河南电力变压器的继电保护措施研究

在供配电系统中，电力变压器是一种技术上最重要、经济上最昂贵的电气设备，必须根据变压器可能发生的故障和不正常运行状态、以及变压器的容量大小和重要程度装设相应的保护装置与保护措施。本文谈谈几种电力变压器的保护措施。

　　电力变压器故障主要是变压器绕组及其引出线的相间短路、绕组匝间短路和中性点接地侧单相接地短路，不正常运行状态主要是变压器过负荷、油面降低、温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。根据上述可能发生的故障及不正常运行状态，变压器一般要装设一些保护装置。

　　变压器的保护装置

　　变压器的常有保护装置一般包括：电流速断保护、过电流保护、纵联差动保护、瓦斯保护、过负荷保护、单相接地短路保护等。电流速断保护用来防御变压器内部故障及电源侧引出线套管的故障，是变压器的主保护之一，瞬时动作于电源侧断路器跳闸，并发出信号，但变压器内部某些位置故障及负荷侧引出线套管故障时电流速断保护不动作。过电流保护用来防御变压器内部和外部故障。纵联差动保护用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。瓦斯保护用来防御油浸式电力变压器的内部故障。过负荷保护用来通告变压器过负荷运行状态。当变压器的实际运行负荷超过其额定容量一定比例时，过负荷保护一般延时动作于信号，也可以延时跳闸，或延时自动减负荷。

　　变压器的电流速断保护、过电流保护和过负荷保护

　　1、变压器的电流速断保护

　　变压器的电流速断保护，其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同，对于企业供电采用的降压变压器的继电保护装置，其电流互感器安装在变压器的高压电源侧。变压器电流速断保护动作电流（速断电流）的整定计算也与线路电流速断保护基本相同。变压器的电流速断保护与线路电流速断保护一样，存有“死区”，如变压器内部某些位置两相短路故障、靠近中性点绕组三相短路故障及低压负荷侧引出线套管三相短路故障时电流速断保护不动作。弥补死区的措施，也是配备带时限的过电流保护，而瓦斯保护也能弥补电流速断保护在变压器内部的保护死区。

　　变压器在空载投入或短路切除后电压突然恢复时将出现一个冲击性的励磁涌流，为了避免电流速断保护误动作，通常在速断电流整定后，在变压器开始运行时，应将变压器空载试投若干次，以检查速断保护是否误动作，如果动作，应将速断保护的动作电流适当增大，直到使速断保护不动作。运行经验证实，速断保护的动作电流只要大于变压器一次额定电流的3～5倍，即可避免流过励磁涌流时错误地断开变压器。变压器电流速断保护具有接线简单、动作迅速等优点，但它不能保护变压器的全部，因此不能单独作为变压器的主保护。

　　2、变压器的过电流保护

　　变压器的过电流保护，用来作为变压器瓦斯保护和电流速断保护或差动保护的近后备保护，同时又可作为变压器低压出线或设备的远后备保护，同样可称其为未设保护的低压母线及变压器电流速断保护死区的基本保护。无论采用电流继电器还是采用脱扣器，也无论是定时限还是反时限，变压器过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同。

　　变压器过电流保护的动作时限亦按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。但是对车间变电所（电力系统的终端变电所），其动作时间可整定为最小值（0.5～0.7s），这样可省去电流速断保护。变压器过电流保护的灵敏度，应按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时，高压侧流经保护装置安装处的电流互感器的穿越电流值来校验。

　　3、变压器的过负荷保护

　　对于油浸式电力变压器，在维持变压器规定的使用年限不变的情况下，允许变压器适当过负荷运行。但是，当变压器实际负荷超过其额定容量20%（室内）或30%（室外）时，过负荷保护应延时10s～15s动作于信号，以便运行人员及时查找原因。变压器过负荷保护的动作电流应按躲过变压器正常过负荷电流来整定。变压器过负荷保护的动作时限一般取10s～15s，以躲过尖峰电流，避免误发信号。

　　变压器低压侧的单相短路保护

　　对变压器低压侧的单相（接地）短路，可采取下列有效保护措施之一。

　　1、在变压器低压侧装设三相都带过流脱扣器的低压断路器

　　小型企业变电所或车间变电所变压器低压侧一般装设容量较大的低压断路器，作为控制低压母线上所有负荷的总开关。这种低压断路器，不仅装有三相过流脱扣器，能够实现低压侧的相间短路和单相短路保护；而且装有失压脱扣器和热脱扣器，能够实现失压、欠压（低电压）保护和过负荷保护；同时还装有分励脱扣器和司服电动机，能够实现电动分，合闸及变压器保护联动跳闸。所以，这项措施应用最广。

　　2、在变压器低压侧装设熔断器

　　低压熔断器也可以用来作低压侧的相间短路和单相短路保护，但熔断器不能作控制开关使用，而且它熔断后需更换熔体才能恢复供电，因此仅限于用在给不重要负荷供电的变压器。

　　3、在变压器低压侧中性点引出线上装设零序电流保护

　　这种零序电流保护是将一只零序电流互感器装在变压器低压侧中性点引出线上，互感器二次侧接一只电流继电器，反应低压侧的单相短路电流。根据变压器运行规程要求，某些连接的变压器二次侧单相不平衡负荷不得超过额定容量的25%。因此，变压器零序电流保护的动作电流按躲过变压器低压侧更大不平衡电流来整定。这项措施大大提高了变压器低压侧的单相短路保护的灵敏度。但缺点是要单独装设一套零序电流保护装置，投资较多。

　　变压器的瓦斯保护

　　瓦斯保护主要是利用变压器油等受热产生气体而动作的一种保护，又称气体继电保护，是反应油浸式电力变压器油箱内部绕组故障的一种基本保护装置。瓦斯保护的主要元件是气体继电器，在电力变压器出厂时就已装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。当变压器油箱内部发生故障时，可使气流通过气体继电器进入油枕，并能防止气泡聚积在变压器的顶盖内。瓦斯保护动作迅速、灵敏度高、接线和安装简单、能反应变压器油箱内部各种类型的故障。但是瓦斯保护不能反应变压器油箱外的套管和断路器之间连接线上的故障。因此，它不能作为防御变压器各种故障的保护。