1、電力變壓器保護(hù)基本知識(shí)第一節(jié) 變壓器一、總降66KV變壓器第二節(jié) 概 述一、變壓器的故障和異常運(yùn)行方式 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類。內(nèi)部：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。外部：套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。 不正常的運(yùn)行狀態(tài)：外部相間短路、接地短路引起的相間過(guò)電流和零序過(guò)電流，負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過(guò)電壓、過(guò)勵(lì)磁等。（1）瓦斯保護(hù) 800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)可反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷

2、路器，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。二、變壓器保護(hù)的配置原則1、電力變壓器主保護(hù)（2）縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù) 6300KVA及以上并列運(yùn)行的變壓器，10000KVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中6300KVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。10000KVA及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。 縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)：反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障。（1）對(duì)于外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流2、電力變壓器的后備保護(hù)1）過(guò)電流保護(hù)。一般用于降壓變壓器，考慮事故狀態(tài)下可能

3、出現(xiàn)的過(guò)電流。2）復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。一般用于升壓變壓器及過(guò)電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。3)負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。一般用于大容量升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器。4）阻抗保護(hù)。對(duì)于升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述2）、3）的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性的要求時(shí)。（2）對(duì)于外部接地短路引起的變壓器過(guò)電流1）對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)：應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；2）系統(tǒng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流、電壓保護(hù)。 3）自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點(diǎn)抖直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序方向元件。（3）過(guò)負(fù)荷保護(hù) 400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)

4、行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。（4）其他保護(hù) 高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。一 、 變壓器瓦斯保護(hù)的作用和動(dòng)作原理 當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，短路電流產(chǎn)生的電弧使變壓器油和其它絕緣材料分解，從而產(chǎn)生大量的可燃性氣體，人們將這種可燃性氣體統(tǒng)稱為瓦斯氣體。第二節(jié) 電力變壓器的瓦斯保護(hù) 瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器，它裝在變壓器的油箱和油枕之間的聯(lián)通管上，瓦斯繼電器安裝示意圖以

5、及FJ-80型開(kāi)口杯式瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖如下圖所示：a )瓦斯繼電器在變壓器上的安裝 1-變壓器油箱 2-聯(lián)通管 3-瓦斯繼電器 4-油枕 b)FJa-80瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)示意圖 1-容器 2-蓋 3-上油杯 4-永久磁鐵 5-上動(dòng)觸點(diǎn) 6-上靜觸點(diǎn) 7-下油杯8-永久磁鐵 9-下動(dòng)觸點(diǎn) 10-下靜觸點(diǎn) 11-支架 12-下油杯平衡錘 13-下油杯轉(zhuǎn)軸 14-擋板 15-上油杯平衡錘 16-上油杯轉(zhuǎn)軸 17-放氣閥 a)正常狀態(tài) b)輕瓦斯動(dòng)作 c)重瓦斯動(dòng)作 d)嚴(yán)重漏油時(shí) 1、在變壓器正常運(yùn)行時(shí)，瓦斯繼電器的容器內(nèi)包括其中的上下開(kāi)口油杯，都是充滿油的；而上下油杯因各自平衡錘的作用而升起

6、，如圖a所示。此時(shí)上下兩對(duì)觸點(diǎn)都是斷開(kāi)的。 a)正常狀態(tài) b)輕瓦斯動(dòng)作 c)重瓦斯動(dòng)作 d)嚴(yán)重漏油時(shí) 2、當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，由故障產(chǎn)生的少量氣體慢慢升起，進(jìn)入瓦斯繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于轉(zhuǎn)軸的另一端平衡錘的力矩而降落，如圖b所示。這時(shí)上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。 a)正常狀態(tài) b)輕瓦斯動(dòng)作 c)重瓦斯動(dòng)作 d)嚴(yán)重漏油時(shí) 3、當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，如相間短路、鐵心起火等，由故障產(chǎn)生的氣體很多，帶動(dòng)油流迅猛地由變壓器油箱通過(guò)聯(lián)通管進(jìn)入油枕。這大量的油氣混合體在經(jīng)過(guò)瓦

7、斯繼電器時(shí)，沖擊擋板，使下油杯下降，如圖c所示。這時(shí)下觸點(diǎn)接通跳閘回路(通過(guò)中間繼電器)，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。 a)正常狀態(tài) b)輕瓦斯動(dòng)作 c)重瓦斯動(dòng)作 d)嚴(yán)重漏油時(shí) 4、如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器容器內(nèi)的油也慢慢流盡，如圖d所示。先是瓦斯繼電器的上油杯下降，上觸點(diǎn)接通，發(fā)生報(bào)警信號(hào)；接著其下油杯下杯下降，下觸點(diǎn)接通，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 三、瓦斯保護(hù)的接線機(jī)電型：1、氣體繼電器輕瓦斯觸點(diǎn)（上觸點(diǎn)）閉合時(shí)，通過(guò)信號(hào)繼電器，延時(shí)發(fā)出預(yù)告信號(hào)。2、重瓦斯觸點(diǎn)（下觸點(diǎn)）閉合后，經(jīng)信號(hào)繼電器、保護(hù)連接片接通變壓器保護(hù)的出口跳閘繼電器，

8、作用于各側(cè)斷路器跳閘。且出口跳閘繼電器具有自保持功能，保證斷路器可靠跳閘。微機(jī)型：1、重瓦斯觸點(diǎn)采用開(kāi)關(guān)量經(jīng)光電隔離器輸入的方法引入微機(jī)型保護(hù)的輸入端。2、輕瓦斯觸點(diǎn)僅作為遙信開(kāi)關(guān)量由微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采集。第三節(jié) 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)一、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原理1.正常運(yùn)行和外部發(fā)生故障時(shí) 變壓器的差動(dòng)保護(hù)原理接線如圖所示。在變壓器兩側(cè)安裝圖1、變壓器正常運(yùn)行或外部發(fā)生故障時(shí)電流分布電流互感器，其二次繞組串聯(lián)成環(huán)路，繼電器KA（或差動(dòng)繼電器KD）并接在環(huán)路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側(cè)電流互感器的二次繞組電流之差，即 不平衡電流小于保護(hù)的動(dòng)作整定值，保護(hù)不動(dòng)作。2、變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí) 該

9、電流大于差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定值時(shí)，保護(hù)動(dòng)作將故障切除。圖2、變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)電流分布二、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特殊問(wèn)題 變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特殊問(wèn)題是指分析變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流產(chǎn)生的原因和減小它對(duì)保護(hù)的影響。 變壓器縱差保護(hù)的不平衡電流產(chǎn)生的原因是由于變壓器各側(cè)電壓等級(jí)、繞組接線方式、電流互感器型式和變比均不同，以及變壓器勵(lì)磁涌流等原因產(chǎn)生的。 變壓器縱差保護(hù)為了獲得動(dòng)作的選擇性，其動(dòng)作電流的整定值必須大于差動(dòng)回路中出現(xiàn)的最大不平衡電流。（一）各側(cè)電流相位不同產(chǎn)生的不平衡電流及相位補(bǔ)償1、各側(cè)電流相位不同產(chǎn)生的不平衡電流 電力系統(tǒng)中，大、中型變壓器通常采用Y，d11接線方式，因此其兩側(cè)

10、線電流的相位差為30度，若兩側(cè)電流互感器采用相同的接線方式，即使電流互感器二次電流的數(shù)值相等，由于相位不同，也會(huì)有一個(gè)電流差，即不平衡電流流入差動(dòng)保護(hù)裝置。2、相位補(bǔ)償（1）常規(guī)型變壓器縱差保護(hù)的相位補(bǔ)償 方法是：將變壓器星形側(cè)三個(gè)電流互感器的二次繞組接成三角形，變壓器三角形側(cè)三個(gè)電流互感器的二次繞組接成星形，把二次電流的相位校正過(guò)來(lái)。 但是采用相位補(bǔ)償后，變壓器星形側(cè)流入保護(hù)裝置的電流為電流互感器二次電流的 倍，所以應(yīng)將變壓器星形側(cè)電流互感器的變比增大 倍，以減小二次電流。即(2) 微機(jī)型變壓器縱差保護(hù)的相位補(bǔ)償及電流平衡調(diào)整 變壓器各側(cè)的電流互感器二次繞組均可以采用完全星形接線，也可以按照

11、機(jī)電型變壓器保護(hù)的接線方式。 TA二次繞組都采用完全星形接線可以用軟件對(duì)變壓器星形側(cè)電流進(jìn)行相位和幅值的補(bǔ)償，而且有利于監(jiān)視TA二次回路斷線情況。 相位補(bǔ)償?shù)姆椒ǎ很浖捎镁€電流作為縱差保護(hù)計(jì)算的三相電流。 電流平衡調(diào)整：1、計(jì)算變壓器各側(cè)的一次額定電流 2、計(jì)算變壓器各側(cè)TA計(jì)算電流 3、計(jì)算電流平衡系數(shù)，可以選任一側(cè)電流作為基準(zhǔn)值（二）變壓器勵(lì)磁涌流的影響及減小影響的措施 勵(lì)磁涌流產(chǎn)生在變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，其值很大且只在變壓器接入電流的一側(cè)流過(guò)，因此反映到差動(dòng)回路中就不能平衡，使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。1、產(chǎn)生的原因 穩(wěn)態(tài)時(shí)，變壓器鐵心磁通滯后外加電壓90度，變壓器空載合閘時(shí)

12、，如果是瞬時(shí)電壓等于0時(shí)接通電路，由于鐵心磁通不能突變，所以鐵心中會(huì)出現(xiàn)一個(gè)暫態(tài)磁通，變壓器鐵心嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。2、勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)1）含有很大非周期分量和高次諧波分量，以二次諧波為主2）波形之間有中斷3、防止勵(lì)磁涌流影響的措施1）采用二次諧波制動(dòng)的縱差保護(hù) 2）采用具有測(cè)量波寬和間斷角的涌流判別元件閉鎖縱差保護(hù)3）采用波形對(duì)稱原理識(shí)別勵(lì)磁涌流的涌流判別元件閉鎖縱差保護(hù)4）采用具有速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器（三）變壓器各側(cè)電流數(shù)值不等引起的不平衡電流及減小其影響的措施1、電流互感器變比誤差產(chǎn)生的不平衡電流2、電流互感器計(jì)算變比和標(biāo)準(zhǔn)變比不完全符合產(chǎn)生的不平衡電流，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)變比是一定的，所以計(jì)

13、算變比很難和標(biāo)準(zhǔn)變比一致。3、變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流 變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭是電力系統(tǒng)采用帶負(fù)荷調(diào)壓的方法之一，而改變變壓器分接頭就是改變變壓器變比。一、電力變壓器電流速斷保護(hù) 對(duì)于容量較小的變壓器，當(dāng)其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于時(shí)，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 保護(hù)動(dòng)作電流: 1、按大于變壓器負(fù)荷側(cè)母線上短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流 2、躲過(guò)變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流 取上述兩條件較大值為整定值。 要求在保護(hù)安裝處K2點(diǎn)發(fā)生兩相金屬性短路進(jìn)行校驗(yàn)： 2 第四節(jié) 變壓器電流速斷保護(hù)變壓器電流速斷保護(hù)單相原理接線圖第五節(jié) 變壓器相間短路的后備保護(hù) 反映變壓器外部故障而引起的過(guò)電流，

14、同時(shí)也是縱差保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)。變壓器相間短路常用的后備保護(hù)有過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的方向過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序過(guò)電流保護(hù)和阻抗保護(hù)等。 1、過(guò)電流保護(hù) 動(dòng)作電流： 最大負(fù)荷電流確定： 變壓器并列運(yùn)行時(shí) 降壓變壓器 動(dòng)作時(shí)間按階梯原則整定；靈敏度校驗(yàn)方法、要求都與線路定時(shí)限過(guò)流保護(hù)完全一致。（近后備校驗(yàn)點(diǎn)取變壓器低壓側(cè)母線處，遠(yuǎn)后備校驗(yàn)點(diǎn)取相鄰線路末端）2、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)（1）電流元件 靈敏度校驗(yàn)同過(guò)流保護(hù)。但是作為近后備時(shí)靈敏度系數(shù)大于或等于，作為遠(yuǎn)后備時(shí)靈敏度系數(shù)大于或等于。（2） 低壓元件 低壓元件靈敏度 ： (3)時(shí)間元件 動(dòng)作時(shí)間的確定同過(guò)流保護(hù) 為

15、防止保護(hù)誤動(dòng)作，常設(shè)置電壓回路斷線監(jiān)視功能，以便及時(shí)發(fā)出信號(hào)。五、變壓器相間短路后備保護(hù)的配置原則 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，該保護(hù)動(dòng)作應(yīng)跳開(kāi)各側(cè)斷路器；當(dāng)變壓器外部故障時(shí)，應(yīng)只跳開(kāi)靠近故障點(diǎn)的變壓器側(cè)斷路器。1、雙繞組變壓器，相間短路的后備保護(hù)應(yīng)裝設(shè)于主電源側(cè)2、單側(cè)電源的三繞組變壓器或自耦變壓器，相間短路的后備保護(hù)宜裝于電源側(cè)和主負(fù)荷側(cè)3、多側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)在各側(cè)都配置后備保護(hù)第六節(jié) 變壓器的接地保護(hù) 電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護(hù)。作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。反映的是變壓器

16、高壓繞組、引出線上的接地短路。 一、電力變壓器中性點(diǎn)接地方式選擇的原則 1、在多電源系統(tǒng)中，每個(gè)發(fā)電廠至少有一臺(tái)變壓器的中性點(diǎn)接地，防止由于接地短路引起的危險(xiǎn)過(guò)電壓 2、當(dāng)發(fā)電廠或低壓側(cè)有電源的變電站中變壓器多于一臺(tái)時(shí)，應(yīng)將部分變壓器的中性點(diǎn)接地 3、低壓側(cè)無(wú)電源的變壓器中性點(diǎn)多采用不接地運(yùn)行，以提高保護(hù)的靈敏性和簡(jiǎn)化保護(hù)接線 因此，在中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的每臺(tái)變壓器，中性點(diǎn)的接地方式有可能是直接接地，也有可能是在系統(tǒng)不失去接地點(diǎn)時(shí)不接地。二、中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器接地保護(hù) 保護(hù)定值式中： 配合系數(shù)，取1.11.2； 零序電流分支系數(shù)； 引出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。三、中性點(diǎn)可能接

17、地或不接地變壓器的接地保護(hù)變電站部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí) ： 若因某種原因造成QF3拒絕跳閘，則保護(hù)動(dòng)作于QF1跳閘。當(dāng)QF1和QF4 跳閘后，系統(tǒng)成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運(yùn)行。T2的中性點(diǎn)對(duì)地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對(duì)地電壓將升高為線電壓。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，實(shí)現(xiàn)零序過(guò)電壓保護(hù)，作用于斷開(kāi)QF2。如果T2是分級(jí)絕緣變壓器，則不允許上述情況出現(xiàn)，必須在切除T1之前，先將T2切除。 中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需要裝設(shè)：零序過(guò)電流保護(hù)用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式；零序過(guò)電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。原則：對(duì)于分級(jí)絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；對(duì)于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。第七節(jié) 變壓器的其他