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摘要：当前，大多数发电厂均采用500kV一级升高电压向系统进行供电。500kV变压器作为电力系统中枢纽变电站的主设备，其运行状况是否良好，不但直接关系到系统供电的可靠性，同时也会给整个电网的安全稳定运行带来相当程度的影响。为避免一旦停运给整个电网造成巨大的经济损失，同时也为了更好地实现电力企业的发展与建设，加强对电力变压器继电保护常见问题的探究具有极为重要的研究意义。为此，主要针对500kV电力变压器继电保护的相关问题进行分析，并提出了一些解决对策及改进措施。
关键词：500kV；电力变压器；继电保护
作者简介：温源（1975-），男，江西信丰人，广东电网公司佛山供电局，工程师。（广东 佛山 528000）
中图分类号：TM588 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0209-02
一、500kV电力变压器的继电保护装置概述
继电保护装置能够在电力系统及其元件出现故障问题时，及时检测到故障并立即触发报警信号，再由控制系统接收报警信号并进行保护装置动作，从而实现对故障问题的有效排除，确保系统的正常运行。一般来说，继电保护装置的基本性能主要有灵敏性、可靠性、快速性和选择性等几种。其中，灵敏性一般是采用灵敏系数来加以表示的，装置灵敏系数越高，则其反应故障的能力也越好；可靠性是表现在继电保护过程中，装置不会发生拒动作；快速性体现在装置消除异常与故障问题的时间问题上；而选择性则是在可能的最小的区间内切除故障，以确保设备供电的正常。在供电系统当中，继电保护装置在检测系统运行情况、控制断路器工作以及记录故障问题等方面，有着极为重要的作用。
二、500kV电力变压器继电保护的相关问题分析
1.500kV电力变压器的常见继电保护问题
（1）瓦斯保护。在500kV电力变压器的继电保护中，往往容易因变压器在滤油、加油时未将内部空气及时排出，而导致变压器运行过程中油温升高将空气逐步排出，引起瓦斯保护信号动作。同时，受到500kV电力变压器穿越性短路的影响，也易于造成瓦斯保护信号动作。另外，由于内部严重故障、油位迅速下降等，也容易引起瓦斯保护动作及跳闸。
（2）差动保护。差动保护主要是通过对500kV电力变压器的高压侧和低压侧电流大小及相位差别加以利用，从而实现保护。由于差动保护灵敏度相对较高，能够无延时对各种故障做出选择性的准确切除，且又具有选择性好、实现简单以及区分故障性能好等特点，使得差动保护在当前大多数电路保护中受到广泛应用。
（3）过励磁保护。在500kV电力变压器的工作过程中，若在其高压侧出现500kV的高压，那么此期间变压器的磁密度会接近饱和状态，此时如果有频率降低、电压升高等情况出现，将很容易导致变压器发生过励磁现象。过励磁保护便是基于此原理来反映过励磁引起的过电流，以延长变压器使用寿命。
（4）过电流保护。电力变压器过电流保护作为瓦斯保护和差动保护的后备，通常可以根据变压器的容量以及短路电流的不同情况，进行过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序电流及单项式低电压启动的过电流保护等。其中，过电流保护常用于降压变压器；复合电压启动的过电流保护通常是在升压变压器，或是在过电流保护的灵敏度不够等情况下方才采用；而负序电流及单项式低电压启动的过电流保护，则在63MV-A及以上大容量升压变压器，以及系统联络变压器较为常用。
2.500kV电力变压器常见故障
一般来说，500kV电力变压器的常见故障类型主要有两类，即油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障，常见的有高、低压侧绕组间的相间短路，轻微匝间短路、中性点接地系统的侧绕组处单相接地短路，铁芯绕损烧坏等故障。电力变压器内部发生故障时，往往会产生一些电流及电弧，给绕组绝缘、铁芯等造成损坏，严重时甚至会使变压器油受热分解大量气体，引起爆炸。为此，需要继电保护及时、有效地对这些内部故障予以切除。油箱外部故障，最常见的有绝缘套管和引出线上发生相间短路、接地短路等。
三、500kV电力变压器继电保护问题的解决对策
为了使500kV电力变压器的正常、稳定运行，保障系统供电的可靠性和整个电网运行的安全性和稳定性，并尽最大限度避免一旦停运给整个电网造成巨大的经济损失，可以考虑从以下几个步骤对电力变压器继电保护问题进行有效、彻底解决。
1.利用微机及相关信息，处理继电保护故障
首先，应对微机提供的故障信息加以充分利用，以排除简单的继电保护故障；其次，应重视对人为故障的处理，例如在有些继电保护故障发生后，单从现场的信号指示并无法找到发生故障的原因，可能与工作人员的重视程度不够、措施不力有关，对于这种情况，需要如实反映，以便分析和避免浪费时间。另外，还应重视对故障录波和事件记录的充分利用，包括微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号等。通过这些记录，能够对一、二次系统进行全面检查，此时若发现继电保护正确动作是由一次系统故障所致，则可判断不存在继电保护故障处理的问题；若发现故障主要出在继电保护上，则应该尽可能维持原状，做好故障记录，通过制定相应的故障处理计划后再进行故障处理。
2.合理应用检查方法
在变压器继电保护出现误动时，可采用逆序检查法，从故障发生的结果出发，逐级往前查找微机事件记录及故障录波等；在出现拒动时，可采用顺序检查法，通过外部检查→绝缘检测→定值检查→电源性能测试→保护性能检查的顺序，进行检验调试。另外，在检查继电保护装置的动作逻辑和动作时间时，还可应用整组试验法来进行。通过短时间内再现故障的方式，来判断继电保护发生故障的原因并加以解决。
3.继电保护常见故障的解决
结合瓦斯故障的处理方式来看，在发生瓦斯保护动作时，可通过复归音响，密切监视变压器电流、电压及温度，检查直流系统绝缘接地情况以及二次回路是否存在故障等来排除故障。若检查发现瓦斯继电器内存在氧化，则应即刻排出瓦斯继电器的气体，同时收集并检查气体，若气体无色、无臭且不可燃，则变压器仍可继续运行；若气体为白色、淡黄色，并带刺激味或为灰黑色且可燃，则说明变压器内部发生故障，需要取油样化验其闪点，若其闪点较前次低于5℃以上时，应停运变压器，并联系检修进行内部检查。 另外，结合差动保护故障的排除方法来看，可以为新安装的变压器进行5次空投变压器试验，以测试差动保护能够躲过励磁涌流，并检查TA回路接线是否正确，同时进行差压和差流测试等。例如在接线错误所致误动时，首先，应对变压器TA进行极性试验和一次通流试验，以检查其变比和二次回路的完好性，其次，应对电缆线、屏内二次接线等加以检查，以确保二次回路的绝缘性良好。此外，还应对TA二次回路的接地点进行检查，以确保其在保护屏内，且仅有一点接地。
四、结合差动保护，探讨500kV电力变压器继电保护的改进
为了更好地减少和预防电力变压器继电保护故障问题的出现，可以通过对变压器外部保护的死角加强控制来实现。为此，本研究拟采用差动保护来对500kV电力变压器继电保护的主保护进行强化，具体分析如下。
1.差动保护的构造
根据基尔霍夫定理，差动保护能够在电力变压器正常运行或外部短路期间，实现变压器三侧电流向量值相抵消，即三者之和为0，从而起到保护电路的作用。
在变电器内部出现故障时，；在变电器外部发生故障或是无故障问题存在时，。
2.差动保护的整定
结合图2来看，为满足500kV电力变压器侧动、热稳定、穿越功率等要求，通常情况下，1ct的变比均设定在2500/1A。不过受到启动变额定电流61A的影响，导致500kV电力变压器差动保护无法完成整定工作。此时若是根据变电器继电保护装置的最小整定电流整定，则会导致该装置的抗干扰能力发生相当程度的降低，并致使差动保护灵敏度发生下降。其中，差动保护整定的最小动作电流Id的表达式为：
Id=K（Ker+ΔU+Δm）In/n
式中，In表示电力变压器额定电流；n表示电流互感器变化比；K表示可靠系数；Ker表示电流互感器比误差；另外ΔU和Δm分别表示变压器调压误差和电流互感器变化比未安全匹配差产生的误差。
3.比率制动和谐波制动的应用
在差动保护整定要求满足的前提下，电力变压器的灵敏性、可靠性等，可以通过比率制动原理来实现提高，同时，应用比率制动，也可避免区外故障问题时产生误动。而在电力变压器空载投入或是外部故障问题切除完成后，利用谐波制动，可以使得变压器在电压恢复期间，借助产生的励磁涌流而对变压器进行分量制动。
五、结束语
继电保护是保障电力系统安全、稳定运行的重要装置。本研究对500kV电力变压器继电保护的相关问题以及电力变压器常见故障进行探讨，可以看出，电力变压器继电保护问题的处理，除了可以利用微机及相关信息处理之外，还可通过合理正确利用检查方法和针对性处理等方式加以解决，从而提高继电保护系统的工作可行性，减少故障问题的发生。另外，在500kV电力变压器继电保护中应用差动保护，还能够较为全面顾及到电力变压器内外部故障，进一步保障电力系统的安全、稳定运行。
参考文献：
[1]王雷，500kV启动/备用变压器继电保护配置的浅谈[J].大众科技，2009，（12）：112-113.
[2]梁凯.500kV变电站微机继电保护的技术改进研究[D].北京：华北电力大学，2006.
[3]鲁春燕，赵月，张伟.供电系统中继电保护问题的分析和探讨[J].科技致富向导，2011，（18）：326-327.
[4]李建萍.500kV线路串补系统保护与控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2012.
[5]郑明富.500kV超高压继电保护的应用研究[J].科协论坛（下半月），2009，（1）：44-45.
[6]赵晓东，张彦斌，李纪昌.500kV变电站继电保护基建验收发现的典型问题分析及建议[J].内蒙古电力技术，2011，（6）：106-108.
关键词：500kV；电力变压器；继电保护
作者简介：温源（1975-），男，江西信丰人，广东电网公司佛山供电局，工程师。（广东 佛山 528000）
中图分类号：TM588 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0209-02
一、500kV电力变压器的继电保护装置概述
继电保护装置能够在电力系统及其元件出现故障问题时，及时检测到故障并立即触发报警信号，再由控制系统接收报警信号并进行保护装置动作，从而实现对故障问题的有效排除，确保系统的正常运行。一般来说，继电保护装置的基本性能主要有灵敏性、可靠性、快速性和选择性等几种。其中，灵敏性一般是采用灵敏系数来加以表示的，装置灵敏系数越高，则其反应故障的能力也越好；可靠性是表现在继电保护过程中，装置不会发生拒动作；快速性体现在装置消除异常与故障问题的时间问题上；而选择性则是在可能的最小的区间内切除故障，以确保设备供电的正常。在供电系统当中，继电保护装置在检测系统运行情况、控制断路器工作以及记录故障问题等方面，有着极为重要的作用。
二、500kV电力变压器继电保护的相关问题分析
1.500kV电力变压器的常见继电保护问题
（1）瓦斯保护。在500kV电力变压器的继电保护中，往往容易因变压器在滤油、加油时未将内部空气及时排出，而导致变压器运行过程中油温升高将空气逐步排出，引起瓦斯保护信号动作。同时，受到500kV电力变压器穿越性短路的影响，也易于造成瓦斯保护信号动作。另外，由于内部严重故障、油位迅速下降等，也容易引起瓦斯保护动作及跳闸。
（2）差动保护。差动保护主要是通过对500kV电力变压器的高压侧和低压侧电流大小及相位差别加以利用，从而实现保护。由于差动保护灵敏度相对较高，能够无延时对各种故障做出选择性的准确切除，且又具有选择性好、实现简单以及区分故障性能好等特点，使得差动保护在当前大多数电路保护中受到广泛应用。
（3）过励磁保护。在500kV电力变压器的工作过程中，若在其高压侧出现500kV的高压，那么此期间变压器的磁密度会接近饱和状态，此时如果有频率降低、电压升高等情况出现，将很容易导致变压器发生过励磁现象。过励磁保护便是基于此原理来反映过励磁引起的过电流，以延长变压器使用寿命。
（4）过电流保护。电力变压器过电流保护作为瓦斯保护和差动保护的后备，通常可以根据变压器的容量以及短路电流的不同情况，进行过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序电流及单项式低电压启动的过电流保护等。其中，过电流保护常用于降压变压器；复合电压启动的过电流保护通常是在升压变压器，或是在过电流保护的灵敏度不够等情况下方才采用；而负序电流及单项式低电压启动的过电流保护，则在63MV-A及以上大容量升压变压器，以及系统联络变压器较为常用。
2.500kV电力变压器常见故障
一般来说，500kV电力变压器的常见故障类型主要有两类，即油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障，常见的有高、低压侧绕组间的相间短路，轻微匝间短路、中性点接地系统的侧绕组处单相接地短路，铁芯绕损烧坏等故障。电力变压器内部发生故障时，往往会产生一些电流及电弧，给绕组绝缘、铁芯等造成损坏，严重时甚至会使变压器油受热分解大量气体，引起爆炸。为此，需要继电保护及时、有效地对这些内部故障予以切除。油箱外部故障，最常见的有绝缘套管和引出线上发生相间短路、接地短路等。
三、500kV电力变压器继电保护问题的解决对策
为了使500kV电力变压器的正常、稳定运行，保障系统供电的可靠性和整个电网运行的安全性和稳定性，并尽最大限度避免一旦停运给整个电网造成巨大的经济损失，可以考虑从以下几个步骤对电力变压器继电保护问题进行有效、彻底解决。
1.利用微机及相关信息，处理继电保护故障
首先，应对微机提供的故障信息加以充分利用，以排除简单的继电保护故障；其次，应重视对人为故障的处理，例如在有些继电保护故障发生后，单从现场的信号指示并无法找到发生故障的原因，可能与工作人员的重视程度不够、措施不力有关，对于这种情况，需要如实反映，以便分析和避免浪费时间。另外，还应重视对故障录波和事件记录的充分利用，包括微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号等。通过这些记录，能够对一、二次系统进行全面检查，此时若发现继电保护正确动作是由一次系统故障所致，则可判断不存在继电保护故障处理的问题；若发现故障主要出在继电保护上，则应该尽可能维持原状，做好故障记录，通过制定相应的故障处理计划后再进行故障处理。
2.合理应用检查方法
在变压器继电保护出现误动时，可采用逆序检查法，从故障发生的结果出发，逐级往前查找微机事件记录及故障录波等；在出现拒动时，可采用顺序检查法，通过外部检查→绝缘检测→定值检查→电源性能测试→保护性能检查的顺序，进行检验调试。另外，在检查继电保护装置的动作逻辑和动作时间时，还可应用整组试验法来进行。通过短时间内再现故障的方式，来判断继电保护发生故障的原因并加以解决。
3.继电保护常见故障的解决
结合瓦斯故障的处理方式来看，在发生瓦斯保护动作时，可通过复归音响，密切监视变压器电流、电压及温度，检查直流系统绝缘接地情况以及二次回路是否存在故障等来排除故障。若检查发现瓦斯继电器内存在氧化，则应即刻排出瓦斯继电器的气体，同时收集并检查气体，若气体无色、无臭且不可燃，则变压器仍可继续运行；若气体为白色、淡黄色，并带刺激味或为灰黑色且可燃，则说明变压器内部发生故障，需要取油样化验其闪点，若其闪点较前次低于5℃以上时，应停运变压器，并联系检修进行内部检查。 另外，结合差动保护故障的排除方法来看，可以为新安装的变压器进行5次空投变压器试验，以测试差动保护能够躲过励磁涌流，并检查TA回路接线是否正确，同时进行差压和差流测试等。例如在接线错误所致误动时，首先，应对变压器TA进行极性试验和一次通流试验，以检查其变比和二次回路的完好性，其次，应对电缆线、屏内二次接线等加以检查，以确保二次回路的绝缘性良好。此外，还应对TA二次回路的接地点进行检查，以确保其在保护屏内，且仅有一点接地。
四、结合差动保护，探讨500kV电力变压器继电保护的改进
为了更好地减少和预防电力变压器继电保护故障问题的出现，可以通过对变压器外部保护的死角加强控制来实现。为此，本研究拟采用差动保护来对500kV电力变压器继电保护的主保护进行强化，具体分析如下。
1.差动保护的构造
根据基尔霍夫定理，差动保护能够在电力变压器正常运行或外部短路期间，实现变压器三侧电流向量值相抵消，即三者之和为0，从而起到保护电路的作用。
在变电器内部出现故障时，；在变电器外部发生故障或是无故障问题存在时，。
2.差动保护的整定
结合图2来看，为满足500kV电力变压器侧动、热稳定、穿越功率等要求，通常情况下，1ct的变比均设定在2500/1A。不过受到启动变额定电流61A的影响，导致500kV电力变压器差动保护无法完成整定工作。此时若是根据变电器继电保护装置的最小整定电流整定，则会导致该装置的抗干扰能力发生相当程度的降低，并致使差动保护灵敏度发生下降。其中，差动保护整定的最小动作电流Id的表达式为：
Id=K（Ker+ΔU+Δm）In/n
式中，In表示电力变压器额定电流；n表示电流互感器变化比；K表示可靠系数；Ker表示电流互感器比误差；另外ΔU和Δm分别表示变压器调压误差和电流互感器变化比未安全匹配差产生的误差。
3.比率制动和谐波制动的应用
在差动保护整定要求满足的前提下，电力变压器的灵敏性、可靠性等，可以通过比率制动原理来实现提高，同时，应用比率制动，也可避免区外故障问题时产生误动。而在电力变压器空载投入或是外部故障问题切除完成后，利用谐波制动，可以使得变压器在电压恢复期间，借助产生的励磁涌流而对变压器进行分量制动。
五、结束语
继电保护是保障电力系统安全、稳定运行的重要装置。本研究对500kV电力变压器继电保护的相关问题以及电力变压器常见故障进行探讨，可以看出，电力变压器继电保护问题的处理，除了可以利用微机及相关信息处理之外，还可通过合理正确利用检查方法和针对性处理等方式加以解决，从而提高继电保护系统的工作可行性，减少故障问题的发生。另外，在500kV电力变压器继电保护中应用差动保护，还能够较为全面顾及到电力变压器内外部故障，进一步保障电力系统的安全、稳定运行。
参考文献：
[1]王雷，500kV启动/备用变压器继电保护配置的浅谈[J].大众科技，2009，（12）：112-113.
[2]梁凯.500kV变电站微机继电保护的技术改进研究[D].北京：华北电力大学，2006.
[3]鲁春燕，赵月，张伟.供电系统中继电保护问题的分析和探讨[J].科技致富向导，2011，（18）：326-327.
[4]李建萍.500kV线路串补系统保护与控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2012.
[5]郑明富.500kV超高压继电保护的应用研究[J].科协论坛（下半月），2009，（1）：44-45.
[6]赵晓东，张彦斌，李纪昌.500kV变电站继电保护基建验收发现的典型问题分析及建议[J].内蒙古电力技术，2011，（6）：106-108.