继电保护-第7章变压器保护

第七章变压器保护

第一节概述

一、电力变压器的故障和继电保护的设置

变压器在电力系统中使用非常普遍而且占有十分重要的地位。如果变压器发生故障和处于不正常运行状态，将会给系统运行和安全供电带来严重的后果，所以有必要根据变压器的电压等级、容量和重要成度装设专用的继电保护装置。

变压器可能发生的故障一般分为变压器箱体内部故障和箱体外部故障两大类。箱体内部故障主要有：变压器绕组的相间短路、绕组内的层间或匝间短路，单相接地短路故障。这些故障对供用电系统及其设备会产生很大的危害，短路电流产生的电弧会破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，电弧还会使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，可能导致密闭的变压器油箱因气体迅速膨胀而爆炸。箱体外部故障主要是：引出线绝缘套管的故障，它可能引起引出线的相间短路或对变压器外壳的接地短路。由于变压器的故障，危及供用电系统的安全运行和供电的可靠性，所以应装设动作于跳闸的继电保护装置。

变压器的不正常运行状态有：外部短路或过负荷所引起的绕组中过电流、油面降低，电压升高等。长时间的不正常运行状态会使变压器的温度升高、绝缘老化、寿命缩短，甚至会引起故障，因此，应装设动作于信号或跳闸的继电保护装置：

二、继电保护的设置

根据以上情况分析，变压器一般应装设下列继电保护装置：

（1）瓦斯保护。变压器箱体内部故障的保护，即箱体内发生故障伴随油分解产生气体或变压器油面不论任何原因下降时，瓦斯保护动作。轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于变压器的断路器跳闸。瓦斯保护一般装设在容量为800千伏安及以上的变压器上。

（2）电流速断保护。变压器套管处及变压器箱体内部故障的保护，即变压器发生故障引起绕组电流突然增大时，电流速断保护动作。电流速断保护一般装设在容量为10000千伏安以下单台运行的变压器和容量在6300千伏安以下并列运行的变压器上，动作于变压器的断路器跳闸。

（3）纵联差动保护。变压器套管处及变压器箱体内部故障的保护，即变压器发生故障时，引起绕组电流变化，纵联差动保护动作。纵联差动保护一般装设在容量为10000千伏安以上

单台运行的变压器和容量在6300千伏安以上并列运行的变压器上，动作于变压器的断路器跳闸。

（4）过电流保护。变压器套管处及变压器箱体内部故障时作为瓦斯保护、电流速断保护（或纵联差动保护）的后备保护，即变压器发生故障引起绕组电流增大，或瓦斯保护、电流速断保护（或纵联差动保护）拒动时，过电流保护动作于变压器的断路器跳闸。

（5）过负荷保护。防止变压器对称过负荷的保护，即各种原因（如单台运行变压器在备用电源自动投入时）使变压器对称过负荷时，过负荷保护动作。过负荷保护一般装设在可能出现对称过负荷的变压器上，只接于某一相电流中并作用于信号。在无人值守的变电站，过负荷保护可动作于变压器的断路器跳闸。

（6）温度信号装置。为了监视变压器的上层油温不超过85 ℃，一般装设温度信号装置,当温度信号装置动作时，可发出信号或自动开起变压器冷却风扇。

第二节变压器的瓦斯保护

一、瓦斯保护的作用

油浸式变压器是利用变压器油作为绝缘和冷却介质的，变压器箱体内部故障时，短路电流产生的电弧或内部某些部件发热时，使绝缘材料和变压器油分解产生大量气体。利用这些气体轻而上升油面下降和气体存在压力的特点来动作的保护装置，称为瓦斯保护。

瓦斯保护在变压器箱体内部故障时，有着独特的、其它保护所不具备的优点，如绕组匝间短路和严重漏油。绕组匝间短路，将在短路的线匝内产生环流，使绕组和铁芯局部发热，绝缘老化甚至损坏，发展为各种严重的短路故障，这时变压器箱体外电路中因绕组匝间短路而产生的电流值不足以使其它保护动作，只有瓦斯保护能够灵敏动作发出信号或跳闸。所以变压器的瓦斯保护是不能被取代的变压器内部故障的主要保护装置，它和电流速断保护（或差动保护）相辅相成，共同作为变压器的主保护。瓦斯保护最主要的元件是瓦斯继电器。

二、瓦斯继电器

瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连通管道中，变压器箱体内部故障时，绝缘材料和变压器油受热产生的大量气体都要通过瓦斯继电器流向油枕。为了保证变压器故障时产生的气体无阻地通到油枕，防止空气泡积存在变压器顶盖下面，变压器安装时应有一些倾斜，使变压器顶盖沿油枕方向有1%～1.5%的升高坡度，由变压器到油枕有2%～4%的升高