变压器异常及事故处理.ppt

变 压 器 异常及事故处理,.,变压器的故障种类及保护配置 变压器异常及事故处理,主要内容,变压器的常见故障类型,油箱内部故障 油箱外部故障 辅助设备故障,a、变压器绕组 相间短路 ； b、变压器绕组 匝间短路 ； c、变压器绕组 接地短路 ； d、铁芯故障 。,（1）油箱内部故障,变压器在运行中一经发生绝缘击穿，就会造成绕组的短路或接地故障。,短路产生电弧烧坏线圈的绝缘和变压器的铁芯，甚至引起绝缘材料、冷却油强烈汽化，导致油箱爆炸，变压器着火。,内部故障的危害,a、绝缘套管的相间短路与接地短路；套管故障常见的是炸毁、闪络和漏油。 b、引出线上发生的相间短路和接地短路。,（2）油箱外部故障,变压器承受短路电流冲击，时间过长将引起油温升高，内压加大，造成喷油着火，或者机械损坏。,外部故障的危害,变压器受短路冲击时，如果短路电流小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；如果短路电流大，继电保护延时动作甚至拒动，变形将会很严重，甚至造成绕组损坏。,主要指冷却系统故障。 a、冷却器组故障 b、冷却器全停故障,（3）辅助设备故障,变压器事故处理,1、不正常工作状态 2、变压器的保护配置 3、变压器异常及事故处理 4、主变故障案例 5、运行注意点,（1）由于外部短路或过负荷引起的过电流； （2）油箱漏油造成的油面降低； （3）变压器中性点电压升高； （4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁； 对于不正常工作状态，变压器保护必须能够反应。发告警信号，或延时跳闸。,电力变压器是电力系统中的重要电气设备。大容量变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响。因此应根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。 在超高压网络中，由于大型变压器价格昂贵以及它在系统中的重要作用，其保护应按双重化配置，以确保变压器安全可靠地供电。,对变压器保护的基本要求,（1）在变压器发生故障时能将其与所有电源断开。 （2）在母线或其他与变压器相连的元件发生故障而故障元件本身断路器未能断开的情况下，能使变压器与故障部分分开。 （3）当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，能发出报警信号。,变压器保护配置,防止油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。 防止变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。 防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备的过流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序过流保护）。 防止大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。 防止变压器对称过负荷的过负荷保护。 其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）,变压器的主保护、后备保护、异常运行保护,（1）主保护：主保护是为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性的切除被保护设备和线路故障的保护。如差动保护、瓦斯保护等。,变压器的主保护、后备保护、异常运行保护,（2）后备保护：主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。如零序电压、零序电流、复合电压闭锁电流保护等。 后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。 1）远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；,变压器的主保护、后备保护、异常运行保护,2）近后备保护：则用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，减少保护拒绝动作的可能。当一套保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。同时装设开关失灵保护，以便当开关拒绝跳闸时起动它来切开同一变电所母线的高压开关，或遥切对侧开关。,变压器的主保护、后备保护、异常运行保护,（3）异常运行保护：是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。变压器的异常运行保护主要有轻瓦斯保护、温度、油位保护及冷却器全停保护等。,变压器主保护,变压器主保护包括重瓦斯保护、纵差保护或电流速断保护 。,瓦斯保护分为轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸） 适用范围：800kVA及以上的油浸式电力变压器；带负荷调压的油浸式变压器的调压装置。 针对：油箱内的各种故障及油面降低。 整定：重瓦斯流速一般整定为0.61m/s，强迫油循环的变压器整定为1.11.4m/s，轻瓦斯的动作容积整定范围为200300mL范围内。 优点：油箱内部所有故障，灵敏性高。 缺点：不能反应油箱外部的故障。,本体瓦斯保护,有载瓦斯保护,瓦斯保护,纵差保护,针对：绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。 保护范围：变压器各侧差动CT之间。 特点：瞬时动作切除故障 适用范围：对容量较大的变压器，如并列运行的6300kVA及以上、单独运行的10000kVA及以上的变压器，要设置差动保护装置。,电流速断保护,针对：绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。 保护范围：电流速断保护装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电器构成。 特点：瞬时动作切除故障 适用范围：对于200010000kVA及以下较小容量的变压器，如灵敏系数满足要求时，采用电流速断保护。,瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，如铁芯过热烧伤、油面降低，但差动保护对此无反应。另外，在变压器绕组发生少数匝间短路时，虽然短路匝内短路电流很大，会造成局部绕组严重过热，产生强烈的油流，但表现在相电流上却 不是很大，差动保护没有反应，而瓦斯保护对此能灵敏的反应。因此差动保护不能代替瓦斯保护。,差动保护可以代替瓦斯保护吗？,后备保护的作用：防止外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备，以及在可能条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。,变压器后备保护,变压器后备保护主要包括相间短路后备保护、接地短路后备保护、阻抗保护 。,相间短路的后备保护,相间后备保护用以防止变压器差动保护范围外相间短路引起变压器绕组的过电流，并作为变压器本身差动保护、瓦斯保护的后备和相邻元件保护的后备。当变压器所连接母线未装设专用母线保护时也作为母线的保护。,相间后备保护可选用过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等,1. 过电流保护,动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定：,需要分别考虑躲过并列运行的变压器切除一台时产生的过负荷电流，躲过电动机负荷的自起动电流等，动作时限和灵敏度需要与相邻元件的过电流保护相配合。,2. 复合电压启动的过电流保护,动作电流按按躲过变压器额定电流整定 ：,复合电压指负序电压和低电压。负序过电压继电器作为不对称故障的电压保护，而低电压继电器作为三相短路的电压保护。,负序电压过电压继电器的动作电压按躲过正常运行时出现的最大不平衡电压整定：,3. 负序过电流保护,负序电流保护灵敏度较高，但整定计算相对复杂，由于负序电流不反应三相对称短路，所以必须加装一套低电压启动的过电流保护来反应三相对称短路。,对110kV及以上中性点直接接地电网中的变压器，对外部接地短路引起的过电流，应装设零序保护，作为变压器主保护的后备和相邻元件接地故障的后备。,接地短路的后备保护,变压器中性点是否接地运行与变压器中性点的绝缘水平有关。220KV及以上大型变压器，高压绕组一般采用分级绝缘，中性点绝缘有两种：500KV变压器中性点绝缘水平38KV，必须直接接地运行；220KV变压器中性点绝缘水平110KV，可以直接接地也可以在系统中不失去接地点情况下不接地运行。变压器中性点不同的运行方式，接地保护的配置也不尽相同。,变压器零序保护的方式与变压器中性点运行方式有关。,1. 中性点直接接地变压器的零序电流保护,由两段式零序过电流保护构成，通常以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。,2. 中性点可能接地或不接地变压器的零序电流、电压保护,对于有多台变压器并列运行的情况，通常只有部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地。当相邻母线或线路发生接地故障，故障元件保护拒动时，则中性点接地变压器的零序电流保护动作，将中性点接地变压器切除，此时中性点不接地变压器可能产生过电压。,保护运行规定,变压器投入运行前各种保护应按规定投入运行。 运行中的变压器差动保护与重瓦斯保护不允许同时退出。其中之一退出时，允许变压器短时运行。 变压器差动保护的运行 （1）未进行向量检查的差动保护，在对主变充电时应投入跳闸。 （2）若变压器配有两套及以上差动保护，必要时只允许退出一套。,（3）遇下列情况之一时，差动保护应退出： 1) 发现差动回路差电压或差电流不合格时； 2) 装置发异常信号或装置故障时； 3) 差动保护任何一侧CT回路有工作时； 4) CT断线时； 5) 变压器进行倒闸操作, 可能引起差动保护出现差流时。 6) 其它影响保护装置安全运行的情况发生时。,.变压器瓦斯保护的运行,重瓦斯保护正常投跳闸，遇下列情况之一时改投信号： 1）进行注油和滤油时。 2）在变压器油循环回路上进行操作或更换设备，有可能造成保护误动时。 3）进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。 4）除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。,5）开、闭气体继电器连接管上的阀门时。 6）在气体保护及其二次回路上工作时。 7）对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时。 8） 其它影响保护装置安全运行的情况发生时。 变压器注油、滤油、充氮（抽真空）、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯保护投入跳闸。,.变压器后备保护的运行 （1）变压器中性点接地运行时，应投入其零序过流保护并可靠退出其间隙零序过流保护；中性点不接地运行时，应投入其间隙零序过流保护及零序过电压保护，退出其零序过流保护。当未装间隙零序过流保护的变压器不接地运行时，其零序过电压保护不得退出。当该保护因故必须停用时，可先将该变压器中性点刀闸合上，再按有关规定断开已接地变压器中性点接地刀闸。,（2）变电站母线上有两台及以上变压器同时运行时，对中性点不接地的变压器必须投入防止工频过电压的保护（间隙零序过流保护及零序过电压保护）。 （3）在检修变压器保护时，对设有联跳回路的变压器后备保护，应解除联跳回路的压板或联线。,变压器事故处理,1、常见故障类型 2、不正常工作状态 3、变压器的保护配置 4、变压器异常及事故处理 5、主变故障案例,电力变压器运行规程规定： 强油循环风冷变压器发生冷却器全停故障时，在额定容量的负荷下，允许运行时间为20分钟。若运行时间达20分钟时，变压器的上层油温未达75时，允许继续运行至油温升到75，但时间最长不得超过1小时。,变压器冷却系统全停时的处理,1.投入备用变压器或备用电源。 2.冷却器全停时间接近规定(20min)时，若无备用变压器或备用变压器不能带全部负荷时，如果上层油温未达75 ，可暂时解除冷却器全停跳闸回路的压板，继续处理问题，并严密注视上层油温变化。冷却器全停跳闸回路中，有温度闭锁(75)接点的，不能解除其跳闸压板。 3.若变压器上层油温上升超过75时，或虽未超过75 ，但全停时间已达lh未能处理好，应转移负荷后，将故障变压器停止运行。,变压器紧停规定,1.变压器内部音响很大，不均匀，有爆裂声； 2.正常负荷和冷却条件下，变压器油温异常升高； 3.油枕、呼吸器、安全气道喷油； 4.严重漏油，油位计和气体继电器内看不到油面； 5.油色变化过甚，油内出现碳质等； 6.套管有严重的破损和放电现象； 7.变压器着火。,对于上述故障，一般情况下，变压器保护会动作，如因故未动作，应立即投入备用变压器或备用电源，将故障变压器停止运行。,变压器瓦斯保护动作处理,变压器内部发生故障，一般是由较轻微逐步发展为严重故障。大部分是先报出轻瓦斯保护动作信号，然后发展到重瓦斯动作跳闸。 轻瓦斯动作报出信号，不一定都是变压器内部故障，有可能由其他原因引起。需取气进行气体分析。,哪些情况轻瓦斯保护会动作？,1.变压器内部有较轻微故障产生气体。 2.变压器内部进了空气。 3.外部发生穿越性短路故障。 4.油位严重降低至气体继电器以下。 5.直流多点接地、二次回路短路。 6.受强烈震动影响。 7.气体继电器本身问题。,变压器加油、滤油、更换净油器内的硅胶、检修散热器或潜油泵等工作后，都可能进入空气。变压器新安装或大修时进了空气，修后未完全排出、运行中可能由于冷却器、潜油泵等密封不严进入空气。,哪些情况重瓦斯保护会动作？,1.变压器内部严重故障。 2.二次回路问题误动作。 3.呼吸系统不畅通。 4.外部发生穿越性短路故障(浮筒式气体继电器可能误动)。 5.变压器附近有较强的震动。 6.,某台主变压器，在系统无任何冲击的情况下，突然重瓦斯保护动作跳闸。经试验和检查，证明系呼吸器堵塞引起。,1998年3月13日，中雨，某变电站直接系统接地，半小时后一台主变三侧开关跳闸，对气体继电器检查，发现接线盒内有积水。系气体继电器接线盒盖未盖，接线盒进水，将全部接线端子淹没，造成瓦斯保护误动。,气体分析,纯净无色、无味、不可燃,空气,黄色不易燃气体,木质绝缘过热损坏,白色、淡灰色、臭味、可燃,灰黑色、褐色、焦油味、易燃,纸绝缘、麻绝缘损坏,油过热或闪络,取气分析主要是鉴别气体的颜色、气味、是否可燃，以此判别有无故障性质。,变压器瓦斯保护跳闸处理,1.经保护动作情况、设备检查及气体分析，判定为内部故障，未经内部检查和试验合格，不得重新投入运行，防止扩大事故。 2.外部检查无异常，取气分析无色、无味、不可燃，气体纯净无杂质，同时变压器其他保护未动作。跳闸前轻瓦斯信号报出时，变压器声音、油温、油位、油色无异常，可能属进入空气太多、析出太快，应查明进气的部位并处理。,变压器瓦斯保护跳闸处理,3.外部检查无任何故障迹象和异常，气体继电器内无气体，证明确属误动跳闸： 1)若其他线路上有保护动作信号，重瓦斯信号能复归，属外部有穿越性短路引起的误动跳闸。故障线路隔离后，可以投入运行。 2)若其他线路上无保护动作信号，重瓦斯信号能复归，跳闸时附近有较大震动，可能属震动过大原因误动跳闸，可以投入运行。,变压器瓦斯保护跳闸处理,3)其他线路上无保护动作信号，重瓦斯信号不能复归，若当时直流系统对地绝缘良好，无直流接地信号，可能属二次回路短路造成误动作跳闸。若直流系统对地绝缘不良，有直流接地信号，可能是直流多点接地而造成误动作跳闹。应检查气体继电器接线盒有无进水，端子箱内二次线有无受潮，气体继电器引出电缆，有无被油严重腐蚀。处理后将变压器投入运行。,案例：直流接地变压器瓦斯保护动作,某330kV变电站，有一台240MVA的主变，该主变配有有载调压瓦斯保护。某日连降3小时大雨，直流系统出现接地，经过直流接地选线，确定为主变端子箱处接地，工作人员即到主变端子箱处查找接地点。查找过程中，主变有载调压重瓦斯保护动作，变压器三侧开关跳闸，造成该站110kV母线停电，所带的3个110kV变电站全部失压。,直流接地变压器瓦斯保护动作分析,事故后检查发现，主变有载调压重瓦斯保护触点引出线（01及015），在变压器端子箱进口处外层绝缘磨损，因下雨，事故前015线已接地。工作人员在找直流接地点时，又将01线误碰端子箱外壳，相当于将重瓦斯触点短接，造成重瓦斯保护误动跳闸。,案例：变压器外部故障瓦斯保护动作,1996年11月20日，某220kV变电站2#变压器110kV侧外部引线处发生三相短路故障，变压器差动保护与本体重瓦斯保护动作，变压器开关跳闸。,变压器外部故障瓦斯保护动作分析,由于短路点很近，短路电流达30倍的额定电流，电磁力增长近千倍。铁芯、绕组因受到力矩的作用发生位移；导体在大电流作用下迅速发热，变压器绕组伴随发热膨胀；变压器油在短路电流的作用下产生出气体使得体积增大。上述位移、膨胀等的综合结果必然波及影响到油位并产生油流，当油流达到气体继电器的定值时继电器动作。,变压器差动保护跳闸处理,哪些情况差动保护会动作？,1.变压器内部故障。 2.变压器及其套管引出线，各侧差动电流互感器以内的一次设备故障。 3.保护整定或二次回路问题误动作。 4.差动电流互感器二次开路或短路。,同时瓦斯保护动作。,检查差动保护范围内一次设备(包括变压器在内)有无故障现象。,变压器差动保护跳闸处理,变压器差动保护跳闸后，应做如下检查和处理： 1.检查变压器本体有无异常，检查差动保护范围内的瓷瓶是否有闪络、损坏，引线是否有短路。 2.如果变压器差动保护范围内的设备无明显故障，应检查继电保护及二次回路是否有故障，直流回路是否有两点接地。,变压器差动保护跳闸处理,3.经检查以上无异常时，试送一次，试送后又跳闸，不得再送。 4.如果是因继电器或二次回路故障，直流两点接地造成的误动，应将差动保护退出运行，将变压器送电后，再处理二次回路故障及直流接地。 5.差动保护及重瓦斯保护同时动作使变压器跳闸时，不经内部检查和试验，不得将变压器投入运行。,案例：变压器差动保护误动,某站1#主变系330kV与110kV母线的联络变，两侧均有电源。某日，该站330kV出线发生故障，线路跳开后，重合闸动作，又发生了三相短路。此时，1#主变差动保护动作，切除了变压器。,变压器差动保护误动分析,经对保护装置及二次回路试验检查，并带负荷进行测量，发现变压器330kV侧C相差动CT极性接反。 之前因C相CT闪络损坏进行过更换工作，更换后，因负荷太小未测量各侧差动CT二次电流的相位关系，导致区外故障差动保护误动。,变压器跳闸会造成哪些后果？,1.造成用户停电。 2.使其他变压器过负荷。 3.系统解列。,应设法用其他电源恢复用户供电。,应立即设法在规定时间内消除过负荷： 1、增加变压器负荷侧发电机出力； 2、投入备用变压器； 3、改变运行方式转移变压器所带负荷； 4、对该变压器的受端负荷实行限电。,变压器跳闸的原因多见以下几种：,1.变压