電力變壓器的保護

1、電力變壓器的保護變電所內(nèi)的電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦損壞將造成很大損失。因此，必須裝設(shè)保護裝置，保護裝置的功能是使運行的變壓器故障損失降到最小?？赡軗p壞運行變壓器的狀態(tài)分兩類：故障狀態(tài)和不正常工作狀態(tài)，不正常工作狀態(tài)通常采用告警提示允許變壓器短時間內(nèi)繼續(xù)運行；故障狀態(tài)為防止變壓器進一步損壞，要求跳閘動作使變壓器脫離電源。由故障位置分，可分為變壓器內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器的內(nèi)部故障主要有繞組的單相匝間（層間）短路、相間短路和接地（外殼）短路。由于故障點在變壓器內(nèi)部，短路電流產(chǎn)生的電弧可能損壞繞組絕緣，燒壞鐵心，甚至造成更大的損壞事故；變壓器常見的外部故障是出線端絕緣套管的故障導(dǎo)

2、致相間短路或接地短路。變壓器的不正常工作狀態(tài)有：由于線路短路或用戶過負荷而引起的過電流，以及漏油或及其它原因造成油面的過度降低和溫度升高等，變壓器不必立即切除脫離電源的工況。根據(jù)變壓器不正常運行狀態(tài)種類不同，變壓器保護裝置設(shè)下列。(1)瓦斯保護 它能反應(yīng)(油浸式)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低，瞬時動作于信號或跳閘。(2)差動保護或電流速斷保護 它能反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路、接地短路，瞬時動作于跳閘。(3)過電流保護 它能反應(yīng)變壓器外部短路而引起的過電流，帶時限動作于跳閘，可作為上述保護的后備保護。(4)過負荷保護 它能反應(yīng)過載而引起的過電流。一般作用于信號。(5)溫度信號 它能反應(yīng)

3、變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障。一、變壓器的瓦斯保護油浸式變壓器容量在315kV·A以上的戶內(nèi)安裝的變壓器和800kV·A以上的戶外變壓器都應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。瓦斯繼電保護的主要元件是瓦斯繼電器，它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，如圖519a）、圖519b）為FJ380型瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。變壓器正常工作時，瓦斯繼電器的上下油杯中都充滿油，油杯因平衡錘的作用使其觸點都斷開。當(dāng)油箱出現(xiàn)漏油或內(nèi)部發(fā)生輕微故障瓦斯氣體使油面下降時，因上油杯內(nèi)有剩油，其重力矩大于平衡錘的力矩，使上觸點接通，發(fā)出報警信號，這就是輕瓦斯動作信號。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時，故障產(chǎn)生的氣體

4、很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進入油枕，油流經(jīng)過瓦斯繼電器時，沖擊擋板，使下油杯降落，下觸點接通，直接動作于跳閘。這就是重瓦斯動作。 瓦斯繼電器只能反映變壓器內(nèi)部的故障，包括漏油、漏氣、繞組相間、匝間、層間短路等，而對變壓器外部端子上的故障無法反映。因此，除設(shè)置瓦斯保護外，還需設(shè)置過流、速斷或差動等保護裝置。二、變壓器過電流保護和電流速斷保護變壓器外部相間短路引起的過電流，保護裝置經(jīng)設(shè)定的時限后動作于跳閘，即定時限過電流保護。過電流保護裝置動作跳閘要滿足兩個條件1）過電流值達到或超過設(shè)定值；2）過電流保護動作的時間到達設(shè)定時間。如果過電流保護的動作時間設(shè)定為0.5s，過電流值持續(xù)0

5、.5s都到達或超過電流設(shè)定值，則故障跳閘，變壓器迅速地被切除脫離電源系統(tǒng)。由第四章知，變壓器的阻抗較大不同短路點的短路電流不同，通常需增設(shè)電流速斷或差動保護。由于過電流保護裝置裝設(shè)在電源側(cè)，因而能保護變壓器外部故障，可作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護。變壓器的過電流保護和電流速斷保護的整定原則與線路保護的整定原則相同。 由于降壓變壓器繞組結(jié)線方式不同，低壓側(cè)發(fā)生短路故障時，不同類型的故障反映到高壓側(cè)的電流不同，另外，采集電流信息的電流互感器一般采用不同的結(jié)線方式，所以流過保護繼電器的電流也不相同。這些都將影響變壓器保護裝置電流的參數(shù)計算。圖520為Dynll結(jié)線配電變壓器低壓側(cè)發(fā)生a、b相間短路時

6、，高低壓側(cè)故障電流的分布和電流相量圖(設(shè)變壓器電壓比為1)通過對電流相量圖的分析知，變壓器低壓側(cè)a、b相間短路時，流過變壓器高壓側(cè) A、C相的故障電流為，且方向相同。而B相流過的故障電流為。由靈敏度計算式知： 1)當(dāng)電流互感器采用非全星形結(jié)線，由于A、C相都流過較小的故障電流，因此靈敏度較低。2)當(dāng)電流互感器采用全星形結(jié)線或兩相三繼電器結(jié)線，則總有一個繼電器流過的故障電流為，因此這種結(jié)線比非全星形結(jié)線靈敏度高。3)若電流互感器采用兩相電流差結(jié)線，此時通過繼電器的故障電流為零，保護裝置不動作。三、變壓器的過負荷保護互為備用的變壓器或工作中有可能過負荷的變壓器一般要裝設(shè)過負荷保護。由于過負荷電流通

7、常是三相對稱的，因此過負荷保護的電流繼電器裝于某相中，保護裝置作用于信號。過負荷動作時限為（l015）s。變壓器過負荷保護的動作電流： （524）式中 INT 變壓器的額定電流；kk 可靠系數(shù)，一般可取l.05；kfh 返回系數(shù)，DL型取0.85；kTA 電流互感器變流比。四、變壓器的差動保護容量在10000kV·A及以上單獨運行的變壓器或兩臺并列運行、單臺容量在6300kV·A以上的變壓器或電流速斷保護靈敏度不能滿足時，應(yīng)裝設(shè)差動保護裝置。1、變壓器差動保護的基本原理差動保護用于保護變壓器內(nèi)部故障及引出線和絕緣套管外的相間短路故障，保護范圍在變壓器兩側(cè)的電流互感器之間。圖

8、522是變壓器差動保護原理接線圖。在差動保護的保護范圍外發(fā)生短路，例如k1點， 和雖然比正常運行時的數(shù)值大許多，但由于二者大小相位都相同，流入繼電器KA的電流，繼電器KA不動作。而當(dāng)差動保護區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時，例如k2點，變壓器二次側(cè)0，流入繼電器KA的電流，超過繼電器KA整定的動作電流，繼電器KA瞬時動作，在繼電器KM、斷路器QF跳閘作用下，短路故障被切除，信號繼電器KS發(fā)出跳閘信號。2.、變壓器差動保護中的不平衡電流及對策由于變壓器兩邊繞組接線方式不同及變比不同，電流有數(shù)值大小和相位差，從而產(chǎn)生不平衡電流。如工廠總降壓所的主變壓器采用Y，d11的聯(lián)結(jié)組，變壓器兩邊電流有30°的相位差。因此，要消除差動回路中相位差引起的不平衡電流，需將裝設(shè)在變壓器丫側(cè)的電流互感器接成，而變壓器側(cè)的電流互感器接成丫型，如圖523所示。由于變壓器和電流互感器的變比各有等級規(guī)格，不太可能使兩個變比完全配合恰當(dāng)，因而不太可能使差動回路中不平衡電流為零。為消除這一不平衡電流，可以在電流互感器二次回路接入自耦電流互感器進行平衡調(diào)節(jié)，或?qū)ｉT的差動繼電器中的平衡線圈實現(xiàn)平衡。除上述引起不平衡電流主要原因外，如變壓器的激磁涌流、運行中變壓器分接頭電壓的調(diào)節(jié)、變壓器兩側(cè)電流互感器的型式和特性差異、互感器飽和程度等都會引起不平衡電流。變壓器差動保護中出現(xiàn)不平衡電流的原因是多方