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刍议水电站变压器保护的原理及发展

发表时间：2020/11/19 来源：《基层建设》2020年第22期作者：杨旭朝

[导读] 摘要：变压器是水电站重要的一次电气设备，发生故障时如果其保护装置不能很好地发挥作用，拒动或误动，将会损坏变压器并扩大事故范围，造成非常严重的后果。

        新疆额尔齐斯河流域开发工程建设管理局新疆维吾尔自治区 836000
        摘要：变压器是水电站重要的一次电气设备，发生故障时如果其保护装置不能很好地发挥作用，拒动或误动，将会损坏变压器并扩大事故范围，造成非常严重的后果。变压器两侧所连接的线路比较复杂，如果发生故障，要准确查找事故原因存在一定的难度，需要对变压器保护的原理进行分析，才能明确故障原因，从而采取有效的解决措施。本论文着重于研究水电站变压器保护的原理及发展。
        关键词：水电站；变压器；保护；原理；发展
        一、水电站变压器保护所存在的问题
        变压器如果发生故障，往往是由于多种原因造成的，这就需要对其保护原理进行分析，采取有效措施解决问题[1]。
        从我国水电站变压器的保护动作情况来看，水电站变压器保护装置的正确动作率并不高。在上个世纪90年代，水电站变压器保护装置的正确动作率甚至不超过30%，最高也没有超过 70%。从1998年至2002 年期间，微机保护技术水平不断提高并快速普及，使得变压器保护装置的运行情况好转，水电站变压器保护装置的正确动作率超过96%。从2003年至今，变压器保护装置的正确动作率超过99%，但依然有误动或者拒动现象存在。保护装置误动的一个重要原因是差动保护误动比较频繁，接地保护不正确动作次数相对较多。对这些数据进行分析，总结变压器保护装置动作不准确的原因，认识到水电站变压器运行的过程中，由于保护装置自身缺陷、保护定值设置错误等原因，都会导致这种现象发生，这也是当前的重点研究课题。
        二、水电站变压器的保护原理
        变压器是电力系统中重要的电气设备。如果变压器出现故障，系统就无法安全稳定运行。按照继电保护配置原则，变压器需要配置主保护和后备保护[2]。
        （一）水电站变压器的主保护
        变压器的主保护是为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护变压器和故障线路的保护。主保护包括差动保护、差流速断保护和瓦斯保护。
        差动保护是按照循环电流原理构成的，在变压器两侧装设电流互感器CT1和CT2，并按环流法连接，检测电流差值来判断是否故障，主要用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障。变压器在实际运行中，差动保护为了防止因空载合闸产生的励磁涌流和外部故障时因电流互感器饱和而发生的保护误动而采取了二次谐波制动，以及差动保护启动电流值随着不平衡电流大小而改变的比率制动原理[3]
        差流速断保护就是一个没有采取制动措施，也不会根据不平衡电流大小而改变启动值，只要故障电流达到它的整定值，就会动作的保护。

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        瓦斯保护是保护油浸式变压器内部故障的一种基本保护，只能反应变压器油箱内部的故障。瓦斯保护的原理是当油箱内部发生故障时，会产生气体，使油箱内部压力变大，变压器油通过瓦斯继电器流向油枕，冲击瓦斯继电器挡板，接通触点，触发轻瓦斯或重瓦斯。变压器的轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于跳闸。
        （二）水电站变压器的后备保护
        变压器的后备保护是主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。后备保护包括过流保护、复压闭锁过流保护、零序电流保护等。
        过流保护动作于变压器故障而引起的变压器过电流，动作电流的整定应躲过变压器的最大负荷电流。
        当系统短路故障时，一般伴随着电压降低或者电流增大的情况，此时就需要复压闭锁过流保护，来降低保护动作的发生率。复合电压闭锁元件是对称电压测量元件，是将正序低压以及负序过电压合理利用，避免系统运行中产生故障。
        当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由其零序电流保护动作切除。
        负序过流保护和单相式低压启动过流保护。为了提高保护的灵敏度，需要相间短路后备保护可以使用单相式低压启动过流保护和负序过流保护，即便变压器运行中出现不对称短路的问题，后备保护也有较高的灵敏度，发挥保护作用[4]。
        结束语
        通过上面的研究可以明确，当前我国在变压器保护方面已经获得了一定的成果，无论是理论研究方面，还是保护装置制造水平方面都得到了提高，但是依然存在不完善之处。现在很多的水电站变压器的单机容量都有逐渐增大的发展趋势，超过50000KVA的变压器已经成为水电站的主要设备，其运行稳定性直接关乎到电力系统能否安全稳定的运行。所以对水电站变压器保护原理进行研究，准确的判断变压器的故障类型，快速切除故障部分是由为重要的，只有不断的研究保护配置的合理性问题，不断提高保护装置的制造水平，才能准确的反应故障，迅速切除故障，提高电力系统的安全性和稳定性。
        参考文献：
        [1]郭倩倩.水电站主变压器监测与维护措施探讨[J].水能经济，2018（02）：21-21.
        [2]余健铭.水电站发电机变压器保护原理及继电保护方式[J].大科技，2019（44）：81-81.
        [3]撒青平，马晓君，潘永康.水电站发电机变压器继电保护的探讨[J].建筑工程技术与设计，2018（13）：24、48.
        [4]周涛.关于水电站发电机变压器继电保护的探讨[J].区域治理，2018（52）：197、236.