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1、第十章 电力变压器保护第三节 变压器的气体（瓦斯） 保护瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特 别是对绕组的相间短路和匝间短路。由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用 气体的数量及流速构成瓦斯保护。工作原理：为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯 继电器的方向与水平面具有11.5的升高坡度，通往继 电器的连接管具有24的升高坡度。为什么变压器是斜着的？瓦斯继电器是构成瓦斯保护 的主要元件，它安装在油箱与 油枕之间的连接管道上，如右 图所示。第三节 变压器的气体（瓦斯）保
2、护气体继电器安装：气体继电器结构：图10-24 开口杯挡板式气体继电器结构图开口杯挡板式瓦斯继电器，其内部结构如右图所示。正 常运行时，上、下开口杯2和l都浸在油中，开口杯和附件在 油内的重力所产生的力矩小于 平衡锤4所产生的力矩，因此 开口杯向上倾，干簧触点3断开。 第三节 变压器的气体（瓦斯）保护少量的气体上升后逐渐聚集在 继电器的上部，迫使油面下降。而 使上开口杯露出油面，此时由于浮 力的减小，开口杯和附件在空气中 的重力加上杯内油重所产生的力矩 大于平衡锤4所产生的力矩，于是上 开口杯2顺时针方向转动，带动永久 磁铁10靠近干簧触点3，使触点闭合 ，发生“轻瓦斯”保护动作信号。 油箱内
3、部发生轻微故障时：大量气体和油流直接冲 击挡板8，使下开口杯l顺时针方向旋转，带动永久磁铁 靠近下部干簧的触点3使之闭合，发出跳闸脉冲，表示 “重瓦斯”保护动作。当变压器出现严重漏油而使油面逐 渐降低时，首先是上开口杯 露出油面，发出报警信号， 继之下开口杯露出油面后亦 能动作，发出跳闸脉冲。油箱内部发生严重故障时：2 、瓦斯保护的接线主要优点：主要缺点：因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护 相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、 外及引出线上发生的各种故障。 动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内 部发生的各种故障。对瓦斯保护评价：不能反应油箱以外的套管
4、及引出线等部位上发生的故障。 第四节 变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护是反应电流增大而 瞬时动作的保护。装于变压器的电源侧，对 变压器及其引出线上各种型式的短路进行保 护。为保证选择性，速断保护只能保护变压 器的部分，它适用于容量在10MVA以下较小 容量的变压器, 当过电流保护时限大于0.5s时 ，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接 线如教材图10-26所示。第四节 变压器的电流速断保护图10-26 变压器的电流速断保护接线第四节 变压器的电流速断保护(1) 按躲开变压器负荷侧出口K1短路时的最大短路电 流来整定, 即(10-23)1.电流速断保护的整定计算 (2) 躲过励磁涌流。
5、根据实际经验及实验数据 ，一般取（10-24）按上两式条件计算，选择其中较大值作为变 压器电流速断保护的动作电流。 K1K22.灵敏度校验按变压器原边K2点短路时，流过保 护的最小短路电流校验, 即 3. 变压器电流速断保护评价：缺点:优点：接线简单，动作迅速。只能保护变压器的一部分 。 K1K2(10-25)变压器相间短路的后备保 护及过负荷保护反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作 为变压器的后备保护。为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电 压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保 护，负序过电流保护，甚至阻抗保护。 第五节一、变压器相间短路的过电流保护起动电流按躲开变压器可能出现的
6、最大负荷电流进行整 定： (1)对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现的 过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算(2)对降压变压器应考虑电动机的自起动电流。过电流保护的动作电流为(10-26)(10-27)(10-28)保护装置的灵敏度校验:过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于 1.5，远后备保护的灵敏系数大于1.2。保护的动作时间比出线的第三段保护动作时限长1个时限阶段。过电流保护装置应装于变压器的电源侧，保护动作后，跳 开变压器两侧断路器。 一、变压器相间短路的过电流保护(10-29)一、变压器相间短路的过电流保护 单相原理接线图二、低电压起动的过流保护当过
7、电流保护不能满足灵敏度要求时，怎么办 ？采用低压起动的过电流保护。只有电压测量元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继电器 ，经预定的延时发出跳闸脉冲。 (10-30)(10-31)低电压起动的过电流保护原理接线图： 低电压起动的过电流保护原理接线图 ： 三、复合电压起动的过电流保护由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复 合电压起动回路。U2KLKCO三、复合电压起动的过电流保护当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电 器动作其常闭接点断开低电压继电器失电其常闭接 点闭合起动中间继电器，低压闭锁开放。若电流继电器 也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。三、复合电
8、压起动的过电流保护U2KLKCO三相短路时：也会短时出现负序电压。闭锁开放。由于低电 压继电器返回电压较高。三相短路后，若母线电压低于低电 压继电器的返回电压，则低电压继电器不会返回。 U2KLKCO复合电压起动的过电流保护的电流元件和低电压元件的 整定同低压闭锁过电流保护。负序电压继电器的动作电压根据 运行经验为灵敏度校验与上述两种过电流保护相同。这种保护方式灵敏度高，接线简单，故应用比较广泛。三、复合电压起动的过电流保护四、负序电流保护对于大型发电机一变压器组，额定电流大，电流元件往往 不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。其原理 接线如图所示。它是由反应对称短路的低电压起动的过
9、电流保 护和反应不对称短路的负序电流保护组成。 四、负序电流保护负序电流继电器的一次动作电流按 以下条件选择： (1)躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流。其值为(2)躲开线路一相断线时引起的负序电流。 (3)与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。灵敏度校验负序电流保护的灵敏度较高，接线也较简单，但整定计 算比较复杂，通常用在31.5MVA及以上的升压变压器。五、变压器的过负荷保护变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个 电流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。原理接线如图所示。 过负荷保护的整定计算：过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行
10、整 定：过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时 限阶段，一般取10s。五、变压器的过负荷保护第六节 变压器的零序电流保护对l10kV以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一 般应装设零序电流(接地)保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流 的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关 。 一、变电所单台变压器的零序电流保护零序电流保护装于变压器中性点接地引出线的电流互感器上，其原理接线如图所示。保护动作后切除变压器两侧的 断路器。 动作电流按与引出线零序保护后备段在灵敏度上相配合 的条件进行整定，即 动作时限为
11、 式中 出线零序保护第三段动作时限。 式中 Kco配合系数，取1.11.2； Kb零序电流分支系数。其值为远后备范围内故障时, 流过本保护与流过出线零序保护零序电流之比； 出线零序电流保护第三段的动作电流。 灵敏度校验：为满足远后备灵敏度的要求零序电流保护的整定计算：二、变电所多台变压器的零序电流保护当变电所有多台变压器并列运行时，只允许一部分变压 器中性点接地。中性点接地的变压器可装设零序电流保护， 而不接地运行的变压器不能投入零序电流保护。 当发生接地故障时，变压器接地保护不能辨 认接地故障发生在哪一台变压器。若接地故障发 生在不接地的变压器，会产生什么后果？接地保护动作，切除接地的变压器
12、后，接地故障并未 消除，且变成中性点不接地系统在接地点会产生较大的电 弧电流，使系统过电压。同时系统零序电压加大，不接地 的变压器中性点电压升高，其零序过电压可能使变压器中 性点绝缘损坏。 二、变电所多台变压器的 零序电流保护二、变电所多台变压器的零序电流保护为此，变压器的零序保护动作时，首先应切除非接地的 变压器。若故障依然存在，经一个时限阶段t后，再切除接地变压器，其原理接线如图所示。每台变压器都装有同样的零序电流保护，它是由电流元件和电压元件两部分组成。正常时零序电流及零序电压很小 ，零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作，不会发出跳 闸脉冲。发生接地故障时，出现零序电流及零序电压，当它
13、们大于起动值后，零序电流继电器及零序电压继电器皆动作。 电流继电器起动后，常开触点闭合，起动时间继电器KT1。 时间继电器的瞬动触点闭合，给小母线A接通正电源，将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会 动作，常闭触点闭合。小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的 时间继电器KT2经较短时限首先切除中性点不接地的变压器。若接地故障消失，零序电流消失，则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回，保护复归。若接地故障没 有消失，接地点在接地变压器处，零序电流继电器不返回， 时间继电器KT1一直在起动状
14、态，经过较长的延时KT1跳开中性点接地的变压器。零序电流保护的整定计算：动作电流：(1)与被保护侧母线引出线零序电流保护段在灵敏度上相 配合.(2)与中性点不接地变压器零序电压元件在灵敏度上相配合，以保证零序电压元件的灵敏度高于零序电流元件的灵敏 度。设零序电压元件的动作电压为 ，则零序电流元件的动作电流为动作电压整定：按躲开正常运行时的最大不平衡零序电压进 行整定。根据经验，零序电压继电器的动作电压一般为5V。 当电压互感器的变比为KTV时，电压继电器的一次动作电压为变压器零序电流保护作为后备保护，其动作时限应比线路零 序电流保护第三段动作时限长一个时限阶段。即灵敏度校验：按保证远后备灵敏度满足要求进行校验
