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摘要：随着社会市场经济的发展，人民生活水平不断提高，社会各项生产活动中的电力需求日益增大，同时用户对于电力供应的安全可靠性要求也越来越高，为了满足用户的相关要求，首先需要保证配电网络中各项电气设备的安全运行，10kV变电站主变压器是配电网络中非常重要的电气设备，做好其保护及自动装置配置工作非常的重要，本文就针对此予以简单的分析。
关键词：10kV变电站；主变压器；保护；自动装置配置
保证配电网络中关键电气设备的正常运行是非常必要，这关系到配电网络中用户的用电安全，及供电稳定性，随着社会中电力需求的不断增大，对于配电网络的要求也越来越高，保证配电网络中主要设备的安全显得愈发的重要，作为配电网络中重要的电气设备，主变压器的事故发生率居高不下，做好其继电保护工作显得非常的必要，本文就针对10kV变电站主变压器的继电保护及自动装置配置进行简单分析。
一、10kV变压器简单介绍
变压器主要由绝缘套管、保护装置、冷却装置、油箱、调压装置、器身等部分组成，作为电力网络中重要的电气设备，变压器的运行对于电力网络的安全经济运行具有非常重要的影响，在10kV变电站中，如果具有两台以上的变压器同时并联的工作，一般情况下会采用分级绝缘形式的变压器，变压器在运行过程中出现故障是不能完全避免的，通常会将变压器中出现的故障按照故障的部位将其划分为油箱外故障及油箱内故障两种，一旦变压器的内部出现故障，对于整个电力网络来说是非常的危险的，其主要的故障形式有：中心点直接接地系统的侧绕组的接地出现短路、绕组的匝间出现短路、绕组的相见出现短路等。
如果变压器内部出现故障，故障点会产生一定的高温电弧，这很有可能将绕组绝缘及铁芯烧坏，变压器油及绝缘材料也有可能受到高温电弧的作用，出现强烈的气化现象，导致变压器油箱出现爆炸。
变压器油箱的外部故障形式主要有：引出线上的接地短路、引线上的相见短路以及油箱外部绝缘套管上出现的短路等。变压器的异常工作状态有很多种形式，主要有：冷却系统的故障、变压器的油温过高、绕组的电压降低从而引起过励磁、未接地中性点的过电压、外部接地短路、油箱漏油、油位下降、短路引起过电流、过负荷等等。
二、10kV变压器保护及自动装置配置
1、10kV变电站主接线线路的分析
在10kV变电站主变压器的接线回路中，二次回路的自动装置及保护装置与一次回路有着密切的联系，因此，首先需要对主接线方案进行简单的分析，本次研究中，是对10kV变电站中两台主变压器的继电保护及自动装置配置进行研究。
在10kV变电站主变压器的主接线线路的接线方案分析中，通常会选择断路器的数量比较少的接线方案，如果变电站中的电压等级比较高，建议采用双母线带旁母线的接线方式，而在边站的低压侧需要采用单母分段接线的接线方式，使变压器的低压侧进行分裂运行时变电站限制短路电流方法中最简单的方法，如果这种方法不能满足实际的应用需求，可以采用另外装设限流电抗器的方法来对电路中的短路电流进行有效的限制。经济合理性、易扩展性、供电负荷的完整性、可断路检修、对连续供电具有较小的影响等特性是在进行变电站主接线时需要考虑的主要问题。
在进行变电站主接线方案的制定过程中，应该综合的考虑经济性、灵活性、可靠性等各种因素，本次研究中所采用的10kV变电站主接线方案为外桥接线，而10kV采用的是双母线接线，35kV采用的是单母线分段接线，其接线示意图如图1所示。
图1 主接线图
2、10kV变电站主变压器的继电保护装置的配置
10kV变电站主变压器中的继电保护形式多样，主要有差动保护、气体保护、零序保护等几种形式，下面就对这几种保护的保护范围及保护方式进行简单的分析。
2.1 变压器的零序保护
在分级式的绝缘变压器中，中性点绝缘具有较低的耐压强度，很容易发生接地故障，一旦其发生接地故障，如果在中性点中没有安装相关的放电间隙，应该将中性点中没有接地的变压器予以切除，如果已经安装了放电间隙，应该采用以下的动作：如果变压器系统中出现了单相的接地短路故障，将中性点中正在运行的变压器通过零序电流保护予以切除，如果高压母线上已经没有相关的变压器装置，中性点中很容易因为过电压将放电间隙进行击穿，则变压器的切除动作由间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作发出，如果放电间隙没有被过电压所击穿，变压器的切除工作由零序电压元件延时来完成。
2.2 变压器的气体保护
如果主变压器中出现油面下降、绝缘裂化、绕组内部断线、铁芯故障、相见短路等内部故障，这时一般会采用气体保护，气体保护能够对此类故障产生灵敏的反应，保障变压器的运行安全，气体继电器是气体保护中重要的保护装置，在变压器的正常运行状态下，气体继电器中会装满油，开口杯浸入油中并处于上浮状态，干簧接点的位置是处于断开状态，一旦变压器内部出现相应的故障，气体继电器中会产生气体积存与其上部的空间，其油面会出现下降现象，开口杯在液体中的位置也会随之下降，下降到一定的位置会促使干簧的接点闭合，延时信号被接通，产生气体继电保护，如果变压器中出现了较严重的故障，气体继电器中会迅速产生强烈的气体，迅速启动气体保护。
2.3 变压器的差动保护
在变压器的各种保护方式中，其主要的保护形式是差动保护，其主要的工作原理是：对受保护的主变压器的各侧电流的值及相位进行比较，根据比较结果来实施有效的差动保护。在实际的应用中，主变压器的高、低压侧的额定电流的值及电流的相位是不相同的，要想保证差动保护过程中，相应的装置进行正确的动作，应该对各电压侧的接线方式及电流互感器的变比进行合理的选择，对各电压侧的电流相位值进行有效的补偿，使得主变压器发生外部的短路故障时，两侧的二次电流值与正常运行时一样，保持相等。 对于三绕组的变压器来说，其差动保护装置的工作原理与双绕组变压器差动保护的工作原理没有明显的区别，都是采用电流循环原理来进行差动保护的判断，对于三绕组变压器来说，其出现外部短路以及正常工作过程中的三侧的二次电流值的向量和为0。不管其电流循环形式是两侧流入一侧流出还是一侧流入两侧流出，其差动线圈上的电流值保持为0，其接线原理如图2所示。
图2 三绕组变压器差动保护原理图
另外，在三绕组变压器的差动保护中，要保证其灵敏度及可靠性性能，应该注意一下的问题：如果三绕组变压器出现外部短路，其中会具有较大的不平衡电流，为了满足灵敏度要求，应该采用BCH-1型的差动继电器，该继电器具有制动特性，在变压器差动保护的各电压侧的电流互感器的变比确定工作中，应该根据变压器的额定容量来进行确定。
2.4 变压器的过流保护
其主要的工作原理表现为：当电路正常运行时，电路中的电流启动元件不发生动作，相关的电压启动元件也不发生动作，相关的保护装置也不发生变化，但是一旦变压器在工作的过程中出现了不对称短路，发生故障的相电流继电器会发生动作，负序电压继电器会出现相关的动作，其中的动断触点会打开，低压继电器的电压回路会随之闭合，相关的动断触点闭合之后，出口继电器随之启动，变压器各侧的断路器会跳闸，对变压器实施有效的保护。
图3 复合电压过流保护接线原理图
图3中，ka1、ka2、ka3表示过流继电器，KV为低压继电器，KVN表示负序单元。在变压器保护中，正常运行时，因为没有负序电压，保护装置不发生动作。但在外部出现不对称短路是，故障相电流启动元件动作，那么负序电压继电器发生东泽，短路器跳闸，将故障切除掉。
2.5变压器速断保护
顾名思义，速断保护就是指电流发生变化或超过预先设置的保护定值范围时，而瞬间动作的电流保护。书面定义为：对于反应短路电流幅度增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护，为了保证其微机保护装置选择性，一般只能保护线路的一路分，假定每天线路上均装有电流速断保护，当线路上发生故障时，希望保护能瞬间动作，其保护范围最好能达到本线路长的100%，但是这种愿望能否实现，需要作具体分析。为了解决这个矛盾可以有两种方法，通常都是优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口短路时不启动，在微机保护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路条件整定，另一种办法是在个别情况下，当快速切除故障是首要条件时，用自动重合闸来纠正这种无选择性动作。以电流速断保护单相原理为例，如图4所示：
2.6 变压器的过负荷保护
变压器的过负荷保护是由接于单相的CT，对主变对称的过负荷进行反映，对于双侧电源的三绕组主变压器的保护，对其三侧都安装相应的自动保护装置，每侧的变压器的过负荷保护是通过同一时间的继电器来发送延时信号，对变压器实施有效的过负荷保护。变压器过负荷电流多数情况下是三相对称的，因此只装设对称过负荷保护，也就是只有一个电流继电器接于任何一相电流中，出现动作时，经延时，作用于信号，保护动作电流要躲开变压器额定电流，其动作时限与电流保护的最大时限要增加一个时限阶差。其工作原理如图5所示：
结束语
在10kV变电站中主变压器是其中非常重要的电气设备，与整个电力网络的安全、稳定性运行有着直接的关系，对其进行有效的保护是非常必要的，本文就对10kV变电站主变压器的主接线方案进行了简单的分析，并分析了零序保护、气体保护、差动保护几种主变压器保护方式的保护范围及保护原理，对于10kV变电站主变压器的保护及自动装置配置有一定的参考价值。
参考文献
[1]顾万里.10kV变电站主变压器保护配置及原理[J].科技资讯，2010（35）.
[2]杨娟.10kV电力线路故障继电保护与自动装置动作分析[J].电子世界，2013（16）.
[3]戴运清.10kV变电站TV断线对保护及自动装置的影响[J].广东科技，2010（9）.
关键词：10kV变电站；主变压器；保护；自动装置配置
保证配电网络中关键电气设备的正常运行是非常必要，这关系到配电网络中用户的用电安全，及供电稳定性，随着社会中电力需求的不断增大，对于配电网络的要求也越来越高，保证配电网络中主要设备的安全显得愈发的重要，作为配电网络中重要的电气设备，主变压器的事故发生率居高不下，做好其继电保护工作显得非常的必要，本文就针对10kV变电站主变压器的继电保护及自动装置配置进行简单分析。
一、10kV变压器简单介绍
变压器主要由绝缘套管、保护装置、冷却装置、油箱、调压装置、器身等部分组成，作为电力网络中重要的电气设备，变压器的运行对于电力网络的安全经济运行具有非常重要的影响，在10kV变电站中，如果具有两台以上的变压器同时并联的工作，一般情况下会采用分级绝缘形式的变压器，变压器在运行过程中出现故障是不能完全避免的，通常会将变压器中出现的故障按照故障的部位将其划分为油箱外故障及油箱内故障两种，一旦变压器的内部出现故障，对于整个电力网络来说是非常的危险的，其主要的故障形式有：中心点直接接地系统的侧绕组的接地出现短路、绕组的匝间出现短路、绕组的相见出现短路等。
如果变压器内部出现故障，故障点会产生一定的高温电弧，这很有可能将绕组绝缘及铁芯烧坏，变压器油及绝缘材料也有可能受到高温电弧的作用，出现强烈的气化现象，导致变压器油箱出现爆炸。
变压器油箱的外部故障形式主要有：引出线上的接地短路、引线上的相见短路以及油箱外部绝缘套管上出现的短路等。变压器的异常工作状态有很多种形式，主要有：冷却系统的故障、变压器的油温过高、绕组的电压降低从而引起过励磁、未接地中性点的过电压、外部接地短路、油箱漏油、油位下降、短路引起过电流、过负荷等等。
二、10kV变压器保护及自动装置配置
1、10kV变电站主接线线路的分析
在10kV变电站主变压器的接线回路中，二次回路的自动装置及保护装置与一次回路有着密切的联系，因此，首先需要对主接线方案进行简单的分析，本次研究中，是对10kV变电站中两台主变压器的继电保护及自动装置配置进行研究。
在10kV变电站主变压器的主接线线路的接线方案分析中，通常会选择断路器的数量比较少的接线方案，如果变电站中的电压等级比较高，建议采用双母线带旁母线的接线方式，而在边站的低压侧需要采用单母分段接线的接线方式，使变压器的低压侧进行分裂运行时变电站限制短路电流方法中最简单的方法，如果这种方法不能满足实际的应用需求，可以采用另外装设限流电抗器的方法来对电路中的短路电流进行有效的限制。经济合理性、易扩展性、供电负荷的完整性、可断路检修、对连续供电具有较小的影响等特性是在进行变电站主接线时需要考虑的主要问题。
在进行变电站主接线方案的制定过程中，应该综合的考虑经济性、灵活性、可靠性等各种因素，本次研究中所采用的10kV变电站主接线方案为外桥接线，而10kV采用的是双母线接线，35kV采用的是单母线分段接线，其接线示意图如图1所示。
图1 主接线图
2、10kV变电站主变压器的继电保护装置的配置
10kV变电站主变压器中的继电保护形式多样，主要有差动保护、气体保护、零序保护等几种形式，下面就对这几种保护的保护范围及保护方式进行简单的分析。
2.1 变压器的零序保护
在分级式的绝缘变压器中，中性点绝缘具有较低的耐压强度，很容易发生接地故障，一旦其发生接地故障，如果在中性点中没有安装相关的放电间隙，应该将中性点中没有接地的变压器予以切除，如果已经安装了放电间隙，应该采用以下的动作：如果变压器系统中出现了单相的接地短路故障，将中性点中正在运行的变压器通过零序电流保护予以切除，如果高压母线上已经没有相关的变压器装置，中性点中很容易因为过电压将放电间隙进行击穿，则变压器的切除动作由间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作发出，如果放电间隙没有被过电压所击穿，变压器的切除工作由零序电压元件延时来完成。
2.2 变压器的气体保护
如果主变压器中出现油面下降、绝缘裂化、绕组内部断线、铁芯故障、相见短路等内部故障，这时一般会采用气体保护，气体保护能够对此类故障产生灵敏的反应，保障变压器的运行安全，气体继电器是气体保护中重要的保护装置，在变压器的正常运行状态下，气体继电器中会装满油，开口杯浸入油中并处于上浮状态，干簧接点的位置是处于断开状态，一旦变压器内部出现相应的故障，气体继电器中会产生气体积存与其上部的空间，其油面会出现下降现象，开口杯在液体中的位置也会随之下降，下降到一定的位置会促使干簧的接点闭合，延时信号被接通，产生气体继电保护，如果变压器中出现了较严重的故障，气体继电器中会迅速产生强烈的气体，迅速启动气体保护。
2.3 变压器的差动保护
在变压器的各种保护方式中，其主要的保护形式是差动保护，其主要的工作原理是：对受保护的主变压器的各侧电流的值及相位进行比较，根据比较结果来实施有效的差动保护。在实际的应用中，主变压器的高、低压侧的额定电流的值及电流的相位是不相同的，要想保证差动保护过程中，相应的装置进行正确的动作，应该对各电压侧的接线方式及电流互感器的变比进行合理的选择，对各电压侧的电流相位值进行有效的补偿，使得主变压器发生外部的短路故障时，两侧的二次电流值与正常运行时一样，保持相等。 对于三绕组的变压器来说，其差动保护装置的工作原理与双绕组变压器差动保护的工作原理没有明显的区别，都是采用电流循环原理来进行差动保护的判断，对于三绕组变压器来说，其出现外部短路以及正常工作过程中的三侧的二次电流值的向量和为0。不管其电流循环形式是两侧流入一侧流出还是一侧流入两侧流出，其差动线圈上的电流值保持为0，其接线原理如图2所示。
图2 三绕组变压器差动保护原理图
另外，在三绕组变压器的差动保护中，要保证其灵敏度及可靠性性能，应该注意一下的问题：如果三绕组变压器出现外部短路，其中会具有较大的不平衡电流，为了满足灵敏度要求，应该采用BCH-1型的差动继电器，该继电器具有制动特性，在变压器差动保护的各电压侧的电流互感器的变比确定工作中，应该根据变压器的额定容量来进行确定。
2.4 变压器的过流保护
其主要的工作原理表现为：当电路正常运行时，电路中的电流启动元件不发生动作，相关的电压启动元件也不发生动作，相关的保护装置也不发生变化，但是一旦变压器在工作的过程中出现了不对称短路，发生故障的相电流继电器会发生动作，负序电压继电器会出现相关的动作，其中的动断触点会打开，低压继电器的电压回路会随之闭合，相关的动断触点闭合之后，出口继电器随之启动，变压器各侧的断路器会跳闸，对变压器实施有效的保护。
图3 复合电压过流保护接线原理图
图3中，ka1、ka2、ka3表示过流继电器，KV为低压继电器，KVN表示负序单元。在变压器保护中，正常运行时，因为没有负序电压，保护装置不发生动作。但在外部出现不对称短路是，故障相电流启动元件动作，那么负序电压继电器发生东泽，短路器跳闸，将故障切除掉。
2.5变压器速断保护
顾名思义，速断保护就是指电流发生变化或超过预先设置的保护定值范围时，而瞬间动作的电流保护。书面定义为：对于反应短路电流幅度增大而瞬间动作的电流保护，称为电流速断保护，为了保证其微机保护装置选择性，一般只能保护线路的一路分，假定每天线路上均装有电流速断保护，当线路上发生故障时，希望保护能瞬间动作，其保护范围最好能达到本线路长的100%，但是这种愿望能否实现，需要作具体分析。为了解决这个矛盾可以有两种方法，通常都是优先保证动作的选择性，即从保护装置启动参数的整定上保证下一条线路出口短路时不启动，在微机保护技术中，这又称为按躲开下一条线路出口处短路条件整定，另一种办法是在个别情况下，当快速切除故障是首要条件时，用自动重合闸来纠正这种无选择性动作。以电流速断保护单相原理为例，如图4所示：
2.6 变压器的过负荷保护
变压器的过负荷保护是由接于单相的CT，对主变对称的过负荷进行反映，对于双侧电源的三绕组主变压器的保护，对其三侧都安装相应的自动保护装置，每侧的变压器的过负荷保护是通过同一时间的继电器来发送延时信号，对变压器实施有效的过负荷保护。变压器过负荷电流多数情况下是三相对称的，因此只装设对称过负荷保护，也就是只有一个电流继电器接于任何一相电流中，出现动作时，经延时，作用于信号，保护动作电流要躲开变压器额定电流，其动作时限与电流保护的最大时限要增加一个时限阶差。其工作原理如图5所示：
结束语
在10kV变电站中主变压器是其中非常重要的电气设备，与整个电力网络的安全、稳定性运行有着直接的关系，对其进行有效的保护是非常必要的，本文就对10kV变电站主变压器的主接线方案进行了简单的分析，并分析了零序保护、气体保护、差动保护几种主变压器保护方式的保护范围及保护原理，对于10kV变电站主变压器的保护及自动装置配置有一定的参考价值。
参考文献
[1]顾万里.10kV变电站主变压器保护配置及原理[J].科技资讯，2010（35）.
[2]杨娟.10kV电力线路故障继电保护与自动装置动作分析[J].电子世界，2013（16）.
[3]戴运清.10kV变电站TV断线对保护及自动装置的影响[J].广东科技，2010（9）.