變壓器繼電保護(hù)電力論文
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1繼電保護(hù)的定義
1.1繼電保護(hù)的概念及工作方式
我們知道，對(duì)于電力系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，出現(xiàn)故障是時(shí)常發(fā)生的，這主要取決于外界的因素干擾以及自身的內(nèi)部因素，無(wú)論哪種因素，一旦使電力系統(tǒng)發(fā)生故障沒(méi)有辦法正常運(yùn)行的話，將會(huì)給企業(yè)、個(gè)人帶來(lái)?yè)p失，那么日常生活中我們要想到解決辦法的前提是要了解出現(xiàn)的故障原因及沒(méi)有正常運(yùn)行的明顯狀態(tài)有哪些，當(dāng)電力系統(tǒng)出現(xiàn)單相接地、兩相接地、三相接地、短路等的話就是很明顯的出現(xiàn)了故障。而如果電力系統(tǒng)在運(yùn)行中出行超負(fù)荷、超電壓、產(chǎn)生振蕩、本身同步運(yùn)行的發(fā)電機(jī)卻異步運(yùn)行時(shí)等，就是非正常運(yùn)行狀態(tài)。綜上各種原因，我們就不難看出繼電保護(hù)的主要作用是什么。那么繼電保護(hù)的基本工作原理我們歸結(jié)為，它主要是根據(jù)電力系統(tǒng)發(fā)生故障前后電氣物理量變化的特征為基礎(chǔ)構(gòu)成的，一旦電力系統(tǒng)發(fā)生故障之后，工頻電氣量將會(huì)發(fā)生很大的變化，這些變化的主要特征是：
（1）電流增大的情況。當(dāng)設(shè)備發(fā)生短路時(shí)，那么在出現(xiàn)故障的某點(diǎn)和電源與電源相連接的電氣設(shè)備與輸送電能的線路上，所產(chǎn)生的電流將迅速的增大，從負(fù)荷電流開(kāi)始，到最后會(huì)比負(fù)荷電流大得多；
（2）電壓降低的情況。一旦相間短路和接地短路發(fā)生故障的時(shí)候，將會(huì)導(dǎo)致電力系統(tǒng)之中的各個(gè)點(diǎn)之間的相間電壓或者是相電壓值迅速降低，而且距離短路點(diǎn)原來(lái)越近的話，其中的電壓也會(huì)越來(lái)越低；
（3）電流與電壓之間的相位角會(huì)發(fā)生變化。當(dāng)電力系統(tǒng)處于正常的工作運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，那么電流與電壓之間的相位角與負(fù)荷的功率因數(shù)角是相等的，正常應(yīng)該為20°，而如果出現(xiàn)三相短路時(shí)的話，電流與電壓之間的相位角的大小將取決于線路的阻抗角，這個(gè)時(shí)候會(huì)為正常運(yùn)行的3～4倍；
（4）測(cè)量點(diǎn)電壓與電流之比值會(huì)產(chǎn)生變化。一般來(lái)說(shuō)我們將測(cè)量點(diǎn)的電壓與電流之間的比值稱之為測(cè)量阻抗。那么如果系統(tǒng)在正常的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，測(cè)量阻抗是負(fù)荷阻抗的。如果發(fā)生金屬性短路的話，線路阻抗將會(huì)取代測(cè)量阻抗，我們會(huì)看出系統(tǒng)故障時(shí)測(cè)量阻抗的值將會(huì)變小，相反的阻抗角將會(huì)明顯增大。我們利用電路發(fā)生故障時(shí)電氣量的多變性加以利用，便可形成各種原理的繼電保護(hù)對(duì)。
1.2對(duì)于繼電保護(hù)功能的基本要求
之所以會(huì)出現(xiàn)繼電保護(hù)裝置，主要是為了電力系統(tǒng)在發(fā)生故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置將會(huì)運(yùn)用自身的工作原理，將損失降低到最小化，使電力系統(tǒng)設(shè)備不損壞或者損壞的程度降低。那么我們就要求繼電保護(hù)裝置要具有一定的可靠性、靈敏性、及時(shí)性、速度型，還要有選擇性。它自身的工作責(zé)任及工作方法將決定主要的工作狀態(tài)。之所以要具有及時(shí)性，就是要求繼電裝置在電力系統(tǒng)運(yùn)中出現(xiàn)故障時(shí)發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行感知，并及時(shí)地調(diào)整或者及時(shí)地將主要引起事故的設(shè)備進(jìn)行切斷。及時(shí)地對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行提醒、規(guī)范、預(yù)防，以減少在運(yùn)行中出現(xiàn)故障的可能性，使電力系統(tǒng)處于正常運(yùn)行狀態(tài)。
2.1電力變壓器的主要故障種類及保護(hù)方法
2.1.1電力變壓器的故障種類
我們一般可以將變壓器的內(nèi)部故障分為兩大類：一類是油箱內(nèi)故障；另一類是油箱外故障。油箱內(nèi)故障有很多的原因可以導(dǎo)致其發(fā)生，其中包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等原因。變壓器油箱內(nèi)如果發(fā)生故障的話，我們必須要引起高度重視，因?yàn)殡S時(shí)會(huì)發(fā)生危險(xiǎn)，主要因?yàn)楫?dāng)變壓器內(nèi)充滿了變壓器油的時(shí)候，如果發(fā)生故障，那么短路電流將會(huì)使變壓器油迅速地去分解氣化，這個(gè)時(shí)候大量的可燃性氣體（瓦斯）就會(huì)產(chǎn)生，那么油箱會(huì)爆炸很容易引起油箱爆，導(dǎo)致人員的傷亡。對(duì)于油箱外的故障主要?jiǎng)澐譃樘坠芎鸵鼍€上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器如果發(fā)生故障和非正常的運(yùn)行狀態(tài)，那么主要是由于外部相間短路、接地短路引起的相間過(guò)電流和零序過(guò)電流，負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過(guò)電壓、過(guò)勵(lì)磁等原因造成的。
2.1.2電力變壓器保護(hù)方法：
（1）裝設(shè)帶時(shí)限的電流維護(hù)裝置或者電流速斷的維護(hù)；
（2）瓦斯的維護(hù)；
（3）單相接電維護(hù)；
（4）過(guò)電流維護(hù)；
（5）溫度維護(hù)；
（6）其他的維護(hù)。
2.2電力變壓器保護(hù)的主要配置
2.2.1電力變壓器保護(hù)配置的一般要求。根據(jù)實(shí)際情況，變壓器一般應(yīng)裝設(shè)以下的保護(hù)設(shè)備：
（1）瓦斯維護(hù)。瓦斯保護(hù)能夠保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的各種輕微故障，例如繞組輕微的匝間短路、鐵芯燒損等；
（2）裝設(shè)帶時(shí)限的電流維護(hù)裝置或者電流速斷的維護(hù)。對(duì)于容量為6300kVA及以上的變壓器、發(fā)電廠廠用變壓器和并列運(yùn)行的變壓器、10000kVA及以上的發(fā)電廠廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流維護(hù)裝置。電流速斷保護(hù)用于對(duì)于容量為10000kVA以下的變壓器，當(dāng)后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)；
（3）單相接電維護(hù)。變壓器的相間短路后備保護(hù)通常采用過(guò)電流保護(hù)、低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)以及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)等。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護(hù)通常都是反應(yīng)這些電氣量構(gòu)成的；
（4）過(guò)電流維護(hù)。變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)因發(fā)熱而受到損傷。對(duì)400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)；
（5）溫度維護(hù)。對(duì)變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)按現(xiàn)行有關(guān)變壓器的標(biāo)準(zhǔn)要求，專設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的非電量保護(hù)；
（6）其他維護(hù)。高壓側(cè)電壓為500kV及以上的變壓器，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)，在變壓器允許的過(guò)勵(lì)磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號(hào)，當(dāng)過(guò)勵(lì)磁超過(guò)允許值時(shí)，可動(dòng)作于跳閘。
2.2.2電力變壓器保護(hù)配置情況：
（1）主保護(hù)：瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)；
（2）瓦斯保護(hù)：重瓦斯和輕瓦斯保護(hù)；
（3）差動(dòng)保護(hù)：差動(dòng)速斷、比率差動(dòng)保護(hù)、分側(cè)差動(dòng)保護(hù)；
（4）比率差動(dòng)保護(hù)：二次諧波閉鎖原理和波形判別閉鎖原理的差動(dòng)保護(hù)高壓側(cè)后備保護(hù)：復(fù)合電壓（方向）過(guò)流、零序方向過(guò)流、零序過(guò)流、零序電流電壓保護(hù)、非全相、過(guò)負(fù)荷、TV斷線。
3結(jié)語(yǔ)
本篇文章將電力變壓器繼電保護(hù)的原理、繼電保護(hù)配置規(guī)程規(guī)定和繼電保護(hù)等方面的內(nèi)容進(jìn)行了詳細(xì)的分析與闡述，從而為繼電保護(hù)的未來(lái)發(fā)展提出了建設(shè)性的意見(jiàn)，我們從中了解到不論是變壓器保護(hù)、母線保護(hù)、線路保護(hù)，都能為變壓器的保護(hù)工作提供維護(hù)。我們通過(guò)對(duì)電力系統(tǒng)的客觀分析，看出正常運(yùn)行與故障時(shí)系統(tǒng)中電氣量或非電氣量的差異，同時(shí)可以提出相應(yīng)的保護(hù)原理和保護(hù)方式。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展以及計(jì)算機(jī)在電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域中的普遍應(yīng)用，新的控制原理和方法被不斷應(yīng)用于計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中，以期取得更好的效果，從而使微機(jī)繼電保護(hù)的研究向更高的層次發(fā)展。
作者：謝海涵單位：哈爾濱電氣集團(tuán)阿城繼電器股份有限責(zé)任公司
