变压器保护的配置及应用池洁

变压器保护的配置及应用池洁
发布时间：2023-07-28T07:19:34.212Z 来源：《科技新时代》2023年9期作者：池洁[导读] 对变压器的故障，及保护的配置进行分析，保护包括差动保护、瓦斯保护、复压闭锁过流保护、阻抗保护、零序保护等。

大唐国际发电股份有限公司张家口发电分公司河北张家口市 075000摘要：对变压器的故障，及保护的配置进行分析，保护包括差动保护、瓦斯保护、复压闭锁过流保护、阻抗保护、零序保护等。

关键字：变压器保护配置主保护后备保护
0序言
在电力系统中，随着电力系统的容量不断增大，在如今的电力主设备上要求装设完善的、双重化的继电保护装置，以求对昂贵的设备做出保护。

变压器作为其中最重要的一类设施，有着不可替代的作用价值。

为了保证变压器在日常运行中更好的工作，本文会针对变压器故障、变压器保护配置策略进行大体上的综合性分析。

包括常见的保护配置策略和各保护的保护范围等。

1变压器的故障分类
变压器的故障可以根据故障点划分为内部故障和外部故障。

首先，内部故障指的是箱壳内部发生的故障，常见内部故障包括：线圈的相间短路、匝间短路、绕组与铁芯间的短路故障、单相接地故障、绕组断线故障等。

绕组相间短路，是变压器运行中常见的短路故障，相间短路是指端线与端线之间未经过负载而相连接所造成的电源短路。

相间短路发生时系统内只有正序，负序电流，无零序电流；绕组匝间短路，一种较为常见的变压器内部短路故障，大多发生在内部匝间绝缘破损的情况下。

大多是绕组制造、修理过程中存在缺陷以及在运行中绕组绝缘棒损坏，导致在运行中出现了绕组匝间短路故障；绕组与铁芯间短路，在运行中，绕组和铁芯之间绝缘出现问题，会导致绕组和铁芯之间存在发生短路故障的可能；绕组引线在外壳上单相接地与绕组间断线也属于内部故障范畴，亦会对设备的正常运行造成影响，对电力系统造成损害。

而外部故障同样不可忽视，外部故障大多指变压器外部引出线之间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障等。

这些故障也会导致变压器不正常运行。

例如引出线相间故障会导致线路与设备损坏的风险。

需要工作人员尽早切除、处理故障点。

2变压器的保护
如今随着继电保护专业的日益成熟，变压器的保护配置也日趋稳定。

变压器的主保护为差动保护、重瓦斯保护。

后备保护为复合电压闭锁过流保护、零序过流保护、过励磁保护等。

异常运行保护主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。

其中利用变压器的气、油、温度等非电气量组成的保护我们统称为非电量保护，作用于跳闸或发信。

例如重瓦斯保护、轻瓦斯保护、压力保护、油位保护、温度保护、冷却器全停保护等。

2.1差动保护
差动保护作为变压器的主保护之一，可以反映变压器油箱内部、套管和引出线的相间短路和接地短路故障一击绕组的匝间短路故障，其保护范围包括了内部故障以及外部故障。

变压器差动保护由于励磁电流、接线方式、和电流互感器误差等因素，其不平衡电流对比发电机差动保护来的更大。

因此，变压器差动保护要采取各种各样的措施来保证保护的稳定性。

在这些因素宗中，励磁电流内所含的量大部分为二次谐波，我们可以利用二次谐波制动来防止励磁涌流引起的误动。

一般二次谐波的制动比例整定值为15%-20%。

由于变压器通常采用的为YD型接线，两侧电流间有一定相位差，即使变压器两侧的电流互感器二次电流数值相等，也会在差动回路中引起不平衡电流。

为了消除此类不平衡电流对差动保护的影响，我们通常会用相位差补偿的方法。

相位差补偿可以通过将变压器星形连接的电流互感器二次侧接成三角形，变压器三角形接线侧二次侧接成星型来吧二次电流的相位校正过来。

而现在更多的方法则是通过新型微机保护的内部软件进行平衡计算来相位校正，这种方法更为方便快捷。

而电流互感器的误差引起的不平衡电流很难完全避免，所以我们可以适当增大保护的动作电流。

在避免了不平衡电流对保护的影响后，在正常运行时差动回路没有电流，一旦变压器出现故障引起差流，该保护就会迅速动作，切断故障点，保证设备安全。

2.2变压器瓦斯保护
变压器运行中的油箱内任何一种的故障中产生的短路电流、电弧都会使变压器油以及其他绝缘材料因受热而产生分解气体。

尤其是严重故障时，油会在短时间内产生大量气体，形成剧烈的油流和气流冲击油枕上部。

而我们根据这一特点而设计的保护就是瓦斯保护。

瓦斯保护中用到的一种非电气量的继电器叫气体继电器，我们一般习惯称为瓦斯继电器。

可以根据变压器内气体和油流的冲击或油面降低而动作。

瓦斯保护是变压器主保护，可以反映变压器各种内部故障与严重不正常运行。

瓦斯继电器一般安装于油箱与油枕之间的连接油管上。

瓦斯保护有灵敏度高、结构简单、动作快速的优点，缺点是难以反映变压器外部故障，故瓦斯保护不能作为变压器的唯一保护。

2.3复合电压闭锁过流保护
复合电压闭锁过流保护是相间短路的后背保护，其动作电流不必躲过自启动电流，所以其灵敏度高，而复压闭锁也令其不易误动，是大中型变压器常用的后备保护，尤其适用于发电厂备用变压器和高压常用变的保护。

保护中低电压整定值可按正常运行时可能出现的最低电压整定，例如0.9倍的额定电压。

保护汇总的负序电压整定值可按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定。

2.4零序过流保护
对于110KV及以上的中性点直接接地的电网连接降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，对外部接地短路引起的过电流，应该装设接地短路后备保护。

当发生接地短路主保护拒动时需要接地短路后备保护进行动作。

对于中性点直接接地的电网中，如果变压器中性点直接接地运行，对单相接地引起的过电流应装设零序过电流保护，保护安装于变压器中性点侧的电流互感器回路。

这样接线简单也避免了三相不平衡电流的影响。

2.5过负荷保护
在变压器的诸多保护中，过负荷保护也是一种常见的保护方式，可以对变压器运行中过负荷的情况进行有效控制。

如果变压器在运行中可能出现过负荷的情况，那么我们就有必要要加装过负荷保护，因为变压器在运行中都有其额定功率，一旦出现过负荷的运行情况，会有很大的可能性导致变压器设备受到损坏，进而波及整个电力系统的安全稳定运行。

由于在绝大多数的情况下，过负荷电流是三相对称的，所以过负荷保护可以只取一相电流。

保护可以根据是否有人值守而选择动作于跳闸或发信。

2.6过激磁保护
对于高压侧为330KV或以上的大型变压器，为了防止由于频率降低或者电压升高引起的变压器磁密过高而损坏变压器，应该在保护配置中加入过励磁保护。

保护应该具有定时限或者反时限特性并与过励磁特性相配合。

定时限保护由两段组成，低定值作用于发信，高定值作用于跳闸。

2.7其他非电量保护
在变压器保护配置之中，除了各类的电量保护方式外，非电量的保护的存在一样的不容忽略，非电量保护是对于电量保护的一种补充，在电量保护动作不及时或者拒动时发挥作用。

非电量保护分为信号非电量保护和跳闸非电量保护。

动作于信号的非电量保护有轻瓦斯保护、变压器温度保护、变压器油位保护、冷却器全停保护等。

作用于跳闸的有重瓦斯保护、压力释放保护，有些温度保护在达到一定定值后也可以设置为跳闸。

非电量保护定值设置一般由变压器厂家的要求和变压器运行规程进行整定。

3总结
变压器以及变压器配套的保护配置已经发展成熟，我们作为相关从业人员要在现有的电力系统知识上做好变压器保护配置的应用工作，为设备的安全运行打下坚实的基础。

参考文献：
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