电力变压器保护1zhi知识

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1、电力变压器保护,第一节 变压器,一、总降66KV变压器,第二节 概 述,一、变压器的故障和异常运行方式,变压器的内部故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类。,内部：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。,外部：套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。,不正常的运行状态：外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。,（1）瓦斯保护,800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。瓦斯保护可反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电

2、源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。,二、变压器保护的配置原则,1、电力变压器主保护,（2）纵差保护或电流速断保护,6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用工作变压器和工业企业中6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。,10000KVA及以下的电力变压器，应装设电流速断保护。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。,纵差保护或电流速断保护：反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障。,（1）对于外部相间短路引起的变压器过电流,2、电力变压器的后备保护,1）过电流保护。一般用于降压变压器

3、，考虑事故状态下可能出现的过电流。 2）复合电压起动的过电流保护。一般用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器。 3)负序电流及单相式低电压起动的过电流保护。一般用于大容量升压变压器或系统联络变压器。 4）阻抗保护。对于升压变压器或系统联络变压器，当采用上述2）、3）的保护不能满足灵敏性和选择性的要求时。,（2）对于外部接地短路引起的变压器过电流,1）对于中性点直接接地系统：应装设零序电流保护； 2）系统中部分变压器中性点接地运行时，应装设零序电流、电压保护。 3）自耦变压器和高、中压侧中性点抖直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应装设零序方向元件。,（3）过负荷保护,40

4、0KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，延时动作于发信号。,（4）其他保护,高压侧电压为500KV及以上的变压器，因频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，应装设相应的保护装置。,一 、 变压器瓦斯保护的作用和动作原理,当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其它绝缘材料分解，从而产生大量的可燃性气体，人们将这种可燃性气体统称为瓦斯气体。,第二节 电力变压器的瓦斯保护,瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，它装在变压器的油箱和油

5、枕之间的联通管上，瓦斯继电器安装示意图以及FJ-80型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图如下图所示：,a )瓦斯继电器在变压器上的安装 1-变压器油箱 2-联通管 3-瓦斯继电器 4-油枕 b)FJa-80瓦斯继电器的结构示意图 1-容器 2-盖 3-上油杯 4-永久磁铁 5-上动触点 6-上静触点 7-下油杯8-永久磁铁 9-下动触点 10-下静触点 11-支架 12-下油杯平衡锤 13-下油杯转轴 14-挡板 15-上油杯平衡锤 16-上油杯转轴 17-放气阀,a)正常状态 b)轻瓦斯动作 c)重瓦斯动作 d)严重漏油时,1、在变压器正常运行时，瓦斯继电器的容器内包括其中的上下开口油杯，都是充

6、满油的；而上下油杯因各自平衡锤的作用而升起，如图a所示。此时上下两对触点都是断开的。,a)正常状态 b)轻瓦斯动作 c)重瓦斯动作 d)严重漏油时,2、当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入瓦斯继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于转轴的另一端平衡锤的力矩而降落，如图b所示。这时上触点接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。,a)正常状态 b)轻瓦斯动作 c)重瓦斯动作 d)严重漏油时,3、当变压器油箱内部发生严重故障时，如相间短路、铁心起火等，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过

7、联通管进入油枕。这大量的油气混合体在经过瓦斯继电器时，冲击挡板，使下油杯下降，如图c所示。这时下触点接通跳闸回路(通过中间继电器)，使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号，这称之为“重瓦斯动作”。,a)正常状态 b)轻瓦斯动作 c)重瓦斯动作 d)严重漏油时,4、如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电器容器内的油也慢慢流尽，如图d所示。先是瓦斯继电器的上油杯下降，上触点接通，发生报警信号；接着其下油杯下杯下降，下触点接通，使断路器跳闸，同时发出跳闸信号。,三、瓦斯保护的接线,机电型： 1、气体继电器轻瓦斯触点（上触点）闭合时，通过信号继电器，延时发出预告信号。 2、重瓦斯触点（下触点）闭合后，经信号继

8、电器、保护连接片接通变压器保护的出口跳闸继电器，作用于各侧断路器跳闸。且出口跳闸继电器具有自保持功能，保证断路器可靠跳闸。 微机型： 1、重瓦斯触点采用开关量经光电隔离器输入的方法引入微机型保护的输入端。 2、轻瓦斯触点仅作为遥信开关量由微机监控系统采集。,第三节 变压器的纵联差动保护,一、变压器纵联差动保护的基本原理,1.正常运行和外部发生故障时 变压器的差动保护原理接线如图所示。在变压器两侧安装,图1、变压器正常运行或外部发生故障时电流分布,电流互感器，其二次绕组串联成环路，继电器KA（或差动继电 器KD）并接在环路上，流入继电器的电流等于变压器两侧电流 互感器的二次绕组电流之差，即 不平

9、衡电流小于保护的动作整定值，保护不动作。 2、变压器内部发生故障时 该电流大于差动保护动作电流的整定值时，保护动作将故障切除。,图2、变压器内部发生故障时电流分布,二、变压器纵联差动保护的特殊问题,变压器纵联差动保护的特殊问题是指分析变压器差动保护不 平衡电流产生的原因和减小它对保护的影响。 变压器纵差保护的不平衡电流产生的原因是由于变压器各侧 电压等级、绕组接线方式、电流互感器型式和变比均不同，以 及变压器励磁涌流等原因产生的。 变压器纵差保护为了获得动作的选择性，其动作电流的整定 值必须大于差动回路中出现的最大不平衡电流。 （一）各侧电流相位不同产生的不平衡电流及相位补偿 1、各侧电流相位

10、不同产生的不平衡电流 电力系统中，大、中型变压器通常采用Y，d11接线方式，因,此其两侧线电流的相位差为30度，若两侧电流互感器采用相同 的接线方式，即使电流互感器二次电流的数值相等，由于相位 不同，也会有一个电流差，即不平衡电流流入差动保护装置。 2、相位补偿 （1）常规型变压器纵差保护的相位补偿 方法是：将变压器星形侧三个电流互感器的二次绕组接成三 角形，变压器三角形侧三个电流互感器的二次绕组接成星形， 把二次电流的相位校正过来。 但是采用相位补偿后，变压器星形侧流入保护装置的电流为 电流互感器二次电流的 倍，所以应将变压器星形侧电流互 感器的变比增大 倍，以减小二次电流。,即 (2) 微

11、机型变压器纵差保护的相位补偿及电流平衡调整 变压器各侧的电流互感器二次绕组均可以采用完全星形接线，也可以按照 机电型变压器保护的接线方式。 TA二次绕组都采用完全星形接线可以用软件对变压器星形侧电流进行相位 和幅值的补偿，而且有利于监视TA二次回路断线情况。 相位补偿的方法：软件采用线电流作为纵差保护计算的三相电流。 电流平衡调整：1、计算变压器各侧的一次额定电流 2、计算变压器各侧TA计算电流 3、计算电流平衡系数，可以选任一侧电流作为基准值,（二）变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施,励磁涌流产生在变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，其值很大 且只在变压器接入电流的一侧流过，因此反映

12、到差动回路中就不能平衡，使 差动保护误动作。 1、产生的原因 稳态时，变压器铁心磁通滞后外加电压90度，变压器空载合闸时，如果是瞬 时电压等于0时接通电路，由于铁心磁通不能突变，所以铁心中会出现一个暂 态磁通，变压器铁心严重饱和，产生励磁涌流。 2、励磁涌流的特点 1）含有很大非周期分量和高次谐波分量，以二次谐波为主 2）波形之间有中断 3、防止励磁涌流影响的措施 1）采用二次谐波制动的纵差保护 2）采用具有测量波宽和间断角的涌流判别元件闭锁纵差保护,3）采用波形对称原理识别励磁涌流的涌流判别元件闭锁纵差保护 4）采用具有速饱和铁心的差动继电器 （三）变压器各侧电流数值不等引起的不平衡电流及减

13、小其影 响的措施 1、电流互感器变比误差产生的不平衡电流 2、电流互感器计算变比和标准变比不完全符合产生的不平衡电流，因为标 准变比是一定的，所以计算变比很难和标准变比一致。 3、变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流 变压器带负荷调整分接头是电力系统采用带负荷调压的方法之一，而改变 变压器分接头就是改变变压器变比。,一、电力变压器电流速断保护 对于容量较小的变压器，当其过电流保护的动作时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护。 保护动作电流: 1、按大于变压器负荷侧母线上短路时流过保护的最大短路电流 2、躲过变压器空载投入时的励磁涌流 取上述两条件较大值为整定值。 要求在保护安装处K2

14、点发生两相金属性短路进行校验： 2,第四节 变压器电流速断保护,变压器电流速断保护单相原理接线图,第五节 变压器相间短路的后备保护,反映变压器外部故障而引起的过电流，同时也是纵差保护和瓦斯保护的后备保护。变压器相间短路常用的后备保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的方向过电流保护、负序过电流保护和阻抗保护等。 1、过电流保护 动作电流： 最大负荷电流确定： 变压器并列运行时 降压变压器 动作时间按阶梯原则整定；灵敏度校验方法、要求都与线路定时限过,流保护完全一致。（近后备校验点取变压器低压侧母线处，远后备校验点取相邻线路末端） 2、低电压起动的过电流保护 （1）电流元件 灵敏

15、度校验同过流保护。但是作为近后备时灵敏度系数大于或等于1.3，作为远后备时灵敏度系数大于或等于1.2。 （2） 低压元件 低压元件灵敏度 ： 1.2 (3)时间元件 动作时间的确定同过流保护 为防止保护误动作，常设置电压回路断线监视功能，以便及时发出信号。,五、变压器相间短路后备保护的配置原则 当变压器内部故障时，该保护动作应跳开各侧断路器；当变压器外部故 障时，应只跳开靠近故障点的变压器侧断路器。 1、双绕组变压器，相间短路的后备保护应装设于主电源侧 2、单侧电源的三绕组变压器或自耦变压器，相间短路的后备保护宜装于电源侧和主负荷侧 3、多侧电源的三绕组变压器，应在各侧都配置后备保护,第六节

16、变压器的接地保护,电力系统中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大电流接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地（零序）保护。作为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。反映的是变压器高压绕组、引出线上的接地短路。 一、电力变压器中性点接地方式选择的原则 1、在多电源系统中，每个发电厂至少有一台变压器的中性点接地，防止由于接地短路引起的危险过电压 2、当发电厂或低压侧有电源的变电站中变压器多于一台时，应将部分变压器的中性点接地 3、低压侧无电源的变压器中性点多采用不接地运行，以提高保护的灵敏性和简化保护接线 因此，在中性点直接接地系统中的每台变压器，中性点的接地方式有,可能是直接接地，也有可能是在系统不失去接地点时不接地。 二、中性点直接接地运行的变压器接地保护,保护定值,三、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护,变电站部分变压器中性点接地运行时 ：,若因某种原因造成QF3拒绝跳闸，则保护动作于QF1跳闸。当QF1和QF4 跳闸后，系统