变压器的保护配置

电力变压器的保护配置跟着企业的快速进展，供电靠谱性的要求不停提升，变压器的安全运转更是必不行少的条件。而合理靠谱的保护配置是变压器安全运转的必备条件。 现代生产的变压器，固然在设计和资料方面有所改进，构造上比较靠谱，相对于输电线路和发电机来说，会也比较少，但在实质运转中，仍有可能发生备各种类的故障和特别运转状况，靠谱性和系统的正常运转带来严峻影响。为了满足电力系统结实方面的要求，

变压器故障机这会对供电当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。第一章电力变压器的故障及不正常工作状态〔一〕变压器的故障变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主假设是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。 油箱内的故障包含绕组的相间短路、 接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，绝缘资料和变压器油因受热分解而产生大批气体，

不但会损坏绕组的绝缘、 烧毁铁芯，并且由于有可能引起变压器油箱的爆炸。 所以，当变压器发生各种故障时，保护装置应能赶忙的将变压器切除。 实践表示，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有的故障形式， 而变压器油箱内发生相间短路的状况比较少。〔二〕变压器的不正常运转状态变压器的不正常运转状态主要有变压器外面短路和过负荷引起的过电流；中性点直接接地电力网中，外面接地短路引起的过电流及中性点过电压；风扇故障或漏油等原由引起冷却力量的降落等。这些不正常运转状态会使绕组和铁芯过热。大容量变压器在过电压或低频率等特别运转工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其余金属构件过热。变压器处于不正常运转状态时，继电保护应依据其严峻程度，发出告警信号，使运转人员准时觉察并承受相应的措施，以保证变压器的安全。其次章变压器的保护配置电力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。所以，变压器的保护分电量保护和非电量保护两种。 非电量保护装设在变压器内部。线路保护中承受的好多保护如过流保护、 纵差动保护等在变压器的电量保护中都有应用，但在配置上有差异。依据规程规定，变压器一般应装设以下保护：〔一〕瓦斯保护规程规定对于容量为 800kV·A及以上的油浸式变压器和 400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。瓦斯保护是反响油浸式变压器内部故障的一种保护装置。 当油浸式变压器油箱内部发生故障时，在故障电流和电弧的作用下，变压器油和其余绝缘资料会受热而分解，产生气体，这些气体从油箱流向油枕的上部， 故障越严峻，产生的气体就越多，流向油枕的气流速度也越快，利用这类气体来动作的保护装置，称为瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它安装在油箱与油枕之间的连接收道上。气体继电器是变压器的一种保护用组件， 当变压器内部有故障，而使油分解产生气体或造成油流冲击时，继电器的触点动作，给出信号或许使断路器跳闸，使变压器退出运转。 为了没关系碍气体的流通，通往继电器的连接收道应有 2%~4%的坡度。以张口杯挡板式气体继电器为例：正常运转时，上、下张口杯都浸在油中，上、下触点均断开。当油箱内部发生略微故障时，少许的气体上升后渐渐齐聚在继电器的上部， 迫使油面降落，使上张口杯漏出油面。 由于浮力减少，在重力作用下张口杯顺时针方向转动， 使上触点闭合发出“轻瓦斯”保护动作信号。 当油箱内部发生严峻故障时， 大批气体和油流直接冲击挡板， 使下张口杯顺时针方向转动， 带动下触点闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯”保护动作。 当变压器消灭严峻漏油而使油面渐渐降低时，第一是上张口杯露出油面， 发出报警信号，此后下张口杯露出油面， 发出跳闸脉冲。上触点表示“轻瓦斯动作”，动作后经延时发出报警信号。下触点表示“重瓦斯动作”，动作后启动变压器保护的总出口继电器， 使断路器跳闸。当油箱内部发生严峻故障时，由于油流的不结实性可能造成触点的抖动， 此时为使断路器能靠谱跳闸， 应承受拥有电流自保持线圈的出口中间继电器，动作后由断路器的关心触点来去除出口回路的自保持。其余，为防范变压器换油或进展试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸， 可利用切换片将跳闸回路切换到信号回路。瓦斯保护的主要特长是动作快速、矫捷度高、安装接线简洁、能反响油箱内部发生的各种故障〔如绕组略微的匝间短路、铁芯烧损等〕 。其弊端是不行以反响油箱之外的套管及引出线等部位上发生的故障〔如变压器绝缘子闪络等〕 。所以瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，需要与纵联差动保护相互协作、 相互增补，才可以实现快速而矫捷的切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。〔二〕纵差动保护和电流速断保护对于容量为6300kV·A10000kV·A于容量为10000kV·A以下的变压器，当后备保护的动作时限大于 时，应装设电流速断保护。对2023kV·A以上的变压器，当电流速断保护的矫捷性不行以满足要求时，也应装设纵差动保护。纵差动保护纵差动保护基根源理纵差动保护，是由比较被保护元件双侧电流的大小和相位而构成的。以图 1所示双侧电源供电的短线路为例，简要说明纵差动保护的基根源理。设线路两端装设特点及变比完整一样的电流互感器， 双侧电流互感器一次回路的正极性均放在母线的一侧，将二次回路的同极性端子相连接后，动继电器。

在电流互感器的二次端子上接入差图1-1正常运转及外面短路 图1-2内部短路当正常运转及保护范围外面故障时〔如图 1-1所示k1点短路〕，双侧电流互感器一次侧流过的两个电流相等。即I =I 。假定双侧电流互感器变比一样〔均为 k〕，在无视互感器Ⅰ Ⅱ TA的励磁电流的抱负状况下，二次侧的两个电流的电流为零，即

I I和I2 II2和

大小也相等，此时流入差动继电器当线路内部故障时，如图 1-2所示k2点短路，流入继电器的电流为

为短路点的总电流，当 I≥Ik2 k

时，继电器马上动作，跳开线路双侧断路器。实质上，由于双侧电流互感器总会存在励磁电流

I ，且励磁特点不行能完整一样，所以m在正常运转及外面故障时，流过差动继电器的电流不为零，而存在一个不均衡电流

I 。为dsp了保证纵差动保护动作的选择性， 差动继电器的动作电流肯定躲过外面短路时消灭的最大不均衡电流。不均衡电流的存在会使继电器的动作电流增大， 内部故障时纵差动保护的灵敏度，所以要尽量减小不均衡电流，这是全部差动保护肯定解决的问题。变压器的纵差动保护图2为双绕组变压器的纵差动保护的原理接 IQF线。由于变压器高压侧和低压侧的电流 II1

和I 是II1不相等的，为使变压器正常运转及外面故障时流入

I I+I1 I2+差动继电器的两个二次电流 II2

III2

的大小相等， KITA肯定适中选择双侧电流互感器的变比，使之满足以下条件：kITA——高压侧电流互感器的变比；kIITA——低压侧电流互感器的变比。

KTIII1

KDkKIITA IkIII2II设变压器的变比为kT，则有 图2变压器纵差动保护原理图可见，要使变压器差动保护能正确动作，肯定使双侧电流互感器变比的比值等于变压器的变比kT。变压器的纵差动保护一样需要躲过在正常运转及外面短路时各种要素造成的不均衡电流。包含变压器励磁涌流造成的不均衡电流、变压器双侧电流相位不一样引起的不均衡电流、电流互感器变比标准化引起的不均衡电流、 双侧电流互感器型号不一样产生的不均衡电流、 变压器带负荷调整分接头产生的不均衡电流等。部相间故障的主保护。电流速断保护

在电力系统中，纵差动保护主要用作变压器内对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护 [4]。为保证选择性，电流速断保护只好保护变压器的一局部， 它与瓦斯保护和过电流保护协作， 可以构成小型变压器的整组保护。当变压器电源侧为小接地电流系统时， 保护可承受两相式接线； 电源侧为大接地电流系统时，可承受三相式或两相三继电器式接线。电流速断保护的动作电流应按以下两个条件计算， 并取此中的较大者作为动作电流的整定值。躲过变压器二次侧母线短路时的最大短路电流，即K式中Krel

——靠谱系数，取 1.2~1.3；I(3 )〔一次侧〕k.max躲过变压器空载合闸时的最大励磁涌流，即INT——保护安装侧变压器的额定电流。电流速断保护的矫捷度应按下式校验k .m 式中I(2 ) k .m 〔三〕外面相间短路和接地短路时的后备保护变压器的主保护寻常承受差动保护〔小容量变压器可承受电流速断保护〕和瓦斯保护。除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护。 后备保护的作用是为了防止由外面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的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。 变压器的相间短路后备保护寻常承受过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等，也有承受阻抗保护作为后备保护的状况。 接地短路时的后备保护应依据变压器台数及接地状况配置。变压器相间短路的后备保护过电流保护过电流保护应装在变压器的电源侧，承受完整星形接线。保护动作后，跳开变压器双侧断路器。过电流保护装置的动作电流应依据躲开变压器可能消灭的最大负荷电流来整定， 详尽问题作以下考虑：对并列运转的变压器，应试虑切除一台时所消灭的过负荷，当各台变压器容量一样时，可按下式计算：n——并列运转变压器的台数；INT——每台变压器的额定电流。对于降压变压器，应试虑低压侧负荷电动机自启动时的最大电流，即式中Krel——靠谱系数，取 ；Kre——返回系数，取 0.85；Kst——自启动系数，取 。保护装置的动作时限应比出线过电流保护的动作时限大一个时限级差 t。保护装置的矫捷度按下式计算：式中I(2)k.min

——后备保护范围尾端两相短路时，流过保护装置的最小短路电流。规程规定，作为近后备时，要求 Ks≥；作为远后备时，要求 Ks≥。假设矫捷度不满足要求，可承受低电压启动的过电流保护或复合电压启动的过电流保护来提升保护的灵敏度。低电压启动的过电流保护低电压启动的过电流保护，只有当电流元件和电压元件同时动作后，才能启动时间继电器，经过预约的延时后，启动出口中间继电器动作于跳闸。当承受低电压启动的过电流保护时，电流元件的动作电流按躲开变压器的额定电流整定，即低电压元件的动作电压，按正常运转状况下母线上可能消灭的最低工作电压来整定，同时，在外面故障切除后电动机自启动的过程中，保护肯定返回。依据运转阅历，寻常取UNT——变压器的额定电压。低电压元件矫捷度按下式校验：U——最大运转方式下，相邻元件尾端三相短路时，保护安装处的最大线电压。对升压变压器，假设低电压元件只接于某一侧的电压互感器上，则当另一侧故障时，上，其触点承受并联方式。为防范电压互感器二次回路断线时低电压继电器误动作， 在低电压保护中应装设电压回路断线的信号装置，以便准时发出信号，由运转人员办理。变压器的接地保护大接地电流系统的电力变压器，一般应装设接地保护，作为变压器和相邻元件接地短零序电流的大小和分布与系统中变压器中性点接地数目和地址有关。对于只有一台变压器的变电所，一般均承受变压器中性点直接接地运转方式。对于有两台及以上变压器并列运转的变电所， 一般承受一局部变压器中性点接地运转， 另一局部变压器中性点不接地运转的方式， 以保持在各种运转方式下，变压器中性点接地数量和地址应尽量保持不变，从而保证零序保护有结实的保护范围和足够的矫捷度。只有一台变压器的变电所对只有一台变压器的变电所，寻常装设一般的零序过电流保护，保护接于中性点引出线的电流互感器上。保护动作电流与被保护侧母线引出线零序电流保护后备段在矫捷度上相协作的条件进展整定，即Krel——靠谱系数，取1.1~1.2；Kb——零序电流分支系数，其值为出线零序电流保护后备段保护范围尾端接地短路时，流过本保护的零序电流与流过出线零序保护的零序电流之比；I——出线零序电流保护后备段的动作电流。保护的矫捷度按零序电流后备保护范围尾端接地短路校验，要求 Ks≥1.2.保护的动作时限比出线零序电流保护后备段大一个 t。两台变压器并列运转的变电所对两台变压器并列运转的变电所，如图 3所示， T1 T23变电所两台变压器并列运转一般承受一台变压器中性点接地运转〔如 T1〕，另一台中性点不接地运转〔如 T2〕。这时，假设在高压系统发生接地短路， T1跳闸后，T2仍将带故障运转，则将产生危急的过电压， T2的绝缘将遇到损坏。所以，对局部变压器中性点接地运转的变电所，在构成接地保护时，应考虑一下两个问题：a、发生故障时，应能切除全部与接地短路系统相连接的变压器；b、接地故障发生后，应第一跳开中性点不接地运转的变压器，以防范过电压造成的危害，此后再跳开中性点接地运转的变压器。〔四〕过负荷保护400kV·A列运转，或单独运转并作为其余负荷的备用电源时，应依据可能过负荷的状况，装设过负荷保护。变压器的过负荷电流一般都是三相对称的，所以，过负荷保护只接于一相电流上，经较长的延时作用于信号。对于无值班人员的变电所，必需时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。对自耦变压器或多绕组变压器，过负荷保护应能反响公共绕组及各侧过负荷的状况。过负荷保护安装侧的选择，应能反响变压器各绕组的过负荷状况。对双绕组升压变压器，过负荷保护一般装设在低压侧。对一侧无电源的三绕组升压变压器，应装在发电机侧和无电源侧；假设三侧都有电源时，各侧均应装设过负荷保护。对双绕组降压变压器，过负荷保护一般装在高压侧。对单电源的三绕组降压变压器，假设三绕组容量一样，过负荷保护仅装在电源侧；假设三侧绕组容量不一样，则在电源侧和容量最小侧分别装设过负荷保护。对双