电力变压器保护 (2)

电力变压器继电保护电力变压器是电力系统中重要的电力设备之一，用于升降电压以及提供电力输送中途的电力支撑。

为了保护电力变压器运行安全，必须采用继电保护，它是电力系统中最重要的保护手段之一。

本文将介绍电力变压器继电保护的原理、类型、应用以及故障处理方法。

一、原理继电保护是指利用电气原理和电气器件，通过电气信号实现保护、控制、监视等功能的一种自动化保护措施。

在电力系统中，继电保护通过对电压、电流、功率、状态等参数进行监测和判断，实现对电气设备的保护。

电力变压器作为电力系统中的重要设备，需要采用多种继电保护手段进行保护。

电力变压器继电保护的原理主要有以下几个方面：1、过电流保护过电流保护是指当电力变压器发生短路、过负荷等故障时，通过对电流进行测量，对相应的故障进行保护。

通常采用电流互感器（CT）对电流进行测量，并通过电流保护装置实现对变压器的保护。

3、差动保护4、绝缘监测保护绝缘监测保护是指通过对电力变压器绝缘状态进行监测，判断绝缘状态的变化情况，实现对电力变压器的保护。

通常采用绝缘监测装置对电力变压器绝缘状态进行监测，并通过绝缘监测装置的报警信号实现对变压器的保护。

二、类型主保护是指继电保护中最基本、最重要的保护方式。

它是指对电力变压器主要运行参数进行监测和判断，如对电流、电压、功率等根据规定的保护定值进行测量和判断，从而实现对电力变压器的保护。

2、备用保护备用保护是指当主保护失效或不能正常工作时，采用备用保护来对变压器进行保护。

通常备用保护是由多个继电保护组成的，当主保护失效时，备用保护可以及时地发挥作用，对变压器进行保护。

三、应用电力变压器继电保护在电力系统中的应用非常广泛，主要是用于保护电力变压器运行的安全与稳定。

1、电力供应管理电力供应管理是电力系统中非常重要的一环，电力变压器作为输电的关键设备，必须要有可靠的继电保护装置，确保电力的稳定供应。

2、防止故障电力变压器继电保护主要用于防止电力变压器的短路、过负荷等故障，当发生故障时，继电保护可及时切断电力变压器，确保安全运行。

电力变压器的保护要求（1）对电力变压器的以下故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：1）绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；2）绕组的匝间短路；3）外部相间短路引起的过电流；4）中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；5）过负荷；6）油面降低；7）变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。

（2）0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。

（3）对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设相应的保护装置，并应符合以下规定：1）10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护。

6.3MVA及以下单独运行的重要变压器，亦可装设纵联差动保护。

2）10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护。

2MVA及以上的变压器，当电流速断灵敏系数不符合要求时，宜装设纵联差动保护。

3）0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下，线圈为三角一星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的过流保护。

4）本条规定的各项保护装置，应动作于断开变压器的各侧断路器。

（4）变压器的纵联差动保护应符合以下要求：1）应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。

2）差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。

如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。

但在63kV或110kV电压等级的终端变电所和分支变电所以及具有旁路母线的电气主接线，在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护可利用变压器套管内的电流互感器，引出线可不再采取快速切除故障的辅助措施。

（5）对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设相应的保护装置。

保护装置动作后，应带时限动作于跳闸。

电力变压器继电保护配置摘要：本文从差动保护、瓦斯保护、过电流保护、过负荷保护等方面介绍了变压器各种保护配置的原理及作用，最后针对具体变电站给出了变压器保护配置举例。

关键词：电力变压器；保护配置电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，同时也是非常贵重的元件，发生故障时将对供电可靠性及系统的正常运行带来严重后果，同时也会造成严重的经济损失。

因此，变压器具有合理的保护配置对变压器保护具有了非常重要的意义。

一、变压器保护的基本原理和作用（一）变压器的主保护变压器的主保护包括差动保护、瓦斯保护。

主保护是为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护设备和线路故障的保护。

1、差动保护（1）差动保护原理变压器差动保护是按照循环电流原理构成的,主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。

（2）差动保护特点从保护范围上来说，可以保护三侧开关CT（包括CT）至主变部分，可以反应保护范围内的接地、相间、匝间故障。

从动作特性上看，瞬时跳三侧开关 (0秒动作)。

2、瓦斯保护（1）瓦斯保护可以反应主变内部各种故障（包括接头过热、局部放电、铁芯故障等）的非电量主保护。

轻瓦斯保护动作于发信号，重瓦斯保护动作瞬时跳开各侧开关。

（2）瓦斯保护原理当变压器发生内部故障时产生大量的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油下降，当油面降低到一定程度时，上浮筒下沉使水银接点接通，发轻瓦斯动作信号。

如果是严重的故障时，油箱内的压力增大使油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动使水银接点闭合接通跳闸回路。

（3）瓦斯保护的特点瓦斯保护的范围是油箱内部的相间短路故障，绕组匝间、层间短期故障，绕组与铁芯与外壳间的短路故障，铁芯故障，油面下降或漏油和分接头接触不良等故障。

（二）变压器的后备保护后备保护是指当主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。

后备保护分为远后备和近后备两种。

远后备保护是指当主保护或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

变压器采用的保护方式大型变压器一般采用以下几种保护方式：（1）过电流保护保护外部相间短路，并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备保护。

（2）差动保护、电流速断保护保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路。

（3）瓦斯保护保护变压器内部短路和油面降低的故障。

（4）零序电流保护保护大接地电流系统的外部单相接地短路。

（5）过负荷保护保护对称过负荷，仅作用于信号。

电站主变一般装有以下保护:1、差动保护2、差流速断保护3、复压过流保护4、重瓦斯保护5、轻瓦斯保护6、压力释放保护7、零序保护 8、过激磁保护 9、温度高保护 10、冷却电源失电保护变压器一般采用的保护方式变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流、外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高等。

此外，大容量变压器，由于其额定工作磁通密度较高，工作磁密与电压频率比成正比例，在过电压或低频率下运行时，可能引起变压器的过励磁故障等。

针对以上情况，大型变压器一般采用以下几种保护方式：一、瓦斯保护：保护变压器内部短路和油面降低的故障。

二、差动保护、电流速断保护：保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路。

三、过电流保护：保护外部相间短路，并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备保护。

四、零序电流保护：保护大接地电流系统的外部单相接地短路。

五、过负荷保护：保护对称过负荷，仅作用于信号。

六、过励磁保护：保护变压器的过励磁不超过允许的限度。

第2章电力变压器的保护配置与整定计算重点：掌握变压器保护的配置原则和差动保护的整定计算，理解三绕组变压器后备保护及过负荷保护配置难点：变压器差动保护的整定计算能力培养要求：基本能对变压器的保护进行整定计算方法。

学时：6学时2.1 电力变压器保护配置的原则一、变压器的故障类型与特征变压器的故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。

变压器保护由于变压器的结构、运行、故障类型等与输电线路均有区别，故不能将线路保护直接应用于变压器。

为此，根据针对故障设置继电保护的原则，首先介绍变压器故障及特点、异常运行状态，引出相应配置的继电保护装置，然后介绍具体保护的构成、实现原理、特点等。

变压器故障和异常运行状态及保护一、变压器故障和异常运行状态电力变压器是电力系统中的重要设备，变压器发生故障将对供电可靠性和系统正常运行产生严重影响，并且故障后修复困难。

变压器故障分为油箱内故障和油箱外故障。

变压器油箱内故障包括绕组之间发生的相间短路、一相绕组中发生的匝间短路、绕组与铁芯或外壳之间发生的单相接地短路等；变压器油箱外故障包括引出线上发生的各种相间短路、引出线套管闪络或破碎时通过外壳发生的单相接地短路等。

由于变压器本身结构的特点，油箱内部发生故障是十分危险的，故障产生电弧将引起绝缘物质的剧烈气化，可能导致变压器外壳局部变形、甚至引起爆炸。

因此，变压器发生故障时，必须尽快将变压器从电力系统切除。

变压器异常运行包括过负荷、油箱漏油造成的油面降低、外部短路引起的过电流等。

变压器处于异常运行时，应发出信号。

二、变压器保护配置为了保证电力系统的安全运行，将故障和异常运行的影响限制在最小范围，根据继电保护有关规定，变压器应装设以下保护。

1、变压器主保护变压器主保护包括气体保护、纵差动保护或电流速断保护等。

(1)瓦斯保护(气体保护)。

变压器瓦斯保护也称为气体保护，用于反应变压器油箱内部的各种故障，以及变压器漏油造成的油面降低。

规程规定，对于容量在800kVA及以上的油浸式变压器、400kVA 及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。

(2)纵差动保护或电流速断保护。

用于反应变压器绕组、套管及引出线上的短路故障，根据变压器的容量大小，装没纵差动保护或电流速断保护，动作跳开变压器各侧断路器。

规程规定，对于容量在10000kVA以上单独运行变压器、容量在6300kVA以上并列运行变压器或企业中的重要变压器、容量在2000kVA以上且电流速断保护灵敏度不满足要求的变压器，应装设纵差动保护；对于容量在10000kVA以下的变压器，当过电流保护动作时间大于o.5s时，应装设电流速断保护。

电力变压器过流速断保护整定值计算电力变压器过流保护和速断保护的整定值计算是电力系统中非常重要的工作，它们可以有效保护变压器免受过流和短路等故障的损害，确保电力系统的正常运行。

下面将分别介绍电力变压器过流保护和速断保护的整定值计算方法。

过流保护是变压器故障保护中的一项重要措施，它的作用是在变压器绕组发生过流故障时，迅速切除故障部分，以防止故障扩大。

过流保护的整定值主要由故障电流和保护动作时间两个因素决定。

1.故障电流的计算故障电流是指故障时通过变压器绕组的电流，计算故障电流的方法有两种：短路电流法和负荷电流法。

（1）短路电流法：短路电流法是指根据系统短路容量和变压器短路阻抗，计算出变压器绕组故障时的电流。

根据变压器的额定容量和额定频率，可以推算出变压器的额定短路容量，并据此计算出过流保护的整定值。

（2）负荷电流法：负荷电流法是指根据现场负荷情况和变压器的额定容量，估算出变压器故障时的电流。

根据实际负荷情况，将负荷电流与变压器的额定容量进行比较，推算出过流保护的整定值。

2.动作时间的选择过流保护的整定值还需要根据保护动作时间来确定，一般情况下，保护动作时间由系统的谐波电压和过电流等影响因素确定。

根据实际情况，选择适当的保护动作时间，使过流保护能够及时响应故障并切除故障部分。

速断保护是指在发生变压器内部故障时，通过绝大部分区域的速断功能，将故障部分从系统中分离出去，以防止故障扩大和保护周围设备的安全运行。

速断保护的整定值计算主要由变压器的额定容量和额定短路阻抗两个因素决定。

1.故障电流的计算故障电流的计算方法同过流保护中的短路电流法或负荷电流法。

2.故障电流消失时间的选择实际情况中，故障电流的消失时间是根据现场实际电路情况和系统的特性来选择的。

通常，选择故障电流消失时间较长的速断保护整定值。

综上所述，电力变压器过流保护和速断保护的整定值计算是根据变压器的额定容量、额定短路阻抗和实际负荷情况来确定的。

选定合适的整定值对于保护变压器和电力系统的安全稳定运行具有重要意义。