變壓器保護課件.ppt

變壓器保護 一 電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài) 一 變壓器的故障類型變壓器的故障可以分為油箱外和油箱內兩種類型 1 油箱外的故障 主要是套管和引出線上發(fā)生相間短路以及接地短路 2 油箱內的故障 包括繞組的相間短路 接地短路 匝間短路以及鐵芯的燒損等 實踐表明 變壓器套管和引出線上的相間短路 接地短路 繞組的匝間短路是比較常見的故障形式 而變壓器油箱內發(fā)生相間短路的情況比較少 二 變壓器的不正常運行狀態(tài)變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有 1 變壓器外部短路引起的過電流 2 負荷長時間超過額定容量引起的過負荷 3 風扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等 4 對于中性點不接地運行的星形接線變壓器 外部接地短路時有可能造成變壓器中性點過電壓 威脅變壓器的絕緣 5 大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行工況下會使變壓器過勵磁 變壓器處于不正常運行狀態(tài)時 引起鐵芯 繞組和其他金屬構件的過熱 繼電保護應根據(jù)其嚴重程度 發(fā)出告警信號 使運行人員及時發(fā)現(xiàn)并采取相應的措施 以確保變壓器的安全 二 變壓器保護配置 一 變壓器保護分類變壓器油箱內故障時 除了變壓器各側電流 電壓變化外 油箱內的油 氣 溫度等非電量也會發(fā)生變化 因此 變壓器保護分為電量保護和非電量保護 二 差動保護 三 變壓器的本體保護1 重瓦斯2 有載重瓦斯3 輕瓦斯4 有載輕瓦斯5 油溫高6 冷卻器故障7 風冷消失8 壓力釋放9 油位異常 四 后備保護1 復合電壓閉鎖過電流保護2 復合電壓閉鎖方向過電流保護3 零序方向過電流保護4 間隙零序保護5 零序過電壓保護6 非全相保護7 過負荷保護8 風冷啟動 差動保護變壓器差動保護通過比較各側電流的大小和相位而構成的保護 ICD I1 I2 0 單線原理圖 兩側電流互感器TA1 TA2之間的區(qū)域為差動保護的范圍 保護動作斷開兩側斷路器QF1 QF2 影響變壓器差動保護因素及處理的措施 1 激磁涌流引起的差動回路不平衡電流當變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復過程中 由于變壓器鐵芯中磁通量的突變 使鐵芯瞬間飽和 這時出現(xiàn)很大的勵磁電流 達5 10的額定電流 這個電流叫激磁涌流 常用的措施 A 延時動作 增大動作值 B 利用二次諧波制動 2 變壓器兩側接線組別不同引起的差動回路不平衡電流 電力系統(tǒng)中常用的Y d11接線組別的變壓器 三角形側的線電流比星形側的同一相電流超前30 若兩側電流互感器接成星形 即便二次電流數(shù)值相等 在差動回路中也會出現(xiàn)不平衡電流 措施 相位補償法 3 兩側電流互感器變比不等引起的不平衡電流措施 電流補償法 4 兩側電流互感器型號不同引起的不平衡電流措施 電流補償法 保護整定計算予以考慮 即適當增大保護動作電流 計算時引入電流互感器同型系數(shù) 同型系數(shù)取0 5 不同型系數(shù)取1 5 變壓器調壓分接頭引起的不平衡電流電流補償法 增大保護動作電流 差動保護的簡單原理對于變壓器差動保護來說 保護裝置規(guī)定變壓器各側電流的方向都以指向變壓器為正方向 減極性 流入等于流出時不動作差動范圍內流入與流出不相等動作 常用的Y d11接線的變壓器 由于三角形側的線電壓與星形側相應相的線電壓在相位上相差30 故其相應相的電流相位關系也相差30 即三角形側的電流比星形側的同一相電流在相位上超前30 為消除電流大小和相位差異方法一 采用相位補償法Y側CT按 接入 側CT按Y接入方法二 通過軟件補償通過軟件對所有一次繞組為Y型接線的二次電流進行相位和幅值補償 差動保護的保護范圍差動用電流互感器內的設備故障 對于輕微的匝間短路不能反應差動動作后的檢查 差動保護的分類差動保護差流速斷差動保護的動作時間小于30ms 差流速斷電流保護小于20ms 用于快速切除差動范圍內的大電流故障 零序差動 僅用于自耦變壓器 提高靈敏度 分側差動保護 常用于自耦變壓器高 中壓側及公共繞組 這種保護無須考慮繞組的勵磁涌流 過激磁等影響 對于相間和單相短路靈敏度高 但對匝間短路保護無作用 在下列情況下應將差動保護停用差動保護二次回路及電流互感器回路有變動或進行校驗時繼電保護人員測定差動回路電流相量及差壓差動保護互感器一相斷線或回路開路差動回路出現(xiàn)明顯的異?，F(xiàn)象誤動跳閘 變壓器的本體瓦斯保護 一 重瓦斯保護變壓器油箱內部短路時 短路點的電弧使變壓器油以及繞組絕緣物分解 產生氣體 從油箱向油枕流動 形成高速油流通過裝于油箱與油枕間導油管上的瓦斯繼電器 使繼電器動作 作用于跳開變壓器稱為重瓦斯保護 二 輕瓦斯保護變壓器油箱內部發(fā)生輕微故障 產生氣體量少 氣體緩慢通向瓦斯繼電器 在其上方積聚使瓦斯保護動作于信號稱為輕瓦斯保護 若變壓器油箱漏油 使得油面下降到一定程度也可以使瓦斯繼電器動作 動作于信號 1 氣體繼電器2 油枕3 變壓器頂蓋4 連接管道 1 罩6 重錘12 螺絲桿2 頂針7 探針13 干簧接點3 氣塞8 開口銷14 調節(jié)桿4 永久磁鐵9 彈簧15 干簧接點5 開口杯10 擋板16 套管17 排氣孔 瓦斯保護的簡單原理輕瓦斯 少量氣體聚集在瓦斯繼電器頂部 迫使油面下降帶動開口杯接點閉合 發(fā)出信號重瓦斯 大量氣體伴隨油流沖擊瓦斯繼電器擋板 帶動擋板接點 串聯(lián)接點 閉合 發(fā)出跳閘令瓦斯保護的范圍油箱內部的相間短路故障繞組匝間 層間短期故障繞組與鐵芯與外殼間的短路故障鐵芯故障油面下降或漏油分接頭接觸不良等故障 在下列情況應將重瓦斯改接為信號進行注油和濾油時進行呼吸器暢通工作或更換硅膠時除采油樣和氣體繼電器上部放氣閥放氣時外 在其它所有地方打開放氣 放油和進氣閥門時開 閉氣體繼電器連接管上的閥門時在氣體保護及二次回路上進行工作時 過流保護 一 過流保護的簡單原理利用故障時產生電流大于動作電流 二 過流保護的保護范圍高后備作為變壓器主保護的后備保護及中 低壓側的后備中 低壓側后備為各側的后備 過電流保護為了反映外部短路引起的變壓器過電流和作為變壓器主保護的后備保護 變壓器需裝設過流保護 根據(jù)變壓器容量的不同和系統(tǒng)短路電流水平的不同可采用的保護方式有 過電流保護 低電壓啟動的過電流保護 復合電壓啟動的過電流保護 負序過電流保護 復合電壓啟動的過電流保護 普通過電流保護是按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定的 因此保護靈敏度不夠 復合電壓閉鎖過流按躲過變壓器額定電流整定的 電流元件 Idz Kkk Kf IeIe 額定電流Kkk 可靠系數(shù)Kf 返回系數(shù) 電壓元件 低電壓元件動作值應小于正常情況下母線上可能出現(xiàn)的最低電壓Udz 0 5 0 6 Ue負序電壓元件動作值按躲過正常情況下不平衡電壓來整定Udz 0 06Ue負序電流保護 負序電流和單相電壓啟動的過電流保護 按躲過變壓器在最大負荷電流下并伴隨系統(tǒng)頻率降低時負序電流濾過器輸出的最大不平衡電流一般取 Idz 0 1 0 2 Ie 三 加裝復合電壓的目的是為了提高保護的靈敏度對方向 高壓復流保護在中壓TV斷線后 則認為是反方向 此時故障 保護將不啟動 中壓復流保護也如此 所以在電壓互感器二次檢修或電壓消失時 我們要心中有數(shù) 對復合電壓 現(xiàn)場保護整定 復壓取三側 當某側TV斷線后 則退出本則保護斷線的復壓元件 復壓閉鎖 方向 過流保護和復合電壓閉鎖過流保護仍然可以通過其它側的復壓來啟動 一側TV斷線不會影響保護 但各側都發(fā)生TV斷線 保護將不起作用 復合電壓原理圖不對稱短路時主要依靠負序電壓啟動 斷開低電壓回路 由低電壓開放保護對稱短路時 主要是帶接地線送電 靠低電壓開放保護 零序過流與間隙零序 現(xiàn)在間隙保護很完善 所以不采用零序聯(lián)跳 兩臺主變的間隙保護 零序保護可以同時投入運行 保護可以自動選擇投退 中性點接地主變接地保護起作用 間隙保護不起作用 不接地主變間隙保護起作用 接地保護不起作用 風冷跳閘保護 風冷跳閘保護要在投產驗收