发电厂电气部分变压器保护设计

Title: 变压器保护设计

作者: 刘金帛电气102班201000307075

广西科技大学（筹）电气学院，广西柳州545006

摘要：变压器是电力系统中十分重要的供电设备。它的故障将对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，因此，为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范

围，必须根据变压器容量大小、电压等因素装设必要的、动作可靠的继电保护装置。本文就从一般火

力发电厂电气部分变压器的保护设计角度详细阐述了变压器保护的类别及设计特点。

关键词：变压器保护分类零序过电流

一、发电厂电气部分常见变压器故障及不正常运行状态

（一）发电厂电气部分常见变压器的故障类型主要有：

1、油箱内故障：包括绕组的接地短路、相间短路、匠间短路以及铁心的烧损等，这些故障将产生电弧，烧坏绕组绝缘及铁心，引起绝缘材料及变压器油的强烈气化，甚至造成油箱的爆炸。

2、油箱外的故障：主要是套管和引出线上发生接地短路、相间短路等。

（二）发电厂电气部分常见变压器的不正常运行状态

不正常运行状态主要有：

1、由于变压器外部相间短路引起的过电流和中性点过电压。

2、由于负荷超过额定容量而引起的过负荷。

3、由于漏油等原因而引起的油面降低。

二、发电厂电气部分变压器保护装置

鉴于以上故障类型和不正常运行状态，应装设下列保护装置：

（一）瓦斯保护

当在变压器内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护。反应变压器油箱内部故障和油面降低的保护，容量为800KVA及以上的油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。

一般瓦斯气体容积整定范围为250-300cm3，变压器容量在10000KVA以上时，一般正常整定值为250cm3，气体容积整定值是利用调节重锤的位置来改变的。重瓦斯保护动作的油流速度整定范围为0.6-1.5m/s，在整定流速时均以导油管中的流速为准，而不依据继电器处的流速。但是，在变压器外部故障时，由于穿越性故障电流的影响，在导油管中的流

速为准约为0.4-0.5m/s。因此，为发防止穿越性故障时瓦斯保护误动作，可将油流速度整定范围为1m/s。

（二）纵联差动保护

反应变压器绕组和引出线的相间短路的保护，对其中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路以及绕组匝间短路能起保护作用。且容量为6300KVA及以上的厂用工作变压器和并列运行的变压器、10000KVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器、以及2000KVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器应装设纵联差动保护。

三绕组变压器差动保护分析：（1）、为保证动作的选择性，保护装置的动作电流必须躲过外部短路时的最大不平衡电流和励磁电流为提高保护的灵敏度，大多数情况都采用制动特性的差动保护。（2）、变压器的接线组别不同，两侧的电流相位关系也不同，即使变压器两侧电流互感器的二次电流的大小相等，也会在差动回路中产生不平衡电流，为消除不平衡的影响，通常将变压器星形接线一侧电流互感器的二次绕组接成三角形，而将变压器角形接线一侧电流互感器的二次绕组接成星形，便将电流互感器二次电流的相位校正过来。（3）、由于电流互感器不能按需要选择，出现电流互感器的计算变比与实际变比不相符的问题，以致在差动回路中产生不平衡电流，所以可利用BCH型差动继电器中的平衡绕组来消除这种不平衡电流的影响。（4）、对于多绕组变压器，当采用BCH-2型差动保护不能满足灵敏度要求时，用BCH-1型。

（三）复合电压闭锁过电流保护

三绕组变压器过流保护分析

1、三绕组变压器当外部短路时，过流保护应保证有选择性的只断开直接供给故障点短路电流那一侧的断路器，从而使另外两侧绕组仍然可以继续工作。

2、在两侧电源的三绕组变压器上，应当在三侧都装设过电流保护，而且在动作时限最小的一侧加方向元件，以保证动作的选择性，在装设方向元件后，还应采取措施，保证在变压器内部故障时能起后备作用。

3、为提高保护的灵敏度，以及简化接线，装设复合电压起动的过流保护。

（四）零序过电流保护

在大接地电流系统，为防止母线和引线上的接地短路，在三侧都有电源而中性点接地的变压器上，一般装设零序过电流保护，作为相邻元件及变压器本身主保护的后备。

零序过电流保护的整定原则

1、零序电流保护的后备段在灵敏度上相配合：

2、与中性点不接地运行的变压器的零序电压元件在灵敏度上相配合。

（五）过负荷保护

对于400KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。保护接于一相电流上，延时作用于信号。

过负荷保护的动作电流，按躲过额定电流来整定：

I dz=K k/K f × Ie

式中：

Kk——可靠系数，取1.05

Kf——返回系数，取0.85

Ie——保护安装处的额定电流

（1）、高压侧装设过负荷保护

Idz=K k/K f×Ie=1.05/0.8 ×251=329.4A

Idz.j=Idz/n110=329.4/（600/5）=2.745

（2）中压侧装设过负荷保护

Idz=Kk/Kf ×Ie=1.05/0.85× 780=963.5A

Idz.j=Idz/n35=963.5/（1500/5）=3.212A

（3）低压侧装设过负荷保护

Idz=Kk/Kf × Ie=1.05/0.85 ×2749=3395.8A

Idz.j=Idz/n10.5=3395.8/（3000/5）=5.66A

保护分别设有单独的信号继电器和出口连片，以便根据需要投入或退出保护，并在保护动作后做出相应指示，使运行人员便于对故障进行分析和处理。

参考文献：

1、西北电力设计院、东北电力设计院.电力工程设计手册（2）上海：上海科学技术出版社.1981

2、四川联合大学范锡普编. 发电厂电气部分.北京：中国电力出版社.2000

3、熊信银主编，朱永利副主编．发电厂电气部分．北京：中国电力出版社，2004

4、姚春球编．发电厂电气部分．北京：中国电力出版社，2004