《电力系统继电保护实用技术问答(第二版)》第六章

第六章电力变压器保护

1．电力变压器的不正常工作状态和可能发生的故障有哪些?一般应装设哪些保护?

答：变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种。变压器内部故障系指变压器油箱里面发生的各种故障，其主要类型有：各相绕组之间发生的相间短路，单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等。变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳)短路，引出线之间发生的相间故障等。

变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置：

(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。

(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。

(3)防御变压器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)后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护、或负序过电流保护)。

(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

(5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。

(6)防御变压器过励磁的过励磁保护。

2．变压器差动保护的不平衡电流是怎样产生的(包括稳态和暂态情况下的不平衡电流)?

答：变压器差动保护的不平衡电流产生的原因如下。

1．稳态情况下的不平衡电流

(1)由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的不平衡电流。它必须满足电流互感器的10％误差曲线的要求。

(2)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。

(3)由于改变变压器调压分接头引起的不平衡电流。

2．暂态情况下的不平衡电流

(1)由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯饱和，误差增大而引起不平衡电流。

(2)变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。

3．变压器励磁涌流有哪些特点?目前差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪些?

答：励磁涌流有以下特点。

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(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时

间轴的一侧。

(2)包含有大量的高次谐波分量，并以二次谐波为主。

(3)励磁涌流波形之间出现间断，如图6-1所示。

防止励磁涌流影响的方法有：

(1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器。

(2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别，要求间断

角为

60～

65。

(3)利用二次谐波制动，制动比为15％～20％。

4．变压器比率制动的差动继电器制动线圈接法的原则是什么?

答：通常要求该保护装置在外部故障时具有可靠的选择性，流人保护的制动电流为最大；而在内部故障时，又有较高的灵敏度。因此，差动继电器制动线圈的接法原则一般为：

(1)变压器有电源侧电流互感器如接人制动线圈，则必须单独接人，不允许经多侧电流互感器并联后接人制动线圈。

(2)变压器无电源侧电流互感器必须接入制动线圈。

5．试述变压器瓦斯保护的基本工作原理。

答：瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效地反应变压器内部故障。

轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。

正常运行时，瓦斯继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部故障时，故障点局部发生高热，引起附近的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时，排出的瓦斯缓慢地上升而进入瓦斯继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。

当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。

6．为什么差动保护不能代替瓦斯保护?

答：瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，如铁芯过热烧伤、油面降低等，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护没有反应，但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应，这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。

7，画出Y，d11接线变压器差动保护的三相原理接线图(标出电流互感器的极性)。

答：Y，d11接线变压器差动保护的三相原理接线图，如图6-2所示。

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8．画出YN.yn.d11(Y 0／Y 0／△-12-11)组变压器差动保护接线图，并进行相量分析： 答：YN.yn.d11组变压器差动保护接线如图6-3(a)所示。 其电流互感器二次线电流，高压侧为

Y

Y Y '-'=b a a I I I

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Y

Y Y Y

Y Y '-'='-'=a c c c b b I I I I I I

中压侧为

1

1

1

111111Y Y Y Y Y Y Y Y Y '-'='-'='-'=a c c c b b b a a I I I

I I I I I I 低压侧为

∆a I 、∆b I 、∆c I 与一次线电流同相，正常时流入A 相差动线圈的电流为 0)(1=+-∆

Y Y a a a I I I 流人B 相和C 相差动线圈的电流也同样为零。

9．试绘制用于中性点直接接地的Y ，d5接线的三相变压器三相三继电器式差动保护交流 回路的原理图(图中标明极性)。

答：设丫侧三相端子为A 、B 、C ，△侧三相端子为a 、b 、c 。三相三继电器式的差动保护