变压器保护_(2011.3.24)

电力变压器保护目 录电力变压器的故障类型和不正常工作状态 电力变压器保护的配置及原理一、电力变压器的故障类型和不正常工作状态电力变压器的故障类型电力变压器的不正常运行状态电力变压器的故障类型 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、绕组的匝间短路时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。电力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变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。上述这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。变压器处于不正常运行状态时，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。二、变压器保护的配置及原理变压器保护的配置(1)针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。(2)应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器。(3)对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作于跳闸(4)对110kV及以上中性点直接接地的电力网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸。(5)为防御长时间的过负荷对设备的损坏，应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带时限动作于信号。(6)对变压器温度升高和冷却系统的故障，应按变压器标准的规定，装设作用于信号或动作 于跳闸的装置。变压器保护原理 （一）变压器的主保护 主保护：为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护设备和线路故障的保护。主保护包括：差动保护、瓦斯保护 1、差动保护u变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的,主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。双绕组变压器正常运行时的电流分布 三绕组变压器内部故障时的电流分布 u它用以保护变压器内部、套管及引出线上的各种短路故障，为实现这一保护，需要在变压器两侧装设电流互感器TA1和TA2，并按环流法连接。保证在正常负荷情况下或外部短路故障时，通过继电器的电流为两侧电流之差，当保护范围内发生故障时，通过继电器的电流为两侧电流之和。保护动作瞬时断开两侧的断路器QF1和QF2，保护的范围为TA1和TA2之间一次回路各电气元件。2、瓦斯保护u电力变压器通常是利用变压器油作为绝缘和冷却介质。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及排出速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护的装置，称为瓦斯保护。u瓦斯保护可以反应主变内部各种故障（包括接头过热、局部放电、铁芯故障等）的非电量主保护。轻瓦斯保护动作于发信号，重瓦斯保护动作瞬时跳开各侧开关。u瓦斯（气体）继电器安装位置“瓦斯（气体）继电器”安装位置在油箱与油枕的连接导管中（图中“1”所示）u瓦斯保护原理 当变压器发生内部故障时产生大量的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油下降，当油面降低到一定程度时，上浮筒下沉使水银接点接通，发轻瓦斯动作信号。如果是严重的故障时，油箱内的压力增大使油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动使水银接点闭合接通跳闸回路。u瓦斯保护的范围1）油箱内部的相间短路故障2）绕组匝间、层间短期故障3）绕组与铁芯与外壳间的短路故障4）铁芯故障5）油面下降或漏油6）分接头接触不良等故障 3、差动、瓦斯特点分析瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应变压器油箱内的各种故障。特别是能反应轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。差动保护能反应油箱外（变压器套管和引出线的）故障，抗外部振动干扰能力强。瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，包括铁芯过热烧伤，油面降低，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝间短路，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向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护没有反应，但瓦斯保护对此却能有灵敏地加以反应。差动保护与瓦斯保护在保护范围上有一定互补性，不能相互代替，一起作为变压器的主保护。（二）变压器的后备保护 后备保护：主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。后备保护分为远后备和近后备两种。远后备保护：当主保护或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、过负荷保护等。1、过激磁保护（1）变压器在运行过程中由于电压升高或者频率降低将会使变压器工作在过励磁状态，此时变压器磁通严重饱和，励磁电流急剧增加并且发生畸变，产生高次谐波，从而使内部损耗增大，铁芯温度升高，对绝缘造成破坏。另外由于铁芯饱和之后，漏磁通增大，在主变中产生涡流，引起局部过热，严重时可使得铁芯变形，损害介质。2、变压器的阻抗保护主要是作为相邻母线及引出线保护的后备，并用于消除断路器与电流互感器之间差动保护的死区。原理：阻抗保护是用低阻抗继电器测量故障点与保护安装处之间的阻抗值，即保护安装处电压与电流的比值。将测量阻抗与保护安装处至保护区末端之间的整定阻抗值进行比较，测量阻抗大于整定阻抗时，保护不动作；而小于整定阻抗时，则保护装置动作，故称低阻抗保护3、变压器的过电流护保防御差动保护范围外的相间短路引起变压器过电流，并以带时限切除故障的保护装置，也作为差动保护的备用保护，可作为相邻元件保护的后备及变压器故障的后备保护。复合电压闭锁过流保护构成 复合电压由相间低电压和负序电压元件或门构成，采用负序电压元件可以保证在不对称故障时有很高的灵敏度。在主变各侧发生不对称短路故障时，负序电压的幅值不受星角变化的影响，但负序电压不能反应三相短路，因此采用三个相间低电压元件作为三相短路的复压元件。1）主变保护高、中压侧复压元件固定取各侧，低压侧复压元件固定取本侧。2）默认标准版本保护复压选取可由控制字进行投退。4、变压器的零序保护1）零序电流保护中性点直接接地变压器设置的零序电流保护是整个电网接地保护组成的一部分，主要作为母线和相邻线路主保护的后备，同时也对变压器内部接地故障起后备作用。中性点直接接地变压器的零序电流保护及整定原则：设置两段式零序电流保护，每段均有两个时限，并以较短的一段时限动作于缩小故障影响范围(例如双母线系统动作于断开母联断路器)，以较长的时限有选择性地动作于断开变压器各侧断路器2）零压闭锁方向零流保护的组成作为后备保护，当零序电流保护的灵敏度不足时，需引入零序电压元件配合使用。当主变高中压侧均带电源且两侧同时接地运行时，任一侧发生接地故障，在高中压侧都会有零序电流通过，为使变压器两侧的零序保护互相配合，有时需要加设零序方向保护。5、过负荷保护 过负荷保护：过负荷时三相对称，过负荷保护只需反应某一相电流。过负荷保护经延时5-10s动作于信号。6、变压器的非电量保护 非电量保护：是利用变压器的油、气、温度构成的变压器保护，主要有瓦斯保护、压力释放保护、温度保护、油位保护、冷却器全停保护等。非电量保护根据现场需要，可作用于信号或动作于跳闸。谢谢各位！谢谢各位！