城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護 城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護-城市軌道交通供電系統(tǒng)-1740153313295

城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護城市軌道交通供電系統(tǒng)繼電保護城市軌道交通供電系統(tǒng)鄭州鐵路職業(yè)技術(shù)學(xué)院URBANRAILTRANSITPOWERSUPPLYSYSTEM主講人：劉峻峰變壓器保護第三節(jié)城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變壓器的作用01變壓器的運行狀態(tài)與故障分類02content目錄目錄變壓器的保護配置03幾種常用的變壓器保護04城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變壓器的作用城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變壓器的作用0

1一、城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變壓器的作用01變壓器的作用電力變壓器是電力系統(tǒng)、鐵道牽引供電系統(tǒng)和城市軌道交通供電系統(tǒng)中使用非常普遍，十分重要、昂貴的電氣設(shè)備，它的正常工作和安全運行是供電系統(tǒng)可靠工作的必要條件。電力變壓器是一種靜止的電氣設(shè)備，其結(jié)構(gòu)較簡單、運行可靠性較高、發(fā)生故障的可能性相對較低；但由于變壓器是連續(xù)運行的，斷電檢修的機會較少，受安裝環(huán)境影響較大，且外接負荷，容易受到供電系統(tǒng)短路故障的影響，因此必須根據(jù)電力變壓器的容量與重要程度裝設(shè)性能完善的繼電保護裝置，以保證電力變壓器的安全運行并防止事故擴大。一、城市軌道交通供電系統(tǒng)中的變壓器的作用城市軌道交通供電系統(tǒng)的變壓器主要包括主變電所中的01變壓器的作用在供電系統(tǒng)中，根據(jù)所處位置，所起作用的不同以及工作方式的不同，在不同的場合需要采用不同型號的變壓器。主變電所將來自城市電網(wǎng)的高壓電源，降壓為城市軌道交通供電系統(tǒng)使用的中壓電源，供給牽引供電系統(tǒng)和配變電系統(tǒng)使用。牽引變壓器通過與整流機組的配合，將中壓電能降壓整流為適合列車使用的直流電；動力變壓器則將中壓電能降壓為380V電源供給動力照明設(shè)備使用。在多數(shù)城軌供電系統(tǒng)中，牽引變壓器和動力變壓器都采用樹脂絕緣的干式變壓器，空氣自然冷卻或配置風(fēng)冷系統(tǒng)。主變壓器牽引變電所中為接觸網(wǎng)（接觸軌）供電的牽引變壓器為城軌動力照明設(shè)備等供電的動力（降壓）變壓器變壓器的運行狀態(tài)與故障分類變壓器的運行狀態(tài)與故障分類0

2二、變壓器的運行狀態(tài)與故障分類01變壓器的運行狀態(tài)變壓器的運行狀態(tài)分為正常運行狀態(tài)不正常運行狀態(tài)故障狀態(tài)變壓器的不正常運行狀態(tài)主要有變壓器過負荷運行、變壓器外部故障引起的過電流，油箱漏油引起的油位下降、冷卻系統(tǒng)故障、變壓器油溫升高，外部接地短路引起中性點過電壓、繞組過電壓和頻率降低引起過勵磁等。這些不正常運行會導(dǎo)致變壓器繞組與鐵心過熱，加速絕緣老化，這是變壓器運行所不允許的。二、變壓器的運行狀態(tài)與故障分類油浸式變壓器干式變壓器二、變壓器的運行狀態(tài)與故障分類02變壓器的故障分類變壓器的故障分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障主要有繞組相間短路、接地短路、繞組的匝間和層間短路及鐵心的燒損等。變壓器的油箱內(nèi)部故障具有嚴重的后果，因為短路所產(chǎn)生的高溫電弧，不僅會燒壞線圈的絕緣和鐵心，而且會引起變壓器油和其他絕緣物劇烈氣化，甚至造成變壓器油箱的爆炸，因此必須很快地予以切除。油箱外部故障是指變壓器絕緣套管與引出線故障引起的相間短路與單相碰殼接地短路，當(dāng)變壓器油箱外部故障時，線圈中將流過較大的短路電流，會使變壓器溫度上升，影響變壓器的正常運行。運行經(jīng)驗指出，變壓器油箱內(nèi)部故障以繞組的匝間短路居多，油箱外部故障以引出線的相間短路、單相接地短路居多。變壓器的保護配置變壓器的保護配置0

3三、變壓器的保護配置變壓器繼電保護的任務(wù)就是反應(yīng)上述故障及異常運行狀態(tài)，并通過斷路器切除故障變壓器，或發(fā)出信號告知運行人員采取措施消除異常運行狀態(tài)。1變壓器的保護配置三、變壓器的保護配置根據(jù)變壓器的故障和不正常運行狀態(tài)，常用的繼電保護方法包括：（1）反應(yīng)油箱內(nèi)部故障與油面降低的瓦斯保護（2）反應(yīng)變壓器繞組及引出線的相間短路、中性點接地側(cè)繞組及引出線的接地短路、繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護（3）反應(yīng)變壓器外部相間短路并作為變壓器主保護（縱聯(lián)差動保護、電流速斷保護與氣體保護）后備的過電流保護（過電流保護、復(fù)合電壓啟動的過電流保護、負序電流保護、單相低壓啟動過電流保護）。（4）反應(yīng)中性點直接接地系統(tǒng)中，外部接地短路的零序電流保護（5）反應(yīng)變壓器負荷過大的過負荷保護（6）反應(yīng)變壓器過勵磁的過勵磁保護幾種常用的變壓器保護幾種常用的變壓器保護0

4四、幾種常用的變壓器保護瓦斯保護01變壓器油箱內(nèi)常見的故障是繞組匝間、層間絕緣損壞造成的短路故障，或高壓繞組對地絕緣破壞引起的單相接地短路。油浸式變壓器以變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)，當(dāng)發(fā)生相間短路或單相接地故障時，由短路電流或接地電容電流造成的故障點電弧溫度很高，使附近的變壓器油及其他絕緣材料受熱分解產(chǎn)生大量氣體，這些氣體在油箱內(nèi)上升，并流向油枕。當(dāng)發(fā)生繞組的匝間或?qū)娱g短路時，局部溫度升高也會使油的體積膨脹，排除溶解在油內(nèi)的空氣，形成上升的氣泡。故障越嚴重，產(chǎn)生的氣體越多，流向油枕的氣流速度越快，油箱內(nèi)部壓力越大。利用故障時氣體上升、油面下降和氣體壓力構(gòu)成的保護裝置，稱之為氣體保護，也稱為瓦斯保護。四、幾種常用的變壓器保護瓦斯保護01瓦斯保護能靈敏地反應(yīng)油箱內(nèi)的各種形式故障。這是其他類型的保護裝置所達不到的。例如繞組的匝間短路，其短路電流只在繞組的極少匝數(shù)的線圈內(nèi)環(huán)流，反應(yīng)在變壓器外部電路的電流變化很小，尚不足以使變壓器的差動保護或電流速斷保護動作。因此，瓦斯保護是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)故障最有效的一種保護方法。瓦斯保護分為輕瓦斯保護和重瓦斯保護。輕瓦斯主要反應(yīng)變壓器內(nèi)部輕微故隨和變壓器漏油，動作于信號；重瓦斯主要反應(yīng)變壓器內(nèi)部嚴重故障，動作于跳間。四、幾種常用的變壓器保護氣體繼電器安裝示意圖1-瓦斯繼電器2-油枕3-變壓器頂蓋4-連接管道瓦斯保護01（1）瓦斯繼電器的構(gòu)成及工作原理瓦斯保護裝置的主要元件是瓦斯繼電器，它是反應(yīng)氣體的多少和流速情況從而動作的一種非電量繼電器，安裝在變壓器油箱油枕的連接管道中。當(dāng)油箱內(nèi)部故障時，油箱內(nèi)的氣體流向油枕并驅(qū)動瓦斯繼電器動作。為了便于氣體的流動，在安裝變壓器時，應(yīng)使變壓器油管頂蓋與水平面具有1%-1.5%的傾斜度，連接管與具有2%-4%的傾斜度，如圖所示。四、幾種常用的變壓器保護瓦斯保護01（1）瓦斯繼電器的構(gòu)成及工作原理目前國內(nèi)采用的氣體繼電器主要是開口杯擋板式結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示。正常運行時，繼電器的開口杯內(nèi)充滿了油，開口杯因其重力抵消浮力后的力矩而處在上浮位置，固定在開口杯旁的磁鐵位于干簧觸點的上方，干簧觸點可靠斷開，輕瓦斯保護不動作；擋板在彈簧的作用力下處于正常位置，磁鐵遠離干簧觸點，干簧觸點也是斷開的，重瓦斯保護也不會動作。由于采取了兩個干簧觸點串聯(lián)和用彈簧拉住擋板的措施，使重瓦斯保護具有良好的抗震性能。GASPROTECTION四、幾種常用的變壓器保護1-罩2-頂針QJ1-80型氣體繼電器的結(jié)構(gòu)圖3-氣塞4、11-磁鐵5-開口杯6-重錘7-探針8-開口銷9-彈簧10-擋板12-螺桿13、15-干簧觸點14-調(diào)節(jié)桿16-套管17-排氣口四、幾種常用的變壓器保護瓦斯保護01變壓器氣體保護原理接線圖（2）瓦斯保護的接線圖氣體保護的原理接線圖如圖所示。氣體繼電器KG的上觸點由開口杯控制，閉合后，通過信號繼電器1KS延時發(fā)出動作信號；KG的下觸點由擋板控制，動作后經(jīng)信號繼電器2KS，連接片XB接通中間繼電器KM并作用于斷路器跳閘，切除變壓器。四、幾種常用的變壓器保護瓦斯保護01（2）瓦斯保護的接線圖為了防止變壓器油箱內(nèi)部嚴重故障時油速不穩(wěn)定，造成重瓦斯觸點時通時斷而不能可靠跳閘，KM采用帶自保持電流線圈的中間繼電器。其中，按鈕SB用于解除自鎖，如不用按鈕，也可用斷路器1QF輔助動合觸點實現(xiàn)解除自鎖。連接片XB用以將氣體繼電器下觸點切換到信號燈，使重瓦斯保護退出，以防止瓦斯保護在變壓器換油或氣體繼電器試驗時誤動作。氣體繼電器動作后，可以在繼電器上部的排氣口收集氣體，檢查氣體的化學(xué)成分和可燃性，從而判斷出故障的性質(zhì)。四、幾種常用的變壓器保護變壓器差動保護原理接線圖縱聯(lián)差動保護的接線方式與工作原理02變壓器差動保護是一種用于反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障的保護類型，其基本原理是流入變壓器的能量與流出變壓器的能量理論上應(yīng)該相等，實際運用中，常用電流的形式來反映。變壓器保護中應(yīng)用的是縱聯(lián)差動保護，其原理接線圖如圖所示。（1）縱聯(lián)差動保護的接線方式四、幾種常用的變壓器保護縱聯(lián)差動保護的接線方式與工作原理02（2）縱聯(lián)差動保護的原理根據(jù)原理接線圖可以看出，在雙繞組變壓器兩側(cè)裝設(shè)有電流互感器，并且電流互感器根據(jù)極性接成電流差的形式，即流入差動元件的電為由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，所以必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常工作時和外部故障時兩側(cè)的電流相同。即：式中：nTA1是高壓側(cè)電流互感器的變比；nTA2是低壓側(cè)電流互感器的變比；nT為變壓器的變比。二、變壓器的運行狀態(tài)與故障分類“從以上推導(dǎo)可以看出，差動保護不