電力變壓器的保護(hù)

1、電力變壓器的保護(hù)變電所內(nèi)的電力變壓器是供電系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備，一旦損壞將造成很大損失。因此，必須裝設(shè)保護(hù)裝置，保護(hù)裝置的功能是使運(yùn)行的變壓器故障損失降到最小?？赡軗p壞運(yùn)行變壓器的狀態(tài)分兩類：故障狀態(tài)和不正常工作狀態(tài)，不正常工作狀態(tài)通常采用告警提示允許變壓器短時(shí)間內(nèi)繼續(xù)運(yùn)行；故障狀態(tài)為防止變壓器進(jìn)一步損壞，要求跳閘動(dòng)作使變壓器脫離電源。由故障位置分，可分為變壓器內(nèi)部故障和外部故障兩種。變壓器的內(nèi)部故障主要有繞組的單相匝間（層間）短路、相間短路和接地（外殼）短路。由于故障點(diǎn)在變壓器內(nèi)部，短路電流產(chǎn)生的電弧可能損壞繞組絕緣，燒壞鐵心，甚至造成更大的損壞事故；變壓器常見的外部故障是出線端絕緣套管的故障導(dǎo)

2、致相間短路或接地短路。變壓器的不正常工作狀態(tài)有：由于線路短路或用戶過負(fù)荷而引起的過電流，以及漏油或及其它原因造成油面的過度降低和溫度升高等，變壓器不必立即切除脫離電源的工況。根據(jù)變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)種類不同，變壓器保護(hù)裝置設(shè)下列。(1)瓦斯保護(hù) 它能反應(yīng)(油浸式)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或跳閘。(2)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù) 它能反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障和引出線的相間短路、接地短路，瞬時(shí)動(dòng)作于跳閘。(3)過電流保護(hù) 它能反應(yīng)變壓器外部短路而引起的過電流，帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘，可作為上述保護(hù)的后備保護(hù)。(4)過負(fù)荷保護(hù) 它能反應(yīng)過載而引起的過電流。一般作用于信號(hào)。(5)溫度信號(hào) 它能反應(yīng)

3、變壓器溫度升高和油冷卻系統(tǒng)的故障。一、變壓器的瓦斯保護(hù)油浸式變壓器容量在315kV·A以上的戶內(nèi)安裝的變壓器和800kV·A以上的戶外變壓器都應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯繼電保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，它裝設(shè)在變壓器的油箱與油枕之間的聯(lián)通管上，如圖519a）、圖519b）為FJ380型瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖。變壓器正常工作時(shí)，瓦斯繼電器的上下油杯中都充滿油，油杯因平衡錘的作用使其觸點(diǎn)都斷開。當(dāng)油箱出現(xiàn)漏油或內(nèi)部發(fā)生輕微故障瓦斯氣體使油面下降時(shí)，因上油杯內(nèi)有剩油，其重力矩大于平衡錘的力矩，使上觸點(diǎn)接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，這就是輕瓦斯動(dòng)作信號(hào)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，故障產(chǎn)生的氣體

4、很多，帶動(dòng)油流迅猛地由變壓器油箱通過聯(lián)通管進(jìn)入油枕，油流經(jīng)過瓦斯繼電器時(shí)，沖擊擋板，使下油杯降落，下觸點(diǎn)接通，直接動(dòng)作于跳閘。這就是重瓦斯動(dòng)作。 瓦斯繼電器只能反映變壓器內(nèi)部的故障，包括漏油、漏氣、繞組相間、匝間、層間短路等，而對(duì)變壓器外部端子上的故障無(wú)法反映。因此，除設(shè)置瓦斯保護(hù)外，還需設(shè)置過流、速斷或差動(dòng)等保護(hù)裝置。二、變壓器過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)變壓器外部相間短路引起的過電流，保護(hù)裝置經(jīng)設(shè)定的時(shí)限后動(dòng)作于跳閘，即定時(shí)限過電流保護(hù)。過電流保護(hù)裝置動(dòng)作跳閘要滿足兩個(gè)條件1）過電流值達(dá)到或超過設(shè)定值；2）過電流保護(hù)動(dòng)作的時(shí)間到達(dá)設(shè)定時(shí)間。如果過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間設(shè)定為0.5s，過電流值持續(xù)0

5、.5s都到達(dá)或超過電流設(shè)定值，則故障跳閘，變壓器迅速地被切除脫離電源系統(tǒng)。由第四章知，變壓器的阻抗較大不同短路點(diǎn)的短路電流不同，通常需增設(shè)電流速斷或差動(dòng)保護(hù)。由于過電流保護(hù)裝置裝設(shè)在電源側(cè)，因而能保護(hù)變壓器外部故障，可作為變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)。變壓器的過電流保護(hù)和電流速斷保護(hù)的整定原則與線路保護(hù)的整定原則相同。 由于降壓變壓器繞組結(jié)線方式不同，低壓側(cè)發(fā)生短路故障時(shí)，不同類型的故障反映到高壓側(cè)的電流不同，另外，采集電流信息的電流互感器一般采用不同的結(jié)線方式，所以流過保護(hù)繼電器的電流也不相同。這些都將影響變壓器保護(hù)裝置電流的參數(shù)計(jì)算。圖520為Dynll結(jié)線配電變壓器低壓側(cè)發(fā)生a、b相間短路時(shí)

6、，高低壓側(cè)故障電流的分布和電流相量圖(設(shè)變壓器電壓比為1)通過對(duì)電流相量圖的分析知，變壓器低壓側(cè)a、b相間短路時(shí)，流過變壓器高壓側(cè) A、C相的故障電流為，且方向相同。而B相流過的故障電流為。由靈敏度計(jì)算式知： 1)當(dāng)電流互感器采用非全星形結(jié)線，由于A、C相都流過較小的故障電流，因此靈敏度較低。2)當(dāng)電流互感器采用全星形結(jié)線或兩相三繼電器結(jié)線，則總有一個(gè)繼電器流過的故障電流為，因此這種結(jié)線比非全星形結(jié)線靈敏度高。3)若電流互感器采用兩相電流差結(jié)線，此時(shí)通過繼電器的故障電流為零，保護(hù)裝置不動(dòng)作。三、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)互為備用的變壓器或工作中有可能過負(fù)荷的變壓器一般要裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。由于過負(fù)荷電流通

7、常是三相對(duì)稱的，因此過負(fù)荷保護(hù)的電流繼電器裝于某相中，保護(hù)裝置作用于信號(hào)。過負(fù)荷動(dòng)作時(shí)限為（l015）s。變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流： （524）式中 INT 變壓器的額定電流；kk 可靠系數(shù)，一般可取l.05；kfh 返回系數(shù)，DL型取0.85；kTA 電流互感器變流比。四、變壓器的差動(dòng)保護(hù)容量在10000kV·A及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器或兩臺(tái)并列運(yùn)行、單臺(tái)容量在6300kV·A以上的變壓器或電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足時(shí)，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)裝置。1、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理差動(dòng)保護(hù)用于保護(hù)變壓器內(nèi)部故障及引出線和絕緣套管外的相間短路故障，保護(hù)范圍在變壓器兩側(cè)的電流互感器之間。圖

8、522是變壓器差動(dòng)保護(hù)原理接線圖。在差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍外發(fā)生短路，例如k1點(diǎn)， 和雖然比正常運(yùn)行時(shí)的數(shù)值大許多，但由于二者大小相位都相同，流入繼電器KA的電流，繼電器KA不動(dòng)作。而當(dāng)差動(dòng)保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路時(shí)，例如k2點(diǎn)，變壓器二次側(cè)0，流入繼電器KA的電流，超過繼電器KA整定的動(dòng)作電流，繼電器KA瞬時(shí)動(dòng)作，在繼電器KM、斷路器QF跳閘作用下，短路故障被切除，信號(hào)繼電器KS發(fā)出跳閘信號(hào)。2.、變壓器差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流及對(duì)策由于變壓器兩邊繞組接線方式不同及變比不同，電流有數(shù)值大小和相位差，從而產(chǎn)生不平衡電流。如工廠總降壓所的主變壓器采用Y，d11的聯(lián)結(jié)組，變壓器兩邊電流有30°的相位差。因此，要消除差動(dòng)回路中相位差引起的不平衡電流，需將裝設(shè)在變壓器丫側(cè)的電流互感器接成，而變壓器側(cè)的電流互感器接成丫型，如圖523所示。由于變壓器和電流互感器的變比各有等級(jí)規(guī)格，不太可能使兩個(gè)變比完全配合恰當(dāng)，因而不太可能使差動(dòng)回路中不平衡電流為零。為消除這一不平衡電流，可以在電流互感器二次回路接入自耦電流互感器進(jìn)行平衡調(diào)節(jié)，或?qū)ｉT的差動(dòng)繼電器中的平衡線圈實(shí)現(xiàn)平衡。除上述引起不平衡電流主要原因外，如變壓器的激磁涌流、運(yùn)行中變壓器分接頭電壓的調(diào)節(jié)、變壓器兩側(cè)電流互感器的型式和特性差異、互感器飽和程度等都會(huì)引起不平衡電流。變壓器差動(dòng)保護(hù)中出現(xiàn)不平衡電流的原因是多方