電力變壓器的電氣試驗與繼電保護研究
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【摘 要】電力是國家產業的龍頭產業。隨著現代社會經濟的快發展，電力系統向超高速，大容量，跨區域，高電壓的方向發展。但是，隨著電力系統容量增加，電網規模的擴大和非線性元器件的大量投入，電力設備故障發生的頻率越來越頻繁，對人們的生活和生產的影響也越來越大，電力系統的穩定性對電網經濟運行也提出了更高、更新的要求，所以對于繼電保護的要求日益增加。作為電力主設備之一的變壓器，承擔著輸變配電的重任，對于如何提高變壓器安全運行的時長，提高使用效率，這是今后應該關注的課題。
【關鍵詞】電力變壓器；電氣試驗；繼電保護
1分析電力變壓器常見電氣試驗
電力變壓器使用過程中會出現不同程度的故障，針對不同故障要進行對應的電氣試驗，檢查出設備故障，并進行維修。其中常見的電氣試驗有絕緣測量、耐壓試驗、變比試驗、瓦斯繼電器試驗，如果繼電器故障難以處理，還要進行直流電阻試驗。絕緣測量是所有試驗的基礎，通過變壓器一次和二次之間對地電阻測量，可以確定簡單的故障，也可以確保設備的絕緣強度，防止漏電和破損。當電壓器存在相間電阻平衡問題時，采用直流電阻試驗來測試其穩定性。繼電器瓦斯試驗較為復雜，但在大型變壓器故障查找和檢修中不可缺少，也要根據電力變壓器的運行對其進行繼電器保護。
2分析變壓器結構
變壓器的類型是多種多樣的，但它們的基本結構是相同的。由鐵芯和繞組繞線組成。根據鐵芯和繞組不同的位置，變壓器可以分為兩種類型：第一，繞組鐵芯。鐵芯類型結構簡單，降低含鐵量，使得繞組和絕緣更容易實現；第二，外殼型變壓器。它的特點是繞組多即鐵芯繞組。1）器身：包括鐵心、繞組、絕緣部件及引線。2）調壓裝置：即分接開關，分為無勵磁調壓和有載調壓。3）油箱及冷卻裝置。4）保護裝置：包括儲油柜、安全氣道、氣體繼電器、吸濕器、凈油器和測溫裝置等。5）絕緣套管。6）鐵心。
3分析變壓器繼電保護的基本原理
繼電保護裝置在自己的保護區范圍內應具備對受保護部件進行區分的能力。當變壓器在保護范圍內發生故障時，繼電保護裝置應及時出口動作，不應該拒動；當在保護范圍外發送故障時，繼電保護裝置又能做到不誤動作。要實現這一功能，就需要充分考慮電力系統中電氣量變化。變壓器發生故障后，與未發生故障時相比，電壓、電流等電氣量會發生明顯變化。第一，電流急劇增大。未發生故障時，電流為變壓器的額定電流；發生短路后，變壓器內將會出現數值遠大于額定電流的短路電流，易燒毀變壓器內的絕緣部分，造成內部局部過熱，甚至燒毀變壓器本身。第二，系統電壓降低。當發生短路故障時會使變壓器的相電壓下降，尤其接近于短路點的電壓值下降最多。第三，電流和電壓之間的相位角發生變化。正常運行時的電流和電壓的相位角是負載的功率因數角，發生短路故障時，相位角增大。第四，測量阻抗的變化。測量阻抗是測量點（保護安裝處）電壓與電流的比值。在正常運行時，阻抗是負載阻抗；當金屬短路時，測量阻抗減小。
4變壓器保護類型
根據變壓器的故障和異常狀態，變壓器通常裝設以下保護裝置。
4.1瓦斯保護
該保護在變壓器運行中較為常見，是一種電力變壓器內部的裝置，以氣體變壓器為主。瓦斯保護的目的是保證電力變壓器油箱內部的氣體可以及時排出，防止油箱溫度突然上升，并且確保了絕緣油的基本性能，防止出現漏電和短路等安全隱患。針對不同的變壓器故障，瓦斯保護的原理不同。在正常運行狀態下，變壓器信號由油箱的上觸點連通中間變壓器發出，當系統存在故障時，則警報信號由油箱的下觸點連通信號回路發出，并輔以跳閘應急處理，此時可以確保故障的正確預警，并且降低了故障的可能范圍，提高了故障排除和維修的效率。
4.2差動保護
差動保護是反映變壓器兩側電流差額而動作的保護裝置，其工作原理見圖1所示。變壓器兩側電流互感器同極性端相連串聯在回路中，差動繼電器并聯在環路上，流入差動繼電器的電流等于兩側電流互感器電流之差，即I=I1-12。適當選擇兩側電流互器的變比和接線，使正常運行和區外故障時兩側二次電流向量相同，流入差動繼電器的電流為零，保護裝置不動作。
4.3電力變壓器的過電流保護和負荷保護
過電流保護是變壓器主保護的后備保護，又是相鄰母線或線路的后備保護。變壓器的過電流保護應按躲過變壓器最大負荷電流整定的，受系統運行方式及故障類型影響，其靈敏性較差，這時可采用低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護等。低電壓起動的過電流保護電氣原理見圖2。
與之相對應的變壓器負荷保護主要應用于故障預防，變壓器長期處于大負荷狀態下，會導致其電流增大，負荷保護就是通過降低負荷來控制過電流。該裝置通常指采用一只電流繼電器與某個單相線路相連的一對一的接線方式，一般在經過一定延時后動作于信號，或延時跳閘。
4.4零序（接地）保護
在中心點直接接地運行或可接（接地運行時）的變壓器應裝設零序電流保護；中心點不接地運行時，為防止電網單相接地引起過電壓損壞變壓器，應裝設零序電壓保護；在中心點直接接地系統中，變壓器接殼可采用變壓器碰接外殼保護。
5結語
總而言之，電網的發展有著不可磨滅的作用，變壓器是電網運行中的核心設備，變壓器的運行穩定決定了整個網絡的穩定。繼電氣試驗和繼電保護是維持變壓器安全和穩定的基本策略，要求電網系統正確運用繼電保護策略，減少設備故障并及時清除已發生的故障。
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作者簡介：
雷國波（1985.6-），男，重慶人，華北電力大學本科，中級工程師，單位：國網青海省電力公司黃化供電公司，研究方向：電氣試驗，郵編：811200。
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