电力变压器的保护配置

技师专业论文

工种：配电工

题目：电力变压器的保护配置

作者：程红梅

身份证号：5

申报等级：配电工技师

单位：陕西龙门钢铁有限责任公司能源管控中心

日期：2013年9月1日

目录

第一章电力变压器的故障及不正常工作状态1

（一）变压器的故障1

（二）变压器的不正常运行状态2

第二章变压器的保护配置2

（一）瓦斯保护2

（二）纵差动保护和电流速断保护3

1纵差动保护4

（1）纵差动保护基本原理4

（2）变压器的纵差动保护5

2电流速断保护6

（三）外部相间短路和接地短路时的后备保护7 1变压器相间短路的后备保护7

（1）过电流保护7

（2）低电压启动的过电流保护8

2中性点接地变压器的接地保护9

（1）只有一台变压器的变电所9

（2）两台变压器并列运行的变电所10（四）过负荷保护10

（五）过励磁保护11

（六）其他非电量保护11

结论11

参考文献12

电力变压器的保护配置

作者：程红梅

论文摘要：

电力变压器是变电所中最关键的一次设备，其主要功能是将电力系统的电压升高或降低，以利于电能的合理输送、分配和使用。电力变压器是电力系统中的重要电器设备，而且其数量很多。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少，但在实际运行中，仍有可能发生备种类型的故障和异常运行情况，这会对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。再加上变压器的价格十分昂贵，所以，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好、工作可靠且具有较好的经济性的保护装置。本文主要介绍了电力变压器的几种继电保护。

主题词：变压器，瓦斯保护，纵差动保护，过负荷保护

前言：

随着企业的快速发展，供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全运行更是必不可少的条件。而合理可靠的保护配置是变压器安全运行的必备条件。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少，但在实际运行中，仍有可能发生备种类型的故障和异常运行情况，这会对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。

第一章电力变压器的故障及不正常工作状态（一）变压器的故障

变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。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。油箱内故障时产生的电弧，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。因此，当变压器发生各种故障时，保护装置应能尽快的将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式，而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。

（二）变压器的不正常运行状态

变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路和过负荷引起的过电流；中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。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，发出告警信号，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。

第二章变压器的保护配置

电力变压器油箱内故障时，除了变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。因此，变压器的保护分电量保护和非电量保护两种。非电量保护装设在变压器内部。线路保护中采用的许多保护如过流保护、纵差动保护等在变压器的电量保护中都有应用，但在配置上有区别。

根据规程规定，变压器一般应装设下列保护：

（一）瓦斯保护

规程规定对于容量为800kV·A及以上的油浸式变压器和400kV·A及以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。

瓦斯保护是反应油浸式变压器内部故障的一种保护装置。当油浸式变压器油箱内部发生故障时，在故障电流和电弧的作用下，变压器油和其他绝缘材料会受

热而分解，产生气体，这些气体从油箱流向油枕的上部，故障越严重，产生的气体就越多，流向油枕的气流速度也越快，利用这种气体来动作的保护装置，称为瓦斯保护。

瓦斯保护的主要元件是气体继电器，它安装在油箱与油枕之间的连接管道上。气体继电器是变压器的一种保护用组件，当变压器内部有故障，而使油分解产生气体或造成油流冲击时，继电器的触点动作，给出信号或者使断路器跳闸，使变压器退出运行。为了不妨碍气体的流通，通往继电器的连接管道应有2%~4%的坡度。以开口杯挡板式气体继电器为例：正常运行时，上、下开口杯都浸在油中，上、下触点均断开。当油箱内部发生轻微故障时，少量的气体上升后逐渐聚集在继电器的上部，迫使油面下降，使上开口杯漏出油面。由于浮力减少，在重力作用下开口杯顺时针方向转动，使上触点闭合发出“轻瓦斯”保护动作信号。当油箱内部发生严重故障时，大量气体和油流直接冲击挡板，使下开口杯顺时针方向转动，带动下触点闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯”保护动作。当变压器出现严重漏油而使油面逐渐降低时，首先是上开口杯露出油面，发出报警信号，然后下开口杯露出油面，发出跳闸脉冲。上触点表示“轻瓦斯动作”，动作后经延时发出报警信号。下触点表示“重瓦斯动作”，动作后启动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定性可能造成触点的抖动，此时为使断路器能可靠跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。此外，为防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片将跳闸回路切换到信号回路。

瓦斯保护的主要优点是动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障（如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等）。其缺点是不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障（如变压器绝缘子闪络等）。因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，需要与纵联差动保护相互配合、相互补充，才能够实现快速而灵敏的切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。

（二）纵差动保护和电流速断保护

对于容量为6300kV·A及以上的变压器，以及发电厂厂用变压器和并列运行