障主要分为芯体、变压器油、磁路等方面的故障。芯体故障主要就是集中在绝缘层老化或者线圈受潮导致的短路方面，短路会使绕组造成的机械损伤，影响变压器的使用。变压器油故障主要是绝缘油长时间的高温运行，导致氧化或吸收空气中的水分使绝缘性能下降，进而导致一定的闪络放电情况。也有部分的变压器油故障是由于油泥沉积阻塞油道，进而使变压器的散热性能变差，长时间运行导致危险发生。磁路故障是变压器最常见故障，磁路的芯体绝缘老化，导致漏磁漏电情况，或磁路的螺丝碰接铁芯导致磁路不能正常工作，或压铁松动引起电磁铁振动和噪声等。这些故障有的能够通过异常现象发现并及时排除，但更多的是隐形故障，平时很难发现，使在变压器故障状态运行是很危险的，需要及时的发现并且排除故障。
三、继电保护
（一）继电保护的特点与要求
继电保护装置是目前人们采用的最普遍的装置，自继电保护装置应用开始，短时间内就得到广泛利用，主要是由其特点决定的。继电保护的特点是可靠性高、
实用性强，并且能够实现远程监控。继电保护应用的装置是配置合理并且科学技术含量高的继电保护装置。继电保护的信息管理技术采用方法库与数据库，整个信息管理系统由传统的分散式传输转变为集中式运输。各种新技术与新系统的使用使继电保护的可靠性增强。继电保护信息系统的应用，使供电系统中出现的实际问题，能够通过系统有效的对各个部分中的各类数据及时使用和共享，更方便工作人员的操作，因此继电保护的实用性也得到增强。随着电子技术与信息化技术在各个领域的推广与应用，供电系统也及时的根据实际情况采用了新的信息化技术。通过电子信息技术的应用，能够对供电系统的电力变压器的运行状态，进行二十四小时无人监控。最先进的是通过运行状态分析，能够发现电力变压器的隐形故障，及时的在大的故障产生前把隐形故障排除，保障了供电系统的安全平稳运行，减少了经济损失。
现代的继电保护虽然有着非常好的优势，但是对装置的要求更高，没有好的继电保护装置，继电保护的特点与性能就不能完全发挥。继电保护装置最基本的要求就是灵敏性与可靠性。供电系统一般要求继电保护装置的设计原理、整定计算、安装调试等全部要正确无误，还要求组成继电保护装置的各元件的质量可靠。继电保护装置也需要定期的进行运行维护检查与保养，尽量提高供电系统变压器继电保护的可靠性。
（二）继电保护措施
1.瓦斯保护
瓦斯保护是供电系统电力变压器油箱的主要保护措施，能够在变压器油箱发生内部故障的时候自动启动。变压器油箱内部发生故障一般会引起油面降低，瓦斯继电器的能够平衡锤的力矩会发生变化而降落，从而接通上下触点，自动发出报警信号。供电系统的电力变压器发生突发性的严重事故的时候，也会有相应应对措施。变压器的最严重故障为油箱漏油，油箱漏油会使变压器发生爆炸，导致整个供电系统瘫痪。漏油使电力变压器的液面会发生较大的变化，继电器的上下触点也能够接触，初步实现自动报警。随着漏油的继续，油位降低到一定数值，继电器能够自动跳闸保护整个供电系统，避免大的损失产生。供电系统的电力变压器大多在0.8MVA以上，都应该配备瓦斯保护装置。
2.差动保护
供电系统的变压器内部引出线短路，绝缘套管相间短路故障发生时，变压器内的匝间出现问题时，继电系统都会及时启动电流速断保护。电流速断保护的主要优势是能够准确的定位故障发生的位置，及时分析出发生故障的类型，然后马上调用内部已经编订好的程序，根据故障的情况发出相应的预警措施。如果故障程度比较轻，差动保护可以预警后并延长故障继续发生的时间，为专业人员的维修提供一定的时间差，同时差动保护还可以利用已经编好的程序，对小型故障进行自动的排除等。如果故障程度比较严重，差动保护会直接报警并且断电，避免短路后经济损失情况的发生。由于差动保护具有以上的优势，目前供电系统广泛采用该技术，它将成为未来继电保护的一种趋势。
3. 过电流保护
过电流保护是作为瓦斯保护和差动保护后备保护，可以准确反应出变压器短路所导致的过电流。过电流保护装置一般是装在电力变压器的电源侧，并且根据变压器的要求装配不同的保护装置。升降压变压器处可以装配复合电压起动的过电流保护，大接地电流系统中，可以在变压器外部装配零序电流保护，作为主变压器保护的后备保护。过电流保护的具体启动方式应该根据相配备的变电器的相应数据进行合理选择，没有统一的标准，可以根据供电系统的不同需求装配不同的 过电流保护装置。
4.过励磁保护
现代供电系统由与工作电压过高，电力变压器的额定磁密接近饱和。频率降低时与电压升高时，变压器都很容易出现过励磁，导致铁心的温度上升影响绝缘性能。安装励磁保护装置，可将变压器的过励磁引起的过电流反映出来，从而可防止变压器绝缘老化，提高变压器的使用效能。
5.过负荷保护
过负荷保护能够反应变压器正常运行时所出现的过负荷情况。过负荷装置仅在变压器有可能过负荷的情况下才装设，通常能够检测出过负荷的信号。它的基本工作原理为：一相上进行一个电流继电器的装设，并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护
四、结论
供电系统的电力变压器由于运行时的各种因素产生故障，对供电系统的安全与稳定造成影响。许多隐性的故障人工排除比较困难，突发性的严重故障会造成巨大的经济损失，必须要有好的继电保护促使才能避免损失。而事实证明，继电保护装置措施可以改善变压器严重故障发生概率，对于隐性故障能够起到报警作用。研究和应用继电保护措施，可以促进供电系统的稳定与安全。
参考文献：
篇12
500kV电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备，它对于电力系统的安全、可靠运行以及对用户不间断的持续供电都起到了决定性的作用。由于其具有电压等级高、传输容量大的特点，因此要求所装设的继电保护装置应当具备较高的灵敏度与可靠度，以保证变压器运行的安全与可靠。
一、500kV电力变压器继电保护配置
500kV电力变压器继电保护装置，常用配置有：两套差动保护、过电流保护、主变压器过激磁保护、过负荷（信号）保护、主变压器本体非电量保护（瓦斯保护、油温高跳闸）等。主要配置方案为：两套主后一体的微机主变压器保护+一套微机非电量保护。
1 瓦斯保护
为了准确反映500kV变压器油箱内的各种短路故障或油面降低问题，应当装设瓦斯保护。瓦斯保护主要包括了轻瓦斯保护和重瓦斯保护两类，其中轻瓦斯故障的保护动作是发送信号；重瓦斯动作作用于跳闸。
2 差动保护
差动保护也是500kV电力变压器的主保护，其保护范围为变压器各侧电流互感器所包含的范围。通过差动保护，能准确反映其保护范围内所出现的各类短路故障问题，其保护动作瞬间断开变压器各侧的断路器。
3 过电流保护
为防止500kV变压器运行中所产生的短路故障、过负荷故障、断相故障所带来的危害，通常需要装设过电流保护装置。过电流保护属于后备保护，主要配置在变压器的高、中、低压侧和公共绕组侧，其动作时限一般为两段，第一时限跳本侧断路器，第二时限跳各侧断路器。
二、500kV电力变压器继电保护常见故障
500kV电力变压器的继电保护中常见故障，主要表现为差动保护故障、瓦斯保护故障等。
1 瓦斯保护故障
瓦斯保护故障主要分为轻瓦斯误动和重瓦斯误动两类。其中，轻瓦斯保护误动的原因主要有：气体继电器内油中存在较多空气集聚、气体继电保护回路接线错误、端子排二次电缆短路等；而重瓦斯保护误动则主要是由于二次回路短路、气体继电器接线盒进水、气体继电器渗油、输油泵起动时冲击油压过大等所引起的。
2 差动保护故障
差动保护故障主要表现为误动和拒动这两种故障问题，其故障原因为：一是因差动保护误整定，如整定值计算错误、整定值调整疏忽等，都会导致差动保护不正确动作问题的发生；二是因变压器二次接线错误，如电流互感器二次接线错误、保护屏配线接线错误等。
三、具体故障处理及查找措施
（一）处理故障
1 瓦斯保护故障的处理
（1）轻瓦斯误动的处理。瓦斯保护通常是先报出轻瓦斯动作信号，然后再发展为重瓦斯动作跳闸。当出现轻瓦斯误动作时，并不一定是由于变压器内部故障所导致的，应首先查明是由于变压器本体故障还是其它故障所导致的，再查看变压器油位是否正常、气体继电器充气量多少等，以判断误动作原因并处理，然后再复归信号。
（2）重瓦斯误动的处理。应首先查明故障原因，判断是由二次回路短路还是由其它原因所导致的保护误动作。若检查电力变压器无任何故障现象和异常，且气体继电器无漏油、无气体问题时，可判断为二次回路故障所造成的误动跳闸。然后再根据所查找出的具体故障原因进行及时处理。
2 差动保护故障的处理
（1）为避免差动保护误整定行为的发生，首先应详细测量各侧、各相电流的有效值与相位，以保证整定计算值的准确性；其次，还应及时核算差动保护的整定值，加强运行管理与定期检验，及时发现错误并加以处理。
（2）对于接线错误而导致的差动保护误动、拒动，则主要应严格按照施工图纸进行安装，在保证设备外部二次回路接线正确的同时，还应认真的对保护装置的控制系统、信号系统、测量系统等的内部接线以及电器元件，进行认真的核定与检查，确保接线的正确。
（二）合理检查
当500kV电力变压器继电保护装置出现误动故障时，通常可采用逆序检查法对保护装置以及二次回路进行检查。逆序检查法的应用原理，是从故障的不正确结果出发，通过继电保护动作原理逻辑图一级一级的逐步向前查找，当发现动作需要条件与实际条件不相符的地方，即为故障的根源所在。
而当变压器继电保护装置出现拒动故障时，则通常采用顺序法进行检查。其应用原理与逆序检查法相反，是从保护装置的外部向内部开始逐层检查，直至查找出故障点为止。顺序检查法的工作顺序大致为：外部检查绝缘检查定值检查电源性能检查保护性能检查。
四、改进办法分析
（一）故障统计数据
对近十年来我国电力系统500kV电力变压器中各类继电保护装置故障原因进行统计，其各种因素所导致的故障比例分布图，如图1所示。
从图1中可以看出，运行维护不良是导致变压器继电保护装置故障的最主要因素，约占总故障原因的49.54%；其次，为“三误”原因（误接线、误碰和误整定），分别约占15.28%、10.15%和4.82%；最后为调试质量不良（11.59%）和其它因素（8.62%）。
（二）故障改进办法
针对以上原因，在运行管理中应采取以下改进办法，以有效避免变压器继电保护中故障的发生：
1 加强运行维护管理
（1）要求运行维护人员，在操作中应严格执行变压器继电保护运行的相关规程、规范，并定期组织员工进行操作技能的培训与考核工作，以提高员工的综合技能水平与专业素质。
（2）在电力变压器新保护装置安装与投运前，应及时制定该保护装置的“现场运行规程”、“调度运行说明”、“操作票”等制度，使现场运行维护人员能明确保护装置的操作方法、使用方法，以及操作中应严格遵循的原则和相关注意事项。
（3）对继电保护装置的运行状态进行全程监控，并建立保护装置的缺陷记录台账，包括了故障原因、处理情况、故障停运时间等，从而使保护装置能始终处于跟踪保护状态。
（4）加强保护装置的状态跟踪分析与可靠性评估，以此对保护装置进行定级。对于运行时间过长且存在事故隐患的保护装置，应当逐年按计划进行淘汰与更换。通常而言，500kV电力变压器继电保护装置的运行年限，不宜超过15年。
2 防止“三误”行为
（1）误接线的预防与改进措施
误接线所导致的变压器继电保护装置故障问题，多属于工作人员的责任事故。为有效避免误接线现象的发生，必须做好以下多个方面的工作：一方面，应加强继电保护人员的综合业务素质与技能水平，增强员工的责任心与责任意识，养成严谨、细致的工作作风，在实际操作时，要求应严格按照设计方案进行接线，确保接线的正确；另一方面，对于新安装的继电保护装置，应根据设计图纸对保护装置的接线作一次全面、细致的检查与对线工作。
（2）误碰的预防与改进措施
为有效避免变压器继电保护装置中误碰行为的发生，除应当加强继电保护人员的技能水平以外，还应当严格按照相关规程与规范进行操作，并做好容易疏忽细节的处理。例如：在保护装置检修时应当做好安全措施，尽量避免螺钉、垫片等零部件掉落在正运行设备上，并注意做好检查与清理工作；在继电保护屏间的过道上搬运或安装检验设备时，应注意与变压器保护屏之间保持一定的间距，以防止因误碰而导致继电保护不正确动作等等。
（3）误整定的预防与改进措施
变压器继电保护装置的整定工作，是确定保护装置动作行为的基本准则，也是保证装置正确动作与安全运行的专业技术工作。因此，必须保证保护装置整定计算的严密性以及定值管理的有序性。一方面，在保护装置的整定过程中，必须做到认真计算、认真输入以及仔细核对，以有效避免误整定的发生；另一方面，变压器继电保护装置的整定值，还应当每年进行一次全面核对，以确保运行管理的整定值能与现场整定值之间保持一致。
3 保证调试检验的质量
（1）新安装变压器继电保护装置的调试检验工作，必须严格按照相关规范、规定进行。在调试之前，还应当首先做好对现场调试人员的技术交底工作，然后再进行各项工作的实施，并同时做好记录与监控。
（2）调试检验时所采用的测试仪器、仪表必须由专人负责管理，并将其放置在干燥、清洁的环境中。在调试检验之前，还应当对其准确性进行校验，以保证调试检验的质量。
结语
近年来，随着经济的发展与科技的进步，500kV电力系统中相继进行了电力变压器继电保护装置的更新换代工作，其运行维护水平与管理水平也得到了进一步完善，继电保护装置的正确动作率也正逐年提高。然而，误整定、误接线、误碰、运行维护不良、调试质量不佳等因素的影响仍然存在，这都可能导致变压器继电保护装置不正确动作，而引发设备故障或停电事故。因此针对这些存在的问题，必须采取有针对性的预防与改进措施，以切实保证继电保护装置的正确动作，确保电力变压器运行的安全与稳定。
篇13
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
