浅谈电力变压器的保护设计_贾传圣
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２０１２ 年 ９ 月 ２５ 日 第 ２９ 卷 第 ５ 期
文 章 编 号 ：１００９－３６６４（２０１２）０５－００９３－０４
Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｓｅｐ．２５，２０１２，Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．５
运营探讨
浅谈电力变压器的保护设计
贾 传 圣 ，张 波 （江苏师范大学电气工程及其自动化学院，江苏 徐州 ２２１１１６）
摘要：电能作为当今社会的一种重要能源，它影响着国民经济的 发 展。 如 今 的 电 力 系 统 更 是 由 电 能 的 产 生、输 送、分
配包括用电等环节组成的一个复杂系统。而电力系统的发展对继电保护也提出了更高层次的要求。
变压器是电力系统中必不可少的设备，它的可靠性直接影响着系统的安全运行。由于变 压 器 的 重 要 性 及 其 自 身 的 昂
ＪＩＡ Ｃｈｕａｎ－ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｂｏ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｅｒｇｙ ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｔｏｄａｙ＇ｓ ｓｏｃｉｅｔｙ，ｉｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏ－ ｍｙ．Ｎｏｗ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ－ ｃｌｕｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ａｒｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｖａｌｕｅ，ｏｎｃｅ ｉｔ ｆａｉｌｓ ｏｒ ｂｅｅｎ ｄｅ－ ｓｔｒｏｙｅｄ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｔｈａｔ ｍａｙ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｂｎｏｒｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｆｏｒ１０ ０００ ｋＶＡ（３５ ｋＶ／１０ ｋＶ）Ｏｉｌ ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．
２ 变 压 器 的 主 要 故 障 类 型
收 稿 日 期 ：２０１２－０５－０４ 作者 简 介：贾 传 圣 （１９６２－），男，江 苏 徐 州 人，教 研 室 主 任，研 究 方 向 为 风 光 互 补 发 电 、电 力 电 子 与 电 气 传 动 ；
张 波 （１９８９－），男 ，江 苏 徐 州 人 ，研 究 方 向 为 主 变 的 保 护 设 计 。
３ 变 压 器 的 保 护 方 式
３．１ 瓦 斯 保 护 瓦斯保护又称气 体 继 电 器 保 护，是 保 护 油 浸 式 变
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压器内 部 故 障 的 一 种 基 本 的 保 护 装 置。 按 规 定 ８００ ｋＶＡ 及以上的一般油浸式 变 压 器 和 ４００ ｋＶＡ 以 上 的 车间内油浸式变压 器，均 应 装 设 瓦 斯 保 护。 瓦 斯 保 护 用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低， 其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器， 轻瓦斯动作于发出信号。 ３．２ 差 动 保 护
变压器的不正常 运 行 状 态 主 要 有：变 压 器 外 部 短 路引起的过电流、负 荷 长 时 间 超 过 额 定 容 量 引 起 的 过 负 荷 、风 扇 故 障 或 漏 油 等 原 因 引 起 冷 却 能 力 下 降 、变 压 器中性点电压升高或外部电压过高或频率降低引起的 过励磁。变压器处于 不 正 常 运 行 状 态 时，继 电 保 护 应 根 据 其 严 重 程 度 ，发 出 报 警 信 号 ，使 运 行 人 员 及 时 发 现 并 采 取 相 应 的 措 施 ，以 确 保 变 压 器 的 安 全 。 ２．２ 短 路 故 障
差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端 电流差值的变化构成 的 对 电 气 设 备 的 保 护 装 置，一 般 分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保 护属纵联差动保护，横 联 差 动 保 护 则 常 用 于 变 电 所 母 线等设备的 保 护。 其 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上 并 列 运 行 的变压器１０ ０００ ｋＶＡ 及 以 上 单 独 运 行 的 变 压 器，发 电厂厂用工作 变 压 器 和 工 业 企 业 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上并列运行的变压器 及 以 上 单 独 运 行 的 变 压 器，发 电 厂厂用工作变 压 器 和 工 业 企 业 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上 重 要 的 变 压 器 ，应 装 设 纵 差 保 护 。 ３．３ 相 间 短 路 的 后 备 保 护
贵价值，一旦它发生故障或遭到了破坏，其影响范围大，将造成 严 重 的 后 果，所 以 应 该 根 据 变 压 器 在 实 际 运 行 中 可 能 发 生
的各种故障及不正常工作状态装设必备和可靠地保护，以 提 高 电 力 系 统 安 全 经 济 的 运 行 水 平。 因 此，文 章 研 究 了 变 压 器
根据放电的能量 密 度 的 大 小，变 压 器 的 放 电 故 障 常 分 为 局 部 放 电 、火 花 放 电 和 高 能 量 放 电 三 种 类 型 。
放电对绝缘有两 种 破 坏 作 用：一 种 是 由 于 放 电 质 点 直 接 轰 击 绝 缘 ，使 局 部 绝 缘 受 到 破 坏 并 逐 步 扩 大 ，使 绝 缘 击 穿 。 另 一 种 是 放 电 产 生 的 热 、臭 氧 、氧 化 氮 等 活 性 气 体 的 化 学 作 用 ，使 局 部 绝 缘 受 到 腐 蚀 ，介 质 损 耗 增 大 ，最 后 导 致 热 击 穿 。
的 故 障 类 型 ，并 针 对 １０ ０００ ｋＶＡ（３５ ｋＶ／１０ ｋＶ）油 式 变 压 器 设 计 了 其 应 有 的 保 护 类 型 。
关 键 词 ：变 压 器 ；继 电 保 护 ；故 障
中 图 分 类 号 ：ＴＭ４０３．５
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｔｅｃｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
压器后备保护 来 说 ，由 于 变 压 器 结 构 型 式 多 样 ，运 行 环 境不尽相同 。 对 后 备 保 护 的 配 置 ，如 保 护 原 理 、动 作 方 向、分段跳闸方式、压板投／退控制以及模拟量和开关量 的引接方式等存在不同的应用要求。为了适应运行现 场的不同需要，目前的常用做法是，按典型方 式构成不 同型号的后备保护供用户选择，或根据用户实际需要进 行软、硬件的调整。而由于保护配置的复杂性往往容易 产生保护软件的不定型性问题，这不仅提高了研制和生 产成本，还有时因生产周期太短造成验证工作的不完整 性 ，如果考虑到 主 设 备 保 护 受 考 验 机 会 少 ，如 现 场 万 一 把关不严，其隐性错误一旦暴露就可能是误、拒动，造成 巨大损失。为此，研制开发具有良好适应性的通用型变 压器保护装置 ，对 降 低 开 发 和 维 护 成 本 ，提 高 保 护 装 置 的稳定性和可靠性具有十分重要的作用。
（１）短路电流引起绝缘过热故障。变压器突发短路 时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路 电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压 器承受短路电流能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘 材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。
（２）短路电动 力 引 起 绕 组 变 形 故 障。 变 压 器 受 短 路冲击时，如果短路 电 流 小，继 电 保 护 正 确 动 作，绕 组 变 形 将 是 轻 微 的 ；如 果 短 路 电 流 大 ，继 电 保 护 延 时 动 作 甚 至 拒 动 ，变 形 将 会 很 严 重 ，甚 至 造 成 绕 组 损 坏 。 如 果 不 及 时 检 修 ，恢 复 垫 块 位 置 ，紧 固 绕 组 的 压 钉 及 铁 轭 的 拉 板 、拉 杆 ，加 强 引 线 的 加 紧 力 ，在 多 次 短 路 冲 击 后 ，由 于累积效应也会使变压器损坏。因此诊断绕组变形程 度、制订合理的变压 器 检 修 周 期 是 提 高 变 压 器 抗 短 路 能力的一项重要措施。 ２．３ 放 电 故 障
变压器短路故障 主 要 指 变 压 器 出 口 短 路，以 及 内 部引线或绕组间对地 短 路、及 相 与 相 之 间 发 生 的 短 路 而导致的故障。
变压 器 出 口 短 路 主 要 包 括：三 相 短 路、两 相 短 路、 单相接地短路和两相接地短路等几种类型。出口短路 对变压器的影响主要包括两个方面。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｆａｕｌｔ
１ 概 述
（１）课 题 研 究 的 背 景 及 意 义 电力变压器是电力系统中极其重要的电气设备， 它在整个电 力 系 统 中 起 着 能 量 转 换 和 电 压 转 换 的 作 用。电力变压器能否 安 全 运 行，直 接 关 系 到 电 力 系 统 是否能连续稳定的工作。由于电力变压器的重要性及 其 本 身 的 重 要 价 值 ，一 旦 真 的 发 生 故 障 而 遭 到 破 坏 ，影 响范围大，破坏系统 的 正 常 运 行，将 造 成 严 重 后 果，在 经济上必然带来重大损失。电力变压器的保护装置大 约有瓦斯保护、纵联 差 动 保 护、温 度 保 护、相 间 短 路 的 后备保护等。 （２）国 内 外 发 展 状 况 随着变压器主保护的研究不断取得进展，变压器后 备保护的研究和应用也日益引起人们的重视。对于变
２．１ 电 力 变 压 器 故 障 类 型 和 不 正 常 运 行 状 态 ２．１．１ 变压器故障 可 以 分 为 油 箱 外 和 油 箱 内 两 种 故 障
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２０１２பைடு நூலகம்年 ５ 月 ２５ 日 第 ２９ 卷 第 ２ 期
Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｓｅｐ．２５，２０１２，Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．５
油箱外的故障，主 要 是 套 管 和 引 出 线 上 发 生 相 间 短路以及接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短 路 、接 地 短 路 、匝 间 短 路 以 及 铁 芯 的 烧 损 等 。 油 箱 内 故 障产生的电弧，不仅 会 损 坏 绕 组 的 绝 缘、烧 毁 铁 芯，而 且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气 体，有可能引起变 压 器 油 箱 的 爆 炸。 对 于 变 压 器 发 生 的 各 种 故 障 ，保 护 装 置 应 能 尽 快 地 将 变 压 器 切 除 。 ２．１．２ 变 压 器 的 不 正 常 运 行 状 态
文 章 编 号 ：１００９－３６６４（２０１２）０５－００９３－０４
Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｓｅｐ．２５，２０１２，Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．５
运营探讨
浅谈电力变压器的保护设计
贾 传 圣 ，张 波 （江苏师范大学电气工程及其自动化学院，江苏 徐州 ２２１１１６）
摘要：电能作为当今社会的一种重要能源，它影响着国民经济的 发 展。 如 今 的 电 力 系 统 更 是 由 电 能 的 产 生、输 送、分
配包括用电等环节组成的一个复杂系统。而电力系统的发展对继电保护也提出了更高层次的要求。
变压器是电力系统中必不可少的设备，它的可靠性直接影响着系统的安全运行。由于变 压 器 的 重 要 性 及 其 自 身 的 昂
ＪＩＡ Ｃｈｕａｎ－ｓｈｅｎｇ，ＺＨＡＮＧ Ｂｏ （Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ ａｎｄ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｕｚｈｏｕ ２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｅｎｅｒｇｙ ａｓ ａｎ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｅｎｅｒｇｙ ｓｏｕｒｃｅ ｆｏｒ ｔｏｄａｙ＇ｓ ｓｏｃｉｅｔｙ，ｉｔ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ｎａｔｉｏｎａｌ ｅｃｏｎｏ－ ｍｙ．Ｎｏｗ ｔｈｅ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ａ ｃｏｍｐｌｅｘ ｓｙｓｔｅｍ ｃｏｍｐｏｓｅｄ ｏｆ ｅｌｅｃｔｒｉｃ ｐｏｗｅｒ ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ，ｔｒａｎｓｐｏｒｔａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ－ ｃｌｕｄｉｎｇ ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ．Ａｔ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｔｉｍｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍｓ ａｒｅ ａｌｓｏ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ｈｉｇｈｅｒ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ ａｒｅ ｅｓｓｅｎｔｉａｌ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｉｎ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ｄｉｒｅｃｔｌｙ ａｆｆｅｃｔｓ ｔｈｅ ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｓａｆｅ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ．Ｂｅｃａｕｓｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｘｐｅｎｓｉｖｅ ｖａｌｕｅ，ｏｎｃｅ ｉｔ ｆａｉｌｓ ｏｒ ｂｅｅｎ ｄｅ－ ｓｔｒｏｙｅｄ ｗｉｌｌ ｃａｕｓｅ ｇｒｅａｔ ｉｎｆｌｕｅｎｃｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｃｅｓｓａｒｙ ａｎｄ ｒｅｌｉａｂｌｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｆａｕｌｔｓ ｏｆ ｔｈｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ ｔｈａｔ ｍａｙ ｏｃｃｕｒ ｉｎ ｔｈｅ ａｃｔｕａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ａｎｄ ａｂｎｏｒｍａｌ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ，ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｌｅｖｅｌ ｏｆ ｓａｆｅ ａｎｄ ｅｃｏｎｏｍｉｃ ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｐｏｗｅｒ ｓｙｓｔｅｍ．Ｔｈｉｓ ａｒｔｉｃｌｅ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｈｅ ｆａｉｌｕｒｅ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ，ａｎｄ ｄｅｓｉｇｎｓ ｔｈｅ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｔｙｐｅ ｆｏｒ１０ ０００ ｋＶＡ（３５ ｋＶ／１０ ｋＶ）Ｏｉｌ ｔｙｐｅ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒｓ．
２ 变 压 器 的 主 要 故 障 类 型
收 稿 日 期 ：２０１２－０５－０４ 作者 简 介：贾 传 圣 （１９６２－），男，江 苏 徐 州 人，教 研 室 主 任，研 究 方 向 为 风 光 互 补 发 电 、电 力 电 子 与 电 气 传 动 ；
张 波 （１９８９－），男 ，江 苏 徐 州 人 ，研 究 方 向 为 主 变 的 保 护 设 计 。
３ 变 压 器 的 保 护 方 式
３．１ 瓦 斯 保 护 瓦斯保护又称气 体 继 电 器 保 护，是 保 护 油 浸 式 变
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压器内 部 故 障 的 一 种 基 本 的 保 护 装 置。 按 规 定 ８００ ｋＶＡ 及以上的一般油浸式 变 压 器 和 ４００ ｋＶＡ 以 上 的 车间内油浸式变压 器，均 应 装 设 瓦 斯 保 护。 瓦 斯 保 护 用来反映变压器油箱内部的短路故障以及油面降低， 其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器， 轻瓦斯动作于发出信号。 ３．２ 差 动 保 护
变压器的不正常 运 行 状 态 主 要 有：变 压 器 外 部 短 路引起的过电流、负 荷 长 时 间 超 过 额 定 容 量 引 起 的 过 负 荷 、风 扇 故 障 或 漏 油 等 原 因 引 起 冷 却 能 力 下 降 、变 压 器中性点电压升高或外部电压过高或频率降低引起的 过励磁。变压器处于 不 正 常 运 行 状 态 时，继 电 保 护 应 根 据 其 严 重 程 度 ，发 出 报 警 信 号 ，使 运 行 人 员 及 时 发 现 并 采 取 相 应 的 措 施 ，以 确 保 变 压 器 的 安 全 。 ２．２ 短 路 故 障
差动保护是一种依据被保护电气设备进出线两端 电流差值的变化构成 的 对 电 气 设 备 的 保 护 装 置，一 般 分为纵联差动保护和横联差动保护。变压器的差动保 护属纵联差动保护，横 联 差 动 保 护 则 常 用 于 变 电 所 母 线等设备的 保 护。 其 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上 并 列 运 行 的变压器１０ ０００ ｋＶＡ 及 以 上 单 独 运 行 的 变 压 器，发 电厂厂用工作 变 压 器 和 工 业 企 业 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上并列运行的变压器 及 以 上 单 独 运 行 的 变 压 器，发 电 厂厂用工作变 压 器 和 工 业 企 业 中 ６ ３００ ｋＶＡ 及 以 上 重 要 的 变 压 器 ，应 装 设 纵 差 保 护 。 ３．３ 相 间 短 路 的 后 备 保 护
贵价值，一旦它发生故障或遭到了破坏，其影响范围大，将造成 严 重 的 后 果，所 以 应 该 根 据 变 压 器 在 实 际 运 行 中 可 能 发 生
的各种故障及不正常工作状态装设必备和可靠地保护，以 提 高 电 力 系 统 安 全 经 济 的 运 行 水 平。 因 此，文 章 研 究 了 变 压 器
根据放电的能量 密 度 的 大 小，变 压 器 的 放 电 故 障 常 分 为 局 部 放 电 、火 花 放 电 和 高 能 量 放 电 三 种 类 型 。
放电对绝缘有两 种 破 坏 作 用：一 种 是 由 于 放 电 质 点 直 接 轰 击 绝 缘 ，使 局 部 绝 缘 受 到 破 坏 并 逐 步 扩 大 ，使 绝 缘 击 穿 。 另 一 种 是 放 电 产 生 的 热 、臭 氧 、氧 化 氮 等 活 性 气 体 的 化 学 作 用 ，使 局 部 绝 缘 受 到 腐 蚀 ，介 质 损 耗 增 大 ，最 后 导 致 热 击 穿 。
的 故 障 类 型 ，并 针 对 １０ ０００ ｋＶＡ（３５ ｋＶ／１０ ｋＶ）油 式 变 压 器 设 计 了 其 应 有 的 保 护 类 型 。
关 键 词 ：变 压 器 ；继 电 保 护 ；故 障
中 图 分 类 号 ：ＴＭ４０３．５
文 献 标 识 码 ：Ａ
Ｄｅｓｉｇｎ ｏｎ ｔｈｅ Ｐｒｏｔｅｃｉｏｎ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ
压器后备保护 来 说 ，由 于 变 压 器 结 构 型 式 多 样 ，运 行 环 境不尽相同 。 对 后 备 保 护 的 配 置 ，如 保 护 原 理 、动 作 方 向、分段跳闸方式、压板投／退控制以及模拟量和开关量 的引接方式等存在不同的应用要求。为了适应运行现 场的不同需要，目前的常用做法是，按典型方 式构成不 同型号的后备保护供用户选择，或根据用户实际需要进 行软、硬件的调整。而由于保护配置的复杂性往往容易 产生保护软件的不定型性问题，这不仅提高了研制和生 产成本，还有时因生产周期太短造成验证工作的不完整 性 ，如果考虑到 主 设 备 保 护 受 考 验 机 会 少 ，如 现 场 万 一 把关不严，其隐性错误一旦暴露就可能是误、拒动，造成 巨大损失。为此，研制开发具有良好适应性的通用型变 压器保护装置 ，对 降 低 开 发 和 维 护 成 本 ，提 高 保 护 装 置 的稳定性和可靠性具有十分重要的作用。
（１）短路电流引起绝缘过热故障。变压器突发短路 时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路 电流，它将产生很大的热量，使变压器严重发热。当变压 器承受短路电流能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘 材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故。
（２）短路电动 力 引 起 绕 组 变 形 故 障。 变 压 器 受 短 路冲击时，如果短路 电 流 小，继 电 保 护 正 确 动 作，绕 组 变 形 将 是 轻 微 的 ；如 果 短 路 电 流 大 ，继 电 保 护 延 时 动 作 甚 至 拒 动 ，变 形 将 会 很 严 重 ，甚 至 造 成 绕 组 损 坏 。 如 果 不 及 时 检 修 ，恢 复 垫 块 位 置 ，紧 固 绕 组 的 压 钉 及 铁 轭 的 拉 板 、拉 杆 ，加 强 引 线 的 加 紧 力 ，在 多 次 短 路 冲 击 后 ，由 于累积效应也会使变压器损坏。因此诊断绕组变形程 度、制订合理的变压 器 检 修 周 期 是 提 高 变 压 器 抗 短 路 能力的一项重要措施。 ２．３ 放 电 故 障
变压器短路故障 主 要 指 变 压 器 出 口 短 路，以 及 内 部引线或绕组间对地 短 路、及 相 与 相 之 间 发 生 的 短 路 而导致的故障。
变压 器 出 口 短 路 主 要 包 括：三 相 短 路、两 相 短 路、 单相接地短路和两相接地短路等几种类型。出口短路 对变压器的影响主要包括两个方面。
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｅｒ ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ；ｒｅｌａｙ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ；ｆａｕｌｔ
１ 概 述
（１）课 题 研 究 的 背 景 及 意 义 电力变压器是电力系统中极其重要的电气设备， 它在整个电 力 系 统 中 起 着 能 量 转 换 和 电 压 转 换 的 作 用。电力变压器能否 安 全 运 行，直 接 关 系 到 电 力 系 统 是否能连续稳定的工作。由于电力变压器的重要性及 其 本 身 的 重 要 价 值 ，一 旦 真 的 发 生 故 障 而 遭 到 破 坏 ，影 响范围大，破坏系统 的 正 常 运 行，将 造 成 严 重 后 果，在 经济上必然带来重大损失。电力变压器的保护装置大 约有瓦斯保护、纵联 差 动 保 护、温 度 保 护、相 间 短 路 的 后备保护等。 （２）国 内 外 发 展 状 况 随着变压器主保护的研究不断取得进展，变压器后 备保护的研究和应用也日益引起人们的重视。对于变
２．１ 电 力 变 压 器 故 障 类 型 和 不 正 常 运 行 状 态 ２．１．１ 变压器故障 可 以 分 为 油 箱 外 和 油 箱 内 两 种 故 障
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２０１２பைடு நூலகம்年 ５ 月 ２５ 日 第 ２９ 卷 第 ２ 期
Ｔｅｌｅｃｏｍ Ｐｏｗｅｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
Ｓｅｐ．２５，２０１２，Ｖｏｌ．２９ Ｎｏ．５
油箱外的故障，主 要 是 套 管 和 引 出 线 上 发 生 相 间 短路以及接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短 路 、接 地 短 路 、匝 间 短 路 以 及 铁 芯 的 烧 损 等 。 油 箱 内 故 障产生的电弧，不仅 会 损 坏 绕 组 的 绝 缘、烧 毁 铁 芯，而 且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气 体，有可能引起变 压 器 油 箱 的 爆 炸。 对 于 变 压 器 发 生 的 各 种 故 障 ，保 护 装 置 应 能 尽 快 地 将 变 压 器 切 除 。 ２．１．２ 变 压 器 的 不 正 常 运 行 状 态