1、變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)變壓器保護的配置及原理變壓器 變壓器是一種靜止電器變壓器是一種靜止電器，它把一種電壓它把一種電壓、電流的交電流的交流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓流電能轉(zhuǎn)換成同頻率的另一種電壓、電流的交流電能電流的交流電能。變壓器的故障類型變壓器的不正常狀態(tài)變壓器的故障類型變壓器的故障類型內(nèi)部故障：指油箱內(nèi)的短路故障 變壓器繞組的相間短路 變壓器繞組的匝間短路 中性點接地側(cè)的單相接地短路外部故障：指油箱外引出線的短路故障 相間短路 單相接地短路變壓器不變壓器不正常工作狀態(tài)正常工作狀態(tài)外部短路引起的過電流油箱漏油造成油面降低外部接地短路引起中性點過電壓過負荷繞組過電壓頻率降低引起的

2、過勵磁油溫過高等 變壓器處于不正常工作狀態(tài)時，繼電保護應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)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(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。值班人員處理措施值班人員處理措施應(yīng)裝設(shè)哪些的繼電保護各保護的配置及原理1）防止變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低的瓦斯保護（重瓦斯 跳閘 / 輕瓦斯 信號)2）防止變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短路的縱差保護或電流速斷保護3）防止變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護和差動保護（或電流速斷保護）后備的過電流保護（或復(fù)合電壓啟動的過電流保護或復(fù)序過流保護）4）防止大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電 流保

3、護5）防止變壓器對稱過負荷的過負荷保護6）防止變壓器過勵磁的過勵磁保護7）防止變壓器中性點非有效接地側(cè)的單相接地故障8）防止變壓器油溫、繞組溫度過高及油箱壓力過高和冷 卻系統(tǒng)故障變壓器主保護變壓器主保護變壓器的主保護： 為滿足系統(tǒng)穩(wěn)定和設(shè)備安全要求，能以最快速度有選擇的切除被線路保護設(shè)備和線路故障的保護。主保護包括： 差動保護、瓦斯保護、差流速斷保護1、差動保護 它用以保護變壓器內(nèi)部、套管及引出線上的各種短路故障，為實現(xiàn)這一保護，需要在變壓器兩側(cè)裝設(shè)電流互感器TA1和TA2，并按環(huán)流法連接。保證在正常負荷情況下或外部短路故障時，通過繼電器的電流為兩側(cè)電流差，當(dāng)保護范圍內(nèi)發(fā)生故障時，通過繼電器的

4、電流為兩側(cè)電流之和。保護動作瞬時斷開兩側(cè)的斷路器QF1和QF2，保護的范圍為TA1和TA2之間一次回路各電器元件。 差動保護是保護兩端電流互感器之間的故障（即保護范圍在輸入的兩端CT之間的設(shè)備上），正常情況流進的電流和流出的電流在保護內(nèi)大小相等，方向相反，相位相同，兩者剛好抵消，差動電流等于零；故障時兩端電流向故障點流，在保護內(nèi)電流疊加，差動電流大于零。驅(qū)動保護出口繼電器動作，跳開兩側(cè)的斷路器，使故障設(shè)備斷開電源。 差流速斷保護主要是為了在變壓器差動內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重短路故障時快速切除變壓器，以確保變壓器的安全。為了保證裝置的正確動作，速斷電流的定值應(yīng)按以下原則選?。憾氵^變壓器空載投入或區(qū)外故障切除時

5、可能產(chǎn)生的最大勵磁涌流。躲過變壓器差動區(qū)外端部故障時穿越電流造成的最大不平衡電流。以上電流按基波值選取。 原理很簡單，即當(dāng)差動電流大于整定值，瞬時動作跳閘 差流速斷保護的原理很簡單，它其實就是差動保護，只是現(xiàn)在的差動保護為了防止因為空載合閘產(chǎn)生的勵磁涌流和外部故障時因為電流互感器飽和而發(fā)生保護誤動，而采取了二次諧波制動，以及差動保護啟動電流值隨著不平衡電流大小而改變的比率制動原理。差流速斷保護就是一個沒有采取制動措施，也不會根據(jù)不平衡電流大小而改變啟動值，只要故障電流達到它的整定值，它就動作?？梢园巡盍魉贁啾Ｗo看成是有差動保護范圍的電流速斷保護，其實它就是最原始的差動保護。 一般差動保護啟動值

6、不超過5A，而差流速斷保護為2040A。由于它不用判斷是否需要閉鎖保護啟動，所以它的動作時間比差動保護還快，而設(shè)置它的目的，就是要快速的切除故障，當(dāng)變換到電流互感器二次的值達到幾十安的時候，可以說肯定是內(nèi)部故障而且是很嚴(yán)重的故障，所以根本不用考慮是不是需要制動的問題了。 瓦斯保護，又稱為氣體繼電保護，是保護油浸式電力變壓器內(nèi)部故障的一種基本保護裝置。 瓦斯保護只能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的故障，而對變壓器外部端子上的故障情況則無法反應(yīng)。不能單獨作為變壓器的主保護，可與縱差動保護相互配合。瓦斯保護原理瓦斯保護原理 當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時產(chǎn)生大量氣體將聚集在瓦斯繼電器的上面，使油面下降，當(dāng)油面降低到一定

7、程度時，上浮筒下沉使水銀接點接通，發(fā)輕瓦斯動作信號。如果是嚴(yán)重故障時，油箱內(nèi)的壓力增大使油流沖擊擋板，擋板克服彈簧阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動使水銀接點閉合接通跳閘回路。 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生的氣體而動作，主要由瓦斯繼電器構(gòu)成，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘瓦斯瓦斯保護原理及構(gòu)成保護原理及構(gòu)成瓦斯保護的主瓦斯保護的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯繼電器，它安繼電器，它安裝在變壓器的裝在變壓器的油箱和油枕之油箱和油枕之間的連接管道間的連接管道中。中。瓦斯繼電器裝設(shè)在瓦斯繼電器裝設(shè)在變壓器油枕之間的聯(lián)通管上。變壓器油枕之間的聯(lián)通管上。變壓器安裝時應(yīng)取變壓器安裝時應(yīng)取1%1.5%的的傾斜度傾

8、斜度(使氣體能夠進入瓦斯繼電器和油枕）；聯(lián)通管對油箱使氣體能夠進入瓦斯繼電器和油枕）；聯(lián)通管對油箱的的油箱油箱與與頂蓋頂蓋也有也有2%4%的的傾斜度傾斜度(防止儲存氣體，同時保證瓦斯保護的可靠動作）。防止儲存氣體，同時保證瓦斯保護的可靠動作）。 瓦斯保護基本原理：瓦斯保護基本原理：正常運行時，氣體繼電器充滿油，開口杯浸在油內(nèi)，處于上浮位置，干簧觸點斷開。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，故障點局部發(fā)熱，引起附近的變壓器油膨脹，油內(nèi)溶解的空氣被逐出，形成氣泡上升，同時油和其他材料材料在電弧和放電等作用下電離產(chǎn)生氣體。當(dāng)故障輕微時，排除的氣體緩緩地上升而進入氣體繼電器，使油面下降，開口杯產(chǎn)生的支點為軸逆時針方向

9、的轉(zhuǎn)動，使干簧觸點接通，發(fā)出信號。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障嚴(yán)重時，產(chǎn)生強烈的氣體，使變壓器內(nèi)部壓力突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊擋板，擋板客服彈簧的阻力，帶動磁鐵向干簧觸點方向移動，使干簧觸點接通，作用于跳閘。 輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘(跳開變壓器兩側(cè)斷路器)。 在充油或變壓器修理后重新灌油時，為了防止誤動作，將重瓦斯切換至動作用于信號，一般約為兩、三天。在瓦斯繼電器試驗時也應(yīng)切換至信號。 注意：保護的出口中間繼電器必須是自保持中間繼電器KM，因為重瓦斯是靠油流的沖擊而動作的，油流的速度不恒定(即不穩(wěn)定)，且斷路器跳閘有它的固有動作時間，為了防止短時閉合造成動作不可靠。出口中

10、間繼電器KM 采用“自保持”回路。 瓦斯保護的運行瓦斯保護的接線變壓器為什么需要裝有瓦斯保護變壓器為什么需要裝有瓦斯保護 在電網(wǎng)的變壓器中，差動保護和瓦斯保護一起構(gòu)成變壓器的主保護，差動保護是用首末兩端的對比判斷故障然后動作的，保護的是變壓器的繞組、套管、到CT側(cè)，差動保護屬于電氣量保護。瓦斯保護是屬于非電氣量保護，裝在油箱和油枕之間，分過氣流和過油流，如果變壓器內(nèi)部發(fā)生短路，那么短路電流會分解變壓器油而產(chǎn)生氣體，讓瓦斯繼電器發(fā)出告警信號（輕瓦斯保護），短路嚴(yán)重的時候，氣溫很高，會讓油面上升，沖到瓦斯繼電器的動作位置，發(fā)出跳閘信號（重瓦斯保護），由于瓦斯保護可以保護到差動保護所保護不到的位置鐵

11、芯。所以差動和瓦斯一起構(gòu)成變壓器的主保護。差動、瓦斯特點分析l瓦斯保護的主要優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，靈敏性高，能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的各種故障。特別是能反應(yīng)輕微匝間短路。它也是油箱漏油或繞組、鐵芯燒毀的唯一保護。l差動保護能反應(yīng)油箱外（變壓器套管和引出線的）故障，抗外部振動干擾能力強。l瓦斯保護能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的任何故障，包括鐵芯過熱燒傷，油面降低，但差動保護對此無反應(yīng)。又如變壓器繞組產(chǎn)生少數(shù)線匝的匝間短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大，會造成局部繞組嚴(yán)重過熱，產(chǎn)生強烈的油流，向油枕方向沖擊，但表現(xiàn)在相電流上卻并不大，因此，差動保護沒有反應(yīng)，但瓦斯保護對此卻能靈敏地加以反應(yīng)。l差動保護與瓦斯保護在保護范圍上

12、有一定互補性，不能相互代替，一起作為變壓器的主保護。后備保護：主保護或開關(guān)拒動時，用來切除故障的保護。后備保護分為遠后備和近后備兩種。遠后備保護：當(dāng)主保護或開關(guān)拒動時，由相鄰電力設(shè)備或線路的保護來實現(xiàn)的后備保護。近后備保護：主保護拒動時，由本電力設(shè)備或線路的另一套保護來實現(xiàn)的后備保護。后備保護包括：過電流保護、相間阻抗保護、復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序電流保護、過負荷保護等。變壓器的后備保護變壓器的后備保護為反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備，變壓器應(yīng)裝設(shè)過電流保護。過電流保護既可作本級變壓器的近后備保護，又可作下級線路的遠后備保護。

13、 動作電流動作電流整定整定動作電流：躲過變壓器的最大負荷電流maxTLrerelopIKKI 可靠系數(shù)可靠系數(shù) ，DL取取1.21.3， 返回系數(shù)返回系數(shù) ，DL取取0.85。relKreK 最大負荷電流的計算：TNTLImmI1max（2 2）降壓變壓器）降壓變壓器 TNssTLIKImax 電動機自起動系數(shù)電動機自起動系數(shù)， 35kV取取1.52， 610 kV取取1.52.5。ssK（1 1）并列運行的）并列運行的m m臺變壓器，考慮切除一臺后臺變壓器，考慮切除一臺后 接線接線 只當(dāng)電流元件和電壓元件同時動作后，才能起動時間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時后，起動出口中間繼電器動作于跳閘。 動作電

14、流動作電流整定整定 低電壓元件的作用是保證在上述一臺變壓器突然切除或電動機自起動時不動作，因而電流元件的整定值就可以不再考慮可能出現(xiàn)的最大負荷電流，而是按大于變壓器的額定電流整定TNrerelopIKKI 動作動作電壓整定電壓整定 低電壓元件的起動值應(yīng)小于在正常運行情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，同時外部故障切除后，電動機自起動的過程中，它必須返回。根據(jù)運行經(jīng)驗，通常采用Uop=0.7UTNUTN變壓器的額定電壓。整定計算整定計算動作電流：低電壓繼電器動作電壓：負序電壓繼電器動作電壓：TNopUU70.TNopUU).(1200602TNrerelopIKKI 復(fù)壓是指相間電壓低或負序電壓

15、高，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路時，往往伴隨著電壓降低和電流增大的情況，為了防止系統(tǒng)正常時而電流保護誤動，因此我們在過流保護的基礎(chǔ)上加裝電壓閉鎖元件，這樣就構(gòu)成了復(fù)壓閉鎖過流保護。（1）當(dāng)發(fā)生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，同時負序電壓繼電器動作，其動斷觸點斷開，致使低電壓繼電器KV失壓，動斷觸點閉合，起動閉鎖中間繼電器KM。相電流繼電器通過KM常開觸點起動時間繼電器KT，經(jīng)整定延時起動信號和出口繼電器，將變壓器兩側(cè)斷路器斷開。（2）當(dāng)發(fā)生對稱短路時，由于短路初始瞬間也會出現(xiàn)短時的負序電壓，KVN也會動作，使KV失去電壓。當(dāng)負序電壓消失后，KVN返回，動斷觸點閉合，此時加于KV線圈上的電壓已是對稱短路時

16、的低電壓，只要該電壓小于低電壓繼電器的返回電壓KV不致于返回，而且KV的返回電壓是其起動電壓的Kre（大于1）倍，因此，電壓元件的靈敏度可提高Kre倍。復(fù)合電壓啟動的過流保護在對稱短路和不對稱短路時都有較高的靈敏度。 分級絕緣變壓器零序保護組成 由零序電壓保護、零序電流保護、間隙零序電流保護共同構(gòu)成分級絕緣變壓器零序保護原理 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生一點接地，中性點接地運行的變壓器由其零序電流保護動作于切除。若高壓母線上已沒有中性點接地運行的變壓器，而故障仍然存在時，中性點電位將升高，發(fā)生過電壓而導(dǎo)致放電間隙擊穿，此時中性點不接地運行的變壓器將由反應(yīng)間隙放電電流的零序電流保護瞬時動作于切除。如果中性點過電壓

17、值不足以使放電間隙擊穿，則可由零序電壓保護帶0.30.5S的延時將中性點不接地運行的變壓器切除。 過負荷一般情況下都是對稱的，因此只裝一相，延時動作于預(yù)告信號對雙繞組升壓變，裝于低壓側(cè)；對雙繞組降壓變，裝于高壓側(cè)。對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器應(yīng)裝于發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。對三側(cè)有電源的繞組升壓變壓器，二側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。對僅一側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相等，只裝于電源側(cè)：若三側(cè)繞組的容量不等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)。對兩側(cè)都有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)備側(cè)的過負荷保護。J 比后備保護大t以上，一般取910 秒。 可靠系數(shù)可靠系數(shù) ，取，取1.05， 返回系數(shù)返回系數(shù) ，取，取0.85。relKreKTNrerelopIKKI 動作電流動作電流整定整定 動作時限整定動作時限整定主要測量和啟動元件：變壓器溫度繼電器（油溫表）主要功能：1、根據(jù)變壓器溫度的變化控制變壓器冷卻器工作狀態(tài)。2、當(dāng)變壓器溫度較高時，發(fā)出報警或跳閘信號。溫度計主要結(jié)構(gòu)：溫包、PT100電阻、毛細管、波紋管、表頭、壓力式繼電器保護測量和啟動元件：變壓器壓力釋放閥動作原理： 壓力釋放閥可使變壓器在油箱