电力变压器保护系统研究及仿真

(整期优先)网络出版时间:2021-02-25
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电力变压器保护系统研究及仿真

马慧勇

宁夏宝丰能源集团股份有限公司,宁夏 银川 750000

摘要:目前,我国的电力工程建设的发展迅速,随着电力系统设备的完善,中国的“西电东送、南北互供、全国互联”的发展非常的成功,电能的传送距离增加、电网所覆盖的区域越来越宽、电网的储存容量也在增大,对电网安全、可靠以及稳定的运行有了很高的要求。电力变压器对整个电力系统中发电、输电以及配电有着不可替代的作用。依据《继电保护和自动装置设计技术规程》,给电力变压器应该配备下面的几种保护装置,比如在油箱内部要增加油位过低或者是短路的保护装置,以及绕组和引出线多相发生短路等等的纵联差动保护;大电流方式的接地系统中的变压器外围的接地故障而设置的零序电流保护;变压器对称方向的过负荷所设定的过负荷保护等。

关键词:电力变压器;保护系统;研究及仿真

引言

电力变压器本身的特性以及在电力系统中的特殊作用,使得变压器运行稳定性成为影响电力系统供给稳定性的关键因素。随着整体工业水平的提高,虽然电力变压器制造工艺有了长足进步,但21世纪以来,电力系统自动化程度进一步提高,使得电力系统更加智能化,复杂化。电力变压器作为电力系统中举足轻重的调压设备,对其进行定期、及时的运行分析,并对已发现的隐患进行跟踪、处理和预判,是保证电力变压器运行稳定性的重要手段之一。而电力变压器的预防性试验是发现其内部隐患,评估其性能的最重要方法,也是对其运行分析最重要的参考指标。

1故障出现的原因

1.1绝缘老化

绝缘老化故障的出现多是因为变压器使用运行时间较长,这使绝缘性能受到影响。如果想要使变压器设备运行更稳定,就要使绝缘性能得以保障,否则会因为较差的绝缘效果使各种问题得以出现。通常来说要掌握其设备运载量的承受程度,以使其运行处于正常的状态,避免在超负荷的情况下持续工作,以保持绝缘材料性能,维持变压器使用寿命。

1.2遭受雷击

因为变压器功能的特殊性,很多情况下其安装使用是在室外进行的,也就是在露天环境运行,周围环境很容易对其性能产生影响,这其中就包括雷击影响,所以要对防雷设备进行科学合理的布控,避免雷雨天气使变压器发生故障。

1.3没有做好维护工作

科学有效管理维护电力系统对其系统能够稳定运行具有重要的保障意义,变压器是一种重要的电力系统设备,该设备对电力系统运行具有重要影响,因此要认真做好其设备的检查维护工作。实际上不到位的检查维护工作在一些地区是存在的,对老化问题不能及时发现,不能及时替换其设备,降低了绝缘性能,使得故障从中发生。

2电力变压器保护系统

2.1瓦斯保护

当电力变压器油箱内部发生故障时(包括由于微小的匝间短路和绝缘的损坏而导致的经电弧电阻的接地短路故障),由事故点电流与电弧的影响,导致电力变压器油和其它绝缘材料会由于部分受热分解从而产生气体,由于气体较轻,将会从油箱流到油枕的顶部。故障非常严重时,油将会快速膨胀且产生气体,这时,强列的气流将与油混合流到油枕的顶部,从而使继电器的触点开始工作,连接到指定的控制回路,并及时发送信号或电力变压器自动被切断,形成响应上述气体而动作的保护装置,该装置称为瓦斯保护。(1)轻瓦斯。当电力变压器的内部出现较小故障时,气体以较低的速度产生,气体首先聚集在通往油箱的瓦斯继电器的上部,导致油位降低,浮筒降低以关闭水银触点,并且打开报警信号。(2)重瓦斯。当较严重故障出现在变压器内部时,变压器油的压力会瞬间增强,最终导致大量的油流向油枕方向,由于油流冲击档板,档板将会抑制弹簧的阻力,使磁铁沿干簧接触点方向挪动,关闭水银接触点,并且连接跳闸回路使断路器跳开。

2.2纵差保护

根据基尔霍夫定律,测量电力变压器每一侧电流的向量和,其物理含义是:当电力变压器正常工作或出现外部故障时,如果忽略励磁电流和其他的损耗,则电力变压器流入的电流与流出的电流相同。在电力变压器正常工作过程中发生外部短路现象,此时通过差动继电器中的电流为,处在最理想状态的时候,差动元件当中的电力值是0。因为电流式的互感器的特征以及变比等导致进入继电器中的电流无法达到平衡。在电力变压器内部出现故障的时候,进入差动继电器当中的电流指的就是短路点位置的短路电流。即,继电器的动作电流比短路电流值小的时候,此时继电器便会动作。

2.3零序电流保护

当大电流流经接地系统的时候,会有零序的电流保护发生,被用来进行变压器的主保护以及相邻元器件在发生接地短路故障以后的后备保护。在正常情况下,当TA中没有电流流过时,零序电流保护将不会动作,在发生接地短路故障时,将会出现零序电流。当零序电流比保护动作整定值大时,中间继电器将动作,通过延时继电器延时后,电力变压器两端的断路器会发生跳闸现象。保护的动作时限也应该比后者大一个延时。

3变压器在线监测系统应用中存在的问题

电力系统运行的稳定性直接关系着供电质量,在实际的供电中,由于变压器的故障经常会导致系统断电。为了保证广大用户的用电需求量,在实际的运行过程中,要采取有效的措施避免变压器故障,合理的应用变压器在线监测技术,来实时监测变压器的运行情况,及时发现故障并恢复其正常运行。然而在实际的运行过程中,存在以下3个方面的问题。

3.1监测设备和监测技术

在电力系统实际运行过程中应用在线监测技术时,为了保证监测结果的准确性,一定要优化在线监测技术。例如在气体监测和电频监测技术的应用中,要考虑到监测设备的运行情况对于监测结果的影响;当一些监测装置的灵敏度达不到要求时,在监测过程中不能发现一些轻微的异常变化,不能起到很好的监测作用。为了确保监测技术的合理应用,要优化监测产品设备和监测技术。

3.2监测技术开发与研究方面

由于当前的监测技术仅仅局限于一些量值的变化,主要是对变压器的气体和电频进行分析,影响这个过程的因素较多,可能使得结果不准确。为了提升在线监测技术的效果,要对监测技术进行不断的深入开发和研究,要注意研究方向并且要务实,通过多次变压器运行监测实验来优化监测技术,通过技术的完善来保证变压器的良好运行环境。

3.3监测设备的管理

对于变压器的在线监测过程,也涉及到较多的监测设备和监测装置,对于监测系统的管理也直接影响到变压器在线监测技术的结果。如果因为管理制度不健全会导致系统的设备存在故障,这样在实时监测的过程中就会影响监测结果。所以要完善监测设备管理制度,确保监测设备的日常维护和管理,在进行电力系统巡查时同步巡查变压器在线监测系统,保证监测设备的良好运行,从而提升电力系统的稳定性。

结语

根据电力变压器继电保护的基本原理和整定方法,可以有效的解决电力系统及某些因素对电力变压器所造成的故障。电力变压器是变电站、电力系统电压变换的重要设备,也是变电站能够正常运行的中心枢纽,因此,对电力变压器进行操作与维护十分重要。电力变压器有很多种类的故障,对此影响的因素也比较多,它们之间互相干扰互相影响,对其采取综合性的分析以后,寻找准确的原因及位置,并针对性的提出最合适的处理办法,对此进行预防以及消除,避免造成损失。

参考文献

[1]蔡玮.变压器保护算法和仿真研究[D].南京师范大学,2014.

[2]张勇.电力变压器保护技术现状及未来发展趋势[J].电子测试,2017(12):95-96.

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