探讨电力变压器保护技术的发展现状与趋势

220kV变电站变压器运行及继电保护措施探讨

220kV变电站为电网系统重要组成部分，其运行效率在很大程度上影响了电网系统运行稳定性与安全性。因此，需要重点对220kV变电站变压器运行现状进行分析，并采取有效的继电保护措施，减少各项因素造成的不良影响。需要对以往工作经验进行总结，确定优化措施实施方向，并分析变电站变压器运行要求，争取在根本上来避免各项问题的发生，文章就此方面内容进行了简要分析。

标签：220kV变电站；变压器；继电保护

电网系统建设日益完善，为维持电网的正常运行，变电站数量不断增加，而变压器为变电站主要电力设备，其运行效果在根本上决定了变电站运行稳定性与安全性。因此，需要结合变压器运行原理，采取继电保护措施，对220kV变电站运行模式进行优化，在保证基础功能有效发挥的前提下，提高其运行综合效率，满足社会生产生活需求。

1 220kV变电站变压器运行分析

变电站为电网系统中改变电压的主要场所，通过升高电压变为高压电，将发电厂发出的电能传输到较远的区域，然后达到用户附近后降低电压，满足生产生活需求。整个过程需要利用变电站内变压器来完成，因此必须要采取措施来确保变压器可以正常运行。常用变压器有双绕组变压器、三绕组变压器以及自耦变压器等，其中按照作用可以分为升压变压器与降压变压器，齐整升压变压器主要应用电力系统送端变电站，降压变压器主要应用于受端变电站[1]。在变压器运行时，为确保不同负荷下可以保持合格的电压，需要对变压器分接头进行切换。在电力行业快速发展背景下，220kV变电站变压器安全运行已经成为影响系统运输效率的重要因素，因此需要做好继电保护研究，对设备运行进行优化。

2 变压器运行继电所存问题

2.1 运行电压故障

变电站运行环境比较特殊，这样变压器在运行过程中，很容易受外界各因素影响而出现故障。在各项因素的影响下，会对变压器的输电效果产生阻断，使得运行电压出现异常，如果不能及时采取措施处理，势必会影响到系统运行稳定性。例如变压器气体状态异常，使得信号跳跃，很容易导致变压器内部故障。而变压器外部短路故障，则会致使设备运行温度升高、油面降低，降低电压的稳定性，并且还会在一定程度上对变压器自身产生损伤。

变压器保护原理及技术分析

在电力系统配电网中，需要电压升降的地方都配备了不同类型的变压器，例如说配电变压器、音频变压器或者电源变压器等，同时还包括提供特殊功能的整流变压器、差动变压器以及变频变压器等。不管是属于强电或者弱电范围，变压器都得到了非常普遍的应用，在很多电力设备中，变压器属于重要的组件，也直接决定了设备成本的多少。文章主要分析了变压器的分类结构与差动保护原理，分析了变压器误动原因及解决办法，并探讨了几种新型变压器的保护原理。

标签：变压器保护；原理；技术分析

变压器是电网中的重要设备，其功能是对交流电电压和电流的大小进行调整。在输送电能功率保持不变时，要降低电流就必须要提高电压，所以借助于变压器进行电压调整来实现远距离输电，这一方法所带来的经济效益较高且输电途中损耗较少。由于变压器属于电力设备中的重要设备，其成本往往非常昂贵，因此通常都配备了多套继电保护来避免其损坏，文章主要探讨变压器的差动保护。

1 变压器的分类和结构

变压器的分类办法非常多，根据相数的差异一般分成单相、三相以及多相；根据绕组数目一般分成双绕组变压器（通常为中小型变压器）、三绕组变压器（一般为大容量变压器，其包含高压、中压以及低压三组绕组）、多绕组变压器（如电源变压器）以及单绕组变压器（如自耦变压器）；根据实际功能的差异也可以将其分类为电力变压器、电炉变压器、行灯变压器等；根据冷却方式的不同可以分为干式或油冷变压器等；根据铁芯结构的差异，能够分成芯式与壳式两种，我们能够明显看到壳式变压器的铁轭缠绕在绕组外围，有助于变压器散热，但是铁芯的工艺相对复杂，通常应用于小型功率在5kVA以下的变压器内，而芯式变压器的铁芯材料为条状硅钢片，其制造简单，成本较低，绕组和铁芯的绝缘问题更好解决，因此应用非常广泛[1]。

变压器主要结构由铁芯和绕组两部分组成。铁芯是主要的磁路部分，一般含硅量较高，厚度在0.35mm或者0.5mm，由表面涂有绝缘漆的热轧或者冷轧硅钢片叠装而成，铁芯柱套有绕组；绕组属于变压器的电路部分，它一本是用纸包的绝缘扁线或者圆线绕成，另外，变压器还包括油箱、冷却和安全装置。但无论属于那种类型，都必须要做好保护检修工作，确保其时刻处于稳定的运行状态，若在日常检修中发现问题，应当及时采取措施，减少故障问题所带来的损失。

浅议中国变压器产业发展现状及趋势

摘 要：中国电力事业的蓬勃发展，使得中国变压器行业呈现出高速发展的态势，但整个变压器行业面临着低端产能过剩、生产能力供大于求等问题，从长远来看，经过行业整合、技术改进等措施，变压器行业发展空间依然巨大。

关键词：变压器产业；发展现状；趋势

一、前言

进入21世纪，我国投入巨资进行电网改造、轨道交通系统提速升级、城市地铁、城际高铁等项目，在此带动下，我国变压器行业呈现出高速发展的态势。中国巨大的市场，吸引了国际电力公司在中国进行投资。中国的变压器制造企业在这种大好形势下飞速地前进着，在设计能力、生产能力、试验能力等多方面都有了很大的提高。变压器行业也保持了稳步增长，我国变压器总销量从2005年的6.31亿kva迅速扩大至2009年的12.65亿kva。2010年1-11月，我国变压器总销量达到12.23亿kva，同比增长3.99%。“十二五”期间，我国将逐步提高电网投资的比重，加快推动特高压和各级电网协调发展，2012年前后将建成特高压“两纵两横”骨干网架，输送能力超过5000万千瓦，每年可输送电量3000亿千瓦时，因此，我国的变压器行业仍然具有强大的市场需求。从经济规模及增长速度来看，我国变压器制造业发展势头良好，盈利能力较强。

二、国内变压器行业现状

1.规模庞大，中小企业居多，低端产能过剩。目前，国内变压器生产厂家较多，但大部分厂家的产品大都还集中在110kv以下的低端产品，以致中低端变压器生产能力严重过剩，多数企业微利甚至亏损。国内有1000多家企业，工业总产值超过1亿的只有130多家，员工人数超过2000人的也只有20家左右。按照工业总产值划分，中小企业所占比例达到84%。产业集中度低，总体技术水平不高，竞争力不强。

科学论坛　ｃｎｌｎ’ａ　ＳＣ＿ｆｅｎｃ。ｅ　ａｎ　ｄ　ｅｃｌｌｎ　ｏｌｏｇ　ｙ　Ｋｅ＿ｎｅｗ　一ｌＪ　１ｎ一＿　浅谈电气主设备保护的现状及发展趋势　刘福巨　（呼伦贝尔供电公司电力经济技术研究所内蒙古０２１００８）　【摘要】本文阐述了变压器保护，分析了电气主设备保护的现状，探讨了电气主设备保护的发展趋势。　【关键词】电气主设备保护现状发展趋势　中图分类号：Ｖ３５１．３１　文献标识码：Ａ　文章编号：１　００９—９１　４Ｘ（２０１　３）ＳＳ一０２３—０１　电力系统的飞速发展对继电保护不断提出新的要求，这就使得在　当前电气设备应用中继电器保护技术要求日益提高。在我国当前继电　器发展的主要趋势是逐步朝着计算机化、网络化发展，以实现智能化　控制和保护系统为前提基础进行探索和追求。为此，必须从电力系统　全局出发，进行电气设备继电保护的相关研究。　１、变压器保护　Ｉ．１变压器瓦斯保护。瓦斯继电器在电力系统保护中的使用比较　广泛，油箱内的气体主要通过安装在油箱以及油枕的中间的瓦斯继电　器流行油枕。当前旋转挡板式瓦斯继电器已经逐渐的取代了传统的浮　简式瓦斯继电器，极大的改善了由于密封性差漏油而发生了误动作，　极大的提高了继电保护的可靠性。　１．２变压器后备保护。过电流对于变压器具有较大的危害，因此　过电流保护常常被安装在变压器的电源侧，从而在过流得时候能够及　时的断开变压器。在变压器上安装后备过电流保护装置往往会造成接　线的复杂程度大大上升，可以适当将相邻的保护范围缩小。为了应对　三相短路，应该确保其有足够的灵敏度。　１－３自耦变压器保护。与传统的变压器相比自耦变压器具有成本　低、体积小的优点，在实际的使用过程当中也十分的灵活，因此往往　用于联络变压器，具有使用经济运行可靠的特点，因此使用比较广　泛。　１．４变压器差动保护。在变压器需要保护的一侧设置监测装置，　对电流以及电压进行监控，但是由于监控范围的限制，往往不能够对　临近范围发生的故障进行区分。为了增强系统的选择性，往往通过采　用较小的保护范围以及较长的动作延时。但是这也在某种程度上导致　故障变压器无法及时的被隔离，从而加重危害的程度，因此需要能够　在故障发生的瞬间将故障设备进行隔离，从而减少相应的损害。为了　能够对保护范围内外的故障同时进行准确的判断，这就需要在被保护　的变压器的两端都设置相应监控装置，这也能够对故障元件的电流相　位进行掌握，从而很好的起到保护作用。　２、电气主设备保护的现状　随着当前社会发展过程中，计算机技术和信息技术的不断发展，　继电器保护技术不断的出现了新的发展模式和发展理念，成为当前电　力系统中的主要发展前提和手段。近年来主设备保护的分析计算方法　取得了很大进展，比如采用多回路分析法可以比较精确地计算发电机　的内部故障，主设备内部故障保护的配置具备了理论基础。利用真实　反应主设备内部各种故障及异常工况的动模系统和仿真系统检验主设　备保护，极大地提高了新原理新技术的验证水平。　２．１主设备保护的新原理。近年来，主设备保护通过对故障过程　的电磁暂态过程的研究、ＴＡ饱和特性的研究、内部故障理论分析，　结合实际动模和数字仿真，提出了一些新的原理并已在现场广泛应　用。①关于ＴＡ饱和。ＴＡ饱和问题是主设备保护共同面对的问题。　由于大型发电机变压器组容量大，故障电流非周期分量衰减时间常　数长，可能引起差动保护各￣ＩＪＴＡ传变暂态不一致或饱和。对于变压　器，各侧ＴＡ特性不一致，更易引起ＴＡ饱和，这样可能会造成在区外　发生故障时差动保护误动对于母线近端发生区外故障时，ＴＡ也会严　重饱和。因此差动保护需有可靠的ＴＡ饱和判据。②差动保护。常规　的两折线、三折线比率差动、标积制动式差动、采样值差动等已在很　多文献中有所介绍。③关于励磁涌流。目前在工程上应用的判别励磁　涌流的原理都是从涌流波形与短路电流波形的不同特征人手来区分励　磁涌流与短路的。各种涌流判别原理都具有在故障合闸时，保护动作　时间长或动作时间离散度大的缺点。　２．２主设备保护的双重化配置和主后一体化趋势。近年来，双主　双后保护配置方案逐渐应用到主设备保护的领域，继电保护实施细则　对主设备保护的双重化做出规定后，双主双后保护方案成为主设备保　护研制、设计的指导准则，并为现场运行提供了极大的方便。　３、电气主设备保护的发展趋势　３．１信息网络技术。当代继电保护技术的发展，正在从传统的模　拟式、数字式探索着进入信息技术领域。在变电站综合自动化方面，　保护的配置比较灵活。如果变电站综合自动化采用传统模式，也就是　远方终端装置（ＲＴＵ）加上当地监控系统，这时候，保护装置的信息　可以通过遥信输入回路进入ＲＴＵ，也可以通过串行口与ＲＴＵ按照约定　的通信规约进行信息传递。　３．２故障分析技术。新一代主设备保护必须具有强大的故障录波　功能，除了记录完整的事件报文、故障数据外，装置还可以记录故障　发生前后全过程所有的模拟量、开关量、启动量、中间量的变化，完　整地记录每个保护的动作行为。主设备保护的故障信息上传至电气监　控系统或保护信息管理系统后，通过高级应用软件，分析保护的动作　行为是否正确，为故障查找、分析提供充分的依据。完整的故障数据　经数字仿真系统可实现主设备的故障再现，对事故进行深人分析，为　保护性能的改进完善提供重要的依据。　３．３自适应技术、智能技术和数字技术的发展。自适应继电保护　的基本思想是使保护能尽可能地适应电力系统的各种变化，进一步改　善保护的性能。对于主设备保护而言，它与某些保护的判据、定值和　系统的变化也是息息相关的。目前，部分保护功能已经具备了一定的　自适应能力。随着与微机保护技术密切相关的其他科技领域新技术和　新理论的出现，通信技术、信息技术、自适应控制理论、全球定位系　统（ＧＰＳ）等的应用，必将促进自适应保护的飞速发展。　３．４新型光电流互感器、光电压互感器的应用。传统的电磁式ＴＡ　是一种非线性电流互感器，具有铁磁谐振、磁饱和、绝缘结构复杂、　动态范围小、使用频带窄、铜材耗费大，远距离传送造成电位升高等　问题。　３．５保护装置的一体化发展。①主后一体化装置，给故障录波、　后台分析带来了便利。任何一个故障启动或动作保护装置就可以录下　整个单元所有模拟量，使得现场故障的综合分析、定性及事故处理更　加方便，而分体式保护只能录下部分信息。②主后一体化装置便于保　护双重化的实现。主后共用一组ＴＡ，ＴＡ断线概率大大下降；装置数　量少，误动概率降低。③充分的资源共享。一个装置包含了被保护元　件所有的模拟量，保护逻辑的判据可以充分利用所有电气量，使保护　更加完善、可靠，判据更加灵活实用。　３．６信息网络化。变电站监控和发电厂电气监控系统的发展，要　求主设备保护具有强大的通信功能，以便通过监控系统实现保护动作　报文管理、故障数据处理、定值远方整定、事故追忆等功能，实现了　电气智能设备运行的深层次管理。主设备保护除了动作后经通信网络　上传故障报文、数据到监控系统以外，还可以为系统动态提供保护装　置的运行状态和信息，并可根据系统运行方式的变化通过数据交换，　提供修改保护判据和定值的依据，保证全系统的安全稳定运行。　４、结束语　继电器保护技术是电力输送过程中的基础，是实现电力良好有效　发展的前提。对于电力系统中的相关的原件进行的继电保护已经不能　够完全的满足整个电网稳定运行的需要。因此要从整个电网的整体高　度出发，掌握每个故障原件被隔离之后对整个系统所造成的影响，从　而有效的预防大规模的停电事件，保证电网的安全运行。　参考文献：　［ｉ］王维俭．电气主设备继电保护原理与应用Ⅱ１．北京：中国电力出版　社．１９９６　［２】刘金花．继电保护及二次回路中隐形故障的分析田．中小企业管理与　科技２０１０　科技博览Ｉ