《电力工程 教学课件 作者 胖质玲电子教案 电力工程第27次课电力变压器保护》由会员分享，可在线阅读，更多相关《电力工程 教学课件 作者 胖质玲电子教案 电力工程第27次课电力变压器保护（34页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第九章电力系统继电保护 山东电力高等专科学校电力工程 第三节电力变压器保护 一 电力变压器故障及不正常运行状态电力变压器是电力系统中非常重要的电气设备之一 变压器发生故障或处于不正常运行状态 将会给系统运行和安全供电带来严重危害 因此有必要根据变压器的电压等级 容量和重要程度装设性能良好 工作可靠的继电保护装置 1 电力变压器故障 电力变压器的故障分为油箱内部和油箱外部两种故障 1 油箱内部故障主要包括绕组的相间短路 单相匝间短路 单相接地 指变压器中性点直接接地侧 故障等 对于变压器而言 内部故障是非常危险的 不仅会烧毁变压器 而且由于绝缘物和油在电弧作用下急剧变化 容易导致变压器油箱爆炸
2、2 变压器油箱外部故障主要是绝缘套管和引出线上发生的各种短路 这类故障有可能引起变压器绝缘套管爆炸 从而影响电力系统的正常运行 2 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 1 油面降低 变压器油箱漏油引起 2 过电流 由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流 3 过电压 变压器外部接地短路 引起变压器中性点过电压 4 过励磁 变压器电压过高或频率过低引起 5 过负荷 由于负荷超过额定容量引起 过负荷使变压器绕组过热 加速绕组绝缘老化 甚至引起内部故障 因此 通常对这类不正常运行状态也要装设相应的继电保护装置 二 电力变压器保护配置 1 瓦斯保护容量在800
3、kVA及以上的油浸式变压器和容量在400KVA及以上的车间内油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护 瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的故障和油面降低 当变压器油箱内部发生故障伴随油分解产生气体 或当变压器油面降低时 瓦斯保护动作 2 电流速断保护电流速断保护用来反映变压器油箱内部的绕组 引出线及套管处的相间短路 容量在10000kVA以下单台运行的和容量在6300kVA以下并列运行的小容量变压器 一般装设电流速断保护 灵敏度稍低 3 纵联差动保护纵联差动保护用来反映变压器油箱内部的绕组 引出线及套管处的相间短路 保护动作跳开变压器各侧的断路器 容量在1000kVA及以上单台运行的变压器和容量在6300
4、kVA及以上并列运行的变压器 都要装设纵联差动保护 当电流速断保护灵敏系数不满足要求时 也要装设纵联差动保护 瞬时动作 4 过电流保护过电流保护用来反映变压器内部和外部故障 作为瓦斯保护 纵联差动保护或电流速断保护的后备保护 作为主保护的后备和反应外部相间短路引起的过电流 延时动作 5 过负荷保护过负荷保护用来反映变压器的过负荷 对于容量在400kVA以上的变压器 当数台并列运行的变压器或单台运行的变压器并作为其他负荷的备用电源时 应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护 保护装置只接于某一相电流中并作用于信号 在无人值守的变电所内也可将其作用于跳闸或自动减负荷 6 过励磁保护大容量变压器 应装设
5、过励磁保护 动作于延时发信号或跳闸 7 其它保护用来反应油温 油箱压力升高 冷却系统故障 如监视变压器的上层油温不超过规定值 一般为85 一般装设温度保护 当变压器的上层油温超过规定油温时 温度保护动作发出信号或自动开启变压器冷却风扇 三 电力变压器的瓦斯保护 在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路 或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地 变压器油箱内发生任何一种故障时 由于短路电流和短路点电弧的作用 将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体 因气体比较轻 它们就要从油箱流向油枕的上部 当故障严重时 油会迅速膨胀并有大量气体产生 此时 会有强烈的油流和气流冲向油枕的上部
6、 利用油箱内部故障时的这一特点 就构成反映气体变化的保护装置 称为瓦斯保护 瓦斯保护分为两种 1 轻瓦斯保护用于反应轻微故障和油面降低 轻瓦斯保护动作于信号 2 重瓦斯保护用于反应严重故障 重瓦斯保护动作于跳开变压器各侧的断路器 瓦斯保护具有灵敏度高 动作迅速 接线简单等优点 当变压器内发生严重漏油或匝数很少的匝间短路和绕组短路故障时 故障回路的电流虽然很大 但反映在外部电路的电流变化很小 变压器其他反应电量的保护均不能动作 而瓦斯保护却能可靠地动作 因此 对于变压器油箱内部的各类故障 瓦斯保护都能灵敏的反应 但应注意的是瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围出现的故障 对油箱外套管与断路器引出线
7、上的故障它是不能反应的 因此瓦斯保护不能单独作为变压器的主保护 通常是将瓦斯保护和纵联差动保护配合共同作为变压器的主保护 四 电力变压器的电流速断保护 对容量较小的变压器 在电源侧装设电流速断保护 并与瓦斯保护配合 就可以反映变压器内部和电源侧套管及引出线上的全部故障 电流速断保护动作后 瞬时断开变压器两侧的断路器 电流速断保护具有接线简单 动作迅速等优点 但当系统容量不大时 保护区很小 甚至保护不到变压器电源侧的绕组 如负荷侧K1点发生故障时 只能靠过电流保护动作于跳闸 结果延长了动作时间 因此电流速断保护不能单独作为变压器的主保护 而下面介绍的差动保护是既能可靠地躲过励磁涌流 又能正确反应
8、变压器绕组内部和引出线上发生的短路故障 五 电力变压器的纵联差动保护 纵联差动保护是利用比较被保护元件两侧的电流幅值和相位的原理实现的 这种保护被广泛用于保护输电线路 发电机和变压器 变压器的纵联差动保护的保护范围是变压器差动保护的两侧电流互感器之间的变压器及引出线 由于差动保护对区域外故障不反应 因此差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合 所以在保护区内故障时 可瞬时动作 六 过负荷保护 变压器长期处于过负荷运行状态 将会使绝缘老化 缩短绕组寿命 因此需装设过负荷保护 变压器的过负荷 在大多数情况下是三相对称的 所以过负荷保护只须取一相电流即可 为了防止外部短路或短路过
9、负荷时不误发过负荷信号 过负荷保护经延时动作于信号 七 电力变压器的温度保护 当变压器的冷却系统发生故障或发生外部短路和过负荷时 变压器的油温将升高 变压器油的温度越高 油的劣化速度越快 油的绝缘性能降低 当油温达115 120 时 油开始劣化 而到140 150 时劣化更明显 以致不能使用 因此 变压器运行规程 规定 上层油温最高允许值为95 正常情况下不应超过85 所以运行中对变压器的上层油温要进行监视 变压器油温的监视采用温度信号装置 凡是容量在1000kVA及以上的油浸式变压器均要装设温度保护 监视上层油温的情况 对于车间内变电所 凡是容量在315kVA及以上的变压器 通常都要装设温度
10、保护 对于少数用户变电所 凡是容量在800kVA左右的变压器 都应装设温度保护 当温度超过限值时 发出信号或用来开启变压器冷却风扇 八 成套变压器保护 根据以上介绍的变压器可能产生的内部和外部故障以及不正常的运行状态 所采用相应的保护 将各类保护综合起来 可以构成成套保护 主要有以下两类 1 对于电压等级在35KV以下 容量在1000KVA以下的成套变压器保护由电流速断 过电流 过负荷 重瓦斯 轻瓦斯及温度信号装置等组成 2 对于电压等级在35KV以上 容量在1000KVA以上的成套变压器保护由纵差 过电流 过负荷 重瓦斯 轻瓦斯及温度信号装置等组成 在电力系统中 发电机是非常重要的元件 它的
11、安全运行对保证电力系统的正常工作和电能质量起着决定性的作用 因此 应该针对各种不同的故障和不正常运行状态 装设性能完善的继电保护装置 第四节发电机保护配置 一 发电机故障类型和不正常运行状态 1 发电机故障类型发电机的故障类型主要有 定子绕组相间短路 定子绕组一相的匝间短路 定子绕组单相接地 转子绕组一点接地或两点接地 转子励磁回路励磁电流消失 2 发电机不正常运行状态 发电机的不正常运行状态主要有 由于外部短路引起的定子绕组过电流 由于负荷超过发电机额定容量而引起的三相对称过负荷 由外部不对称短路或不对称负荷 如单相负荷 非全相运行等 而引起的发电机负序过电流和过负荷 由于突然甩开负荷而引起
12、的定子绕组过电压 由于励磁回路故障或强励时间过长而引起的转子绕组过负荷 由于汽轮机主汽门突然关闭而引起的发电机逆功率等 为了使发电机组能够根据故障的情况有选择地 迅速地发出信号或将故障发电机从系统中切除 以保证发电机免受更为严重的破坏 减少对系统运行所产生的不良后果 使系统其余部分继续正常进行 因而在发电机上装设能反映各种故障的继电保护是十分必要的 二 发电机保护配置 根据上述故障类型及不正常运行状态 发电机主要应配置以下继电保护装置 1 定子绕组相间短路保护对1000kw以上发电机的定子绕组及其引出线的相间短路 应装设纵联差功保护 2 定子绕组单相接地保护对直接联于母线的发电机定子绕组单相接
13、地故障 当发电机电压网络的接地电容电流大于或等于5A时 不考虑消弧线圈的补偿作用 应装设动作于跳闸的零序电流保护 当接地电容电流小于5A时 应装设作用于信号的接地保护 对于发电机变压器组 一般在发电机电压侧装设作用于信号的接地保护 当发电机电压侧接地电容电流大于5A时 应装设消弧线圈 3 定子绕组匝间短路保护对于发电机定子绕组的匝间短路 当绕组接成星形且每相中有引出的并联支路时 应装设横联差动保护 当发电机同一相定子绕组只有一个支路时 一般不考虑装设匝间短路的保护 因匝间短路保护的接地比较复杂且可靠性不高 而且 有时匝间短路会伴有随着单相接地故障 可由接地保护动作切除故障 4 反映外部短路的保
14、护 1 由于发电机外部短路引起的过电流 可采用下列保护方式 1 负序过电流及低电压起动过电流保护 一般用于50000KW及以上的发电机 2 复合电压 负序电压及线电压 起动的过电流保护 3 过电流保护用于1000kW以下的小型发电机 2 对于由不对称负荷或外部不对称短路而引起的负序过电流 一般在50000kW及以上的发电机上装设负序电流保护 5 过负荷保护 1 对于由对称负荷引起的发电机定子绕组过电流 应装设接于一相电流的过负荷保护 2 对于转子回路的过负荷 在100MW及以上并采用半导体励磁系统购发电机上 应装设转子过负荷保护 6 励磁回路接地保护对于发电机励磁回路的接线故障 1 水轮发电机
15、一般装设一点接地保护 小容量组可采用定期检测装置 2 对汽轮发电机励磁回路的一点接地 一般采用定期检测装置 对大容量机组则可以装设一点接地保护 对两点接地故障 应装设两点接地保护 7 失磁保护对于发电机励磁消失的故障 在发电机不允许失磁运行时 应在自动灭磁开关断开时连锁断开发电机的断路器 对采用半导体励磁以及100MW及以上采用电机励磁的发电机 应增设直接反应发电机失磁时电气参数变化的专用失磁保护 8 逆功率保护对于汽轮发电机主汽门突然关闭 为防止汽轮机遭到损坏 对大容量的发电机组可考虑装设逆功率保护 9 其它保护当电力系振荡影响机组安全运行时 在300MW机组上 宜装设失步保护 当汽轮机低频
16、运行造成机械振动 叶片损伤对汽轮机危害极大时 可装设低频保护 当水冷却发电机断水时 可装设断水保护等 为了快速消除发电机内部的故障 在保护作用于发电机断路器跳闸的同时 还必须动作于自动灭磁开关 断开发电机励磁回路 以便转子回路电流不会在定子绕组中再感应电势 继续供给短路电流 第七节微机继电保护简介 随着计算机技术的高速发展 计算机技术在电力系统继电保护技术中产生非常重要的影响 随着计算机硬件水平的不断提高 各种微机保护软件的算法不断被提出 为微机继电保护的推广和应用提供了理论基础 目前 在输电线路保护 元件保护 变电所综合自动化 故障录波和故障测距等领域 微机保护得到了广泛的应用 并具有高可靠性 高抗干扰 强网络通信能力 使我国微机保护的研究和制造水平达到国际水平 一 微机继电保护装置的特点 1 维护调试方便2 可靠性高3 动作正确率高4 易于获得各种附加功能5 保护性能容易得到改善6 使用灵活 方便7 便于远方监控 二 微机继电保护的基本构成 微机继电保护的主要部分是计算机本体 它被用来分析计算电力系统的有关电量和判断系统是否发生故障 然后断定是否发出跳闸信号 因此 除计算机本体外
