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变压器保护 1 一 电力变压器的故障类型和不正常工作状态 2 一 变压器的故障类型变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种类型 1 油箱外的故障 主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路 2 油箱内的故障 包括绕组的相间短路 接地短路 匝间短路以及铁芯的烧损等 实践表明 变压器套管和引出线上的相间短路 接地短路 绕组的匝间短路是比较常见的故障形式 而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少 3 二 变压器的不正常运行状态变压器的不正常运行状态主要有 1 变压器外部短路引起的过电流 2 负荷长时间超过额定容量引起的过负荷 3 风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等 4 对于中性点不接地运行的星形接线变压器 外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压 威胁变压器的绝缘 5 大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁 变压器处于不正常运行状态时 引起铁芯 绕组和其他金属构件的过热 继电保护应根据其严重程度 发出告警信号 使运行人员及时发现并采取相应的措施 以确保变压器的安全 4 二 变压器保护配置 5 一 变压器保护分类变压器油箱内故障时 除了变压器各侧电流 电压变化外 油箱内的油 气 温度等非电量也会发生变化 因此 变压器保护分为电量保护和非电量保护 6 二 差动保护 三 变压器的本体保护1 重瓦斯2 有载重瓦斯3 轻瓦斯4 有载轻瓦斯5 油温高6 冷却器故障7 风冷消失8 压力释放9 油位异常 7 四 后备保护1 复合电压闭锁过电流保护2 复合电压闭锁方向过电流保护3 零序方向过电流保护4 间隙零序保护5 零序过电压保护6 非全相保护7 过负荷保护8 风冷启动 8 差动保护变压器差动保护通过比较各侧电流的大小和相位而构成的保护 ICD I1 I2 0 单线原理图 两侧电流互感器TA1 TA2之间的区域为差动保护的范围 保护动作断开两侧断路器QF1 QF2 影响变压器差动保护因素及处理的措施 1 激磁涌流引起的差动回路不平衡电流当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中 由于变压器铁芯中磁通量的突变 使铁芯瞬间饱和 这时出现很大的励磁电流 达5 10的额定电流 这个电流叫激磁涌流 常用的措施 A 延时动作 增大动作值 B 利用二次谐波制动 2 变压器两侧接线组别不同引起的差动回路不平衡电流 9 电力系统中常用的Y d11接线组别的变压器 三角形侧的线电流比星形侧的同一相电流超前30 若两侧电流互感器接成星形 即便二次电流数值相等 在差动回路中也会出现不平衡电流 措施 相位补偿法 10 3 两侧电流互感器变比不等引起的不平衡电流措施 电流补偿法 4 两侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流措施 电流补偿法 保护整定计算予以考虑 即适当增大保护动作电流 计算时引入电流互感器同型系数 同型系数取0 5 不同型系数取1 5 变压器调压分接头引起的不平衡电流电流补偿法 增大保护动作电流 11 差动保护的简单原理对于变压器差动保护来说 保护装置规定变压器各侧电流的方向都以指向变压器为正方向 减极性 流入等于流出时不动作差动范围内流入与流出不相等动作 12 常用的Y d11接线的变压器 由于三角形侧的线电压与星形侧相应相的线电压在相位上相差30 故其相应相的电流相位关系也相差30 即三角形侧的电流比星形侧的同一相电流在相位上超前30 为消除电流大小和相位差异方法一 采用相位补偿法Y侧CT按 接入 侧CT按Y接入方法二 通过软件补偿通过软件对所有一次绕组为Y型接线的二次电流进行相位和幅值补偿 13 差动保护的保护范围差动用电流互感器内的设备故障 对于轻微的匝间短路不能反应差动动作后的检查 14 差动保护的分类差动保护差流速断差动保护的动作时间小于30ms 差流速断电流保护小于20ms 用于快速切除差动范围内的大电流故障 零序差动 仅用于自耦变压器 提高灵敏度 分侧差动保护 常用于自耦变压器高 中压侧及公共绕组 这种保护无须考虑绕组的励磁涌流 过激磁等影响 对于相间和单相短路灵敏度高 但对匝间短路保护无作用 15 在下列情况下应将差动保护停用差动保护二次回路及电流互感器回路有变动或进行校验时继电保护人员测定差动回路电流相量及差压差动保护互感器一相断线或回路开路差动回路出现明显的异常现象误动跳闸 16 变压器的本体瓦斯保护 一 重瓦斯保护变压器油箱内部短路时 短路点的电弧使变压器油以及绕组绝缘物分解 产生气体 从油箱向油枕流动 形成高速油流通过装于油箱与油枕间导油管上的瓦斯继电器 使继电器动作 作用于跳开变压器称为重瓦斯保护 二 轻瓦斯保护变压器油箱内部发生轻微故障 产生气体量少 气体缓慢通向瓦斯继电器 在其上方积聚使瓦斯保护动作于信号称为轻瓦斯保护 若变压器油箱漏油 使得油面下降到一定程度也可以使瓦斯继电器动作 动作于信号 17 1 气体继电器2 油枕3 变压器顶盖4 连接管道 1 罩6 重锤12 螺丝杆2 顶针7 探针13 干簧接点3 气塞8 开口销14 调节杆4 永久磁铁9 弹簧15 干簧接点5 开口杯10 挡板16 套管17 排气孔 18 瓦斯保护的简单原理轻瓦斯 少量气体聚集在瓦斯继电器顶部 迫使油面下降带动开口杯接点闭合 发出信号重瓦斯 大量气体伴随油流冲击瓦斯继电器挡板 带动挡板接点 串联接点 闭合 发出跳闸令瓦斯保护的范围油箱内部的相间短路故障绕组匝间 层间短期故障绕组与铁芯与外壳间的短路故障铁芯故障油面下降或漏油分接头接触不良等故障 19 在下列情况应将重瓦斯改接为信号进行注油和滤油时进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时除采油样和气体继电器上部放气阀放气时外 在其它所有地方打开放气 放油和进气阀门时开 闭气体继电器连接管上的阀门时在气体保护及二次回路上进行工作时 20 过流保护 一 过流保护的简单原理利用故障时产生电流大于动作电流 二 过流保护的保护范围高后备作为变压器主保护的后备保护及中 低压侧的后备中 低压侧后备为各侧的后备 21 过电流保护为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护 变压器需装设过流保护 根据变压器容量的不同和系统短路电流水平的不同可采用的保护方式有 过电流保护 低电压启动的过电流保护 复合电压启动的过电流保护 负序过电流保护 22 复合电压启动的过电流保护 普通过电流保护是按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定的 因此保护灵敏度不够 复合电压闭锁过流按躲过变压器额定电流整定的 电流元件 Idz Kkk Kf IeIe 额定电流Kkk 可靠系数Kf 返回系数 23 电压元件 低电压元件动作值应小于正常情况下母线上可能出现的最低电压Udz 0 5 0 6 Ue负序电压元件动作值按躲过正常情况下不平衡电压来整定Udz 0 06Ue负序电流保护 负序电流和单相电压启动的过电流保护 按躲过变压器在最大负荷电流下并伴随系统频率降低时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流一般取 Idz 0 1 0 2 Ie 24 三 加装复合电压的目的是为了提高保护的灵敏度对方向 高压复流保护在中压TV断线后 则认为是反方向 此时故障 保护将不启动 中压复流保护也如此 所以在电压互感器二次检修或电压消失时 我们要心中有数 对复合电压 现场保护整定 复压取三侧 当某侧TV断线后 则退出本则保护断线的复压元件 复压闭锁 方向 过流保护和复合电压闭锁过流保护仍然可以通过其它侧的复压来启动 一侧TV断线不会影响保护 但各侧都发生TV断线 保护将不起作用 25 复合电压原理图不对称短路时主要依靠负序电压启动 断开低电压回路 由低电压开放保护对称短路时 主要是带接地线送电 靠低电压开放保护 26 零序过流与间隙零序 现在间隙保护很完善 所以不采用零序联跳 两台主变的间隙保护 零序保护可以同时投入运行 保护可以自动选择投退 中性点接地主变接地保护起作用 间隙保护不起作用 不接地主变间隙保护起作用 接地保护不起作用 27 风冷跳闸保护 风冷跳闸保护要在投产