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1、供 电 技 术,第六章 继电保护与自动装置 第四节 电力变压器保护,本节主要内容,一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式 二、变压器的瓦斯保护 三、变压器的电流保护 四、变压器的差动保护 五、变压器的过负荷保护,故障类型,内部故障：指油箱内的短路故障 变压器绕组的相间短路 包括 变压器绕组的匝间短路 中性点接地侧的单相接地短路 外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路,不正常工作状态,外部短路引起的过电流 过电压 过负荷 油箱漏油造成油面降低 油温过高等,保护方式,瓦斯保护 （气体保护） 纵联差动保护 电流速断保护 定时限过电流保护 过负荷保护 单相接地保护：零序电流保
2、护 过励磁保护,主 保 护,选其一,轻瓦斯：动作于信号 重瓦斯：动作于跳闸,后备保护：,辅助保护,二、 变压器瓦斯保护,1 工作原理 当变压器内部故障时，由于故障点电流和电弧的作用，使得变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，因而从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，此时将有大量的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用变压器内部故障时的这一特点构成的保护装置称为瓦斯保护。,瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。 国标规定，800KVA及以上的一般变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护
3、。 瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。,2、瓦斯保护安装,安装： 气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。变压器安装时应取1%1.5%的倾斜度；联通管对油箱顶盖也有2%4%的倾斜度。,“电力负荷”在不同的场合可以有不同的含义，它可以指用电设备或用电单位，也可以指用电设备或用电单位的功率或电流的大小。,3、瓦斯保护的运行与接线,轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变压器两侧断路器)。 在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。 注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间
4、继电器KM，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的，油流的速度不恒定(即不稳定)，且断路器跳闸有它的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可靠。出口中间继电器KM 采用“自保持”回路。,如果变压器内部发生严重漏油或匝数很少的匝间短路、铁芯局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障时，往往其他保护均不能动作，而瓦斯保护却能够动作。因此，瓦斯保护是变压器内部故障最有效的一种主保护； 瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏性高、接线简单； 不能反应油箱外的引出线和套管上的故障。故不能作为变压器唯一的主保护，须与纵差保护配合共同作为变压器的主保护。,三 变压器电流速断保护,瓦斯保护不能保护变压器
5、外部故障，故对于较小容量变压器，可在变压器电源侧加装电流速断保护，作为变压器电源侧主保护。并用过流保护作为变压器内部故障的后备保护,车间变610/0.4kV，容量1000kVA左右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护 1。动作电流整定 保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母线上最大三相短路电流,可靠系数 ，一般DL取1.21.3， GL取1.41.5。 为躲过励磁涌流，需,电流速断保护,2。灵敏度校验 一次侧最小两相短路电流值 如不满足要求，则改用差动保护。 3。接线 同线路段保护 4。评价 优点：简单，动作迅速； 缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。,1、保护
6、原理 变压器纵差保护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。,四、变压器的纵差保护,变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速动作的保护装置。 保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。,（2）在差动保护的保护区内d点短路时，对于单端供电的变压器来说 =0，所以 = ，继电器动作，控制两侧QF跳闸。对于双端供电的变压器来说 = + ，继电器也动作。,（1）在正常运行和外部短路时: = - =0（或差流值极小），继电器不动作。,正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差，欲使这种情况下流过继电器的电流基本为零，则应
7、恰当选择两侧电流互感器的变比。,2、不平衡电流,但是，在实际运行过程中，不论正常运行还是外部故障，差动继电器内都有某些电流流入，称之为不平衡电流。 下面分析不平衡电流产生原因及克服方法： 1) 电流互感器的影响 电流互感器变比的计算值与标准值不同 变压器各侧电流互感器型号和特性不同 时，其饱和特性也不同,（2）由于变压器一、二次侧结线不同引起的不平衡电流,Yd-11接线的变压器原副边电流相位相差30，所以产生不平衡电流，因此必须补偿回来。 补偿方法为：,（3）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。 变压器的励磁电流是只在电源侧流过，对纵差保护回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路
8、电流。因此，它必然给纵差保护的正确工作带来影响。 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重饱和使励磁阻抗大幅度降低。 励磁涌流有如下特点： 含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。 含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。 波形之间出现间断角。,减小励磁涌流影响的方法如下： 采用具有速饱和铁心的差动继电器。 利用BCH-2型差动继电器来实现。 采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。 利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。 微机保护装置可实现,（4）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流,变压器在运
9、行时，往往采用改变分接头位置(即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。 通过提高保护动作电流躲过。 结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采取措施，减小其影响，用以提高差动保护灵敏度是可能的。,它是由一个DL110.2型电流继电器和一个带短路线圈的速饱和变流器组成。,3、BCH-2差动继电器的结构原理,B柱面积是A、C柱面积的两倍。,速饱和变流器铁心的中间柱B上绕有差动线圈Wd和两个平衡线圈Wb、Wb；右边柱C上绕有二次线圈W2，与电流继电器相连；还有两个短路线圈，分别绕在中间柱B和左侧柱A上
10、，匝数比为21，缠绕时使它们产生的磁通对左边柱来说是同方向的。 速饱和变流器的作用是躲过励磁涌流，流过差动电流的差动线圈是其主线圈。 平衡线圈用来抑制由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流 。 但因平衡线圈只能取整数匝，不能完全消除。 短路线圈的作用则是进一步改善速饱和变流器躲过非周期分量的性能。,五、过电流保护,过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可作下级线路的远后备保护。 1。动作电流整定 动作电流：躲过最大负荷电流（考虑负荷中电动机自启动时的最大电流）。,2。动作时限整定：时限阶梯原则,3。灵敏度校验 要求：（1）作为本级变压器的近后备保护时： KS 1.5 （
11、2）作为相邻元件的远后备保护时： KS 1.2 式中： 保护范围末端最小两相短 路电流值。 如不满足要求，则改用低电压启动的过电流保护或复合电压启动的过电流保护。,4。接线 同线路段保护,低电压启动的过电流保护,保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器。,动作电流：按躲过变压器的额定电流整定，即 其动作电流比过电流保护的启动电流小，从而提高了保护的灵敏性。 低电压继电器动作电压：可按躲过正常运行时最低工作电压整定 灵敏度校验不作要求 如大型变压器仍不满足要求，可采用负序电流保护反应不对称短路。,六、变压器的过负荷保护,过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号。 注意： 对双绕组降压变，装于高压侧。 对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容量较小侧。 对双绕组升压变，装于低压侧。,1。动作电流整定,可靠系数 ，取1.05， 返回系数 ，取0.85。,2。动作时限整定： 比后备保护大t以上，一般取510 s。,
