电力变压器的保护

电力变压器的保护默认分类2008-09-26 15:06:24 阅读239 评论0 字号：大中小订阅第一节电力变压器的故障类型和保护措施一、故障1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等二、不正常运行情况1、油箱渗漏造成油面降低2、外部短路引起的过电流3、过负荷三、变压器应设置的保护1、瓦斯保护（800KVA以上）：重瓦斯（故障）轻瓦斯（不正常运行）反映油箱内部故障和油面降低2、纵联差动保护或电流速断保护（故障）1000KVA及以上（并联运行：6300KVA以上）纵联差动2000KVA以上，电流速断灵敏度不够作为引出线、套管及油箱内故障主保护3、过电流保护（故障）外部短路及内部短路的后备保护4、过负荷保护（不正常运行）反映对称过负荷5、接地保护（故障）110KV及以上大接地电流系统变压器——零序电流保护外部接地短路引起B过流内部接地短路的后备保护6、温度保护（不正常运行）上层油温监视，自动启动冷却风扇第二节瓦斯保护一、原理：1、适用：800KVA及以上油浸式变压器反映变压器油箱内部故障的主要保护2、原理：故障→气体发挥→流向油枕3、构成：瓦斯继电器二、瓦斯继电器1、作用：反映于气体的继电器2、安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（2~4%）：油箱→油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（1~1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处3、结构：浮筒式（已淘汰）——空心浮筒渗油，水银接点抗震性差浮筒挡板式开口杯挡板式（1）浮筒挡板式结构：上部——密封空心浮筒下部——金属挡板水银接点（可绕轴转动）原理：a、正常运行：浮筒浮起挡板下降（重力作用）→水银接点断开b、轻微故障：气体上升漏油层→油面下降→浮筒下转→水银接点动作，发信号轻瓦斯c、严重故障：油流、气流→冲击挡板→水银接点动作→DL跳闸，且发信号重瓦斯放气阀作用：a、初次运行或换油→油中气体可能导致轻瓦斯误动作可将继电器顶部放气阀打开，放气b、故障发生后，可通过放气阀收集瓦斯气体，分析其成分，便于故障分析特点：浮筒长时间浸泡在油中会向内渗油，水银接点抗震性差（2）浮筒挡板式结构：上部——开口杯下部——金属挡板上附磁铁（可绕轴转动）干簧接点（两对）原理：a、正常运行：开口杯上浮挡板下降（重力作用）→磁铁远离干簧接点，不动作b、轻微故障：气体上升漏油层→油面下降→开口杯下转→干簧接点动作，发信号轻瓦斯c、严重故障：油流、气流→冲击挡板→干簧接点动作→DL跳闸，且发信号重瓦斯特点：抗震性能好三、接线P182图11-3WSJ：瓦斯继电器BCJ：带自保持电流线圈（DZB-100，250或220系列）保证动作可靠QP：试验用四、特点只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障，不动作第三节变压器的电流速断保护一、原理接线1、适用：2000KVA以下变压器反映变压器电源侧引出线、套管及绕组的相间短路与重瓦斯保护配合作为主保护2、安装：主电源侧3、缺点：只可切除变压器电源侧及油箱内部发生的各种故障负荷侧套管及引出线相间短路保护不到，只能由后备保护动作 4、整定原则：避开负荷侧母线短路最大短路电流；避开励磁涌流5、灵敏系数：Klm≥2否则，应装设纵联差动保护6、原理接线：中性点不接地——两相式不完全星形接线中性点接地——三相式完全星形接线由P183图11-4画出展开图BCJ：带自保持电流线圈防止LJ接点接触不可靠二、原理简述复习提问：1、变压器应设置的保护装置、各自保护范围2、瓦斯继电器的作用、安装、结构型式、工作原理3、瓦斯保护接线图特点，重瓦斯、轻瓦斯保护区别4、变压器电流速断保护的运用、安装、特点、原理接线图第四节变压器的纵联差动保护一、差动保护工作原理1、适用：2000KVA及以上变压器保护变压器绕组内部故障及其引出线的相间短路与重瓦斯配合作为主保护2、方式：环流法均压法（少用）3、环流法：比较流过被保护元件两端电流4、接线：P210图6-5被保护元件两端安装变比不同的LH；同一相LH二次线圈反极性串联；LJ并接于两LH连线间5、原理：正常或外部短路—— = - =0 （理论值）= （实际值）内部故障—— = + （双端供电）= （单端供电）6、特点：保护具有绝对选择性，无须延时7、动作值：Idz>Ibp。

zd（外部短路时的最大不平衡电流）二、变压器差动保护的特点（不平衡电流产生的因素及其防止措施）1、励磁涌流的影响（1）励磁涌流：变压器空载合闸（副边开路，原边投入电网称空载合闸）时的暂态励磁电流只存在变压器电源侧（2）产生原因：Φt=Φfzq+ΦzΦz ∝（Φz滞后900）若=0瞬间投入变压器：Φz=-ΦmΦs（剩磁）Φfzq=Φm+Φs（逐渐衰减）Φmax=2Φm+Φs励磁涌流iL（3）特点：变压器正常运行——励磁涌流iL≤3~6%Ie空载合闸——励磁涌流iL≥6~8 Ie Ibp↑↑（4）采取措施：↑Idz或采用具有速饱和变流器的BCH型差动继电器（对非周期分量传变不良）2、变压器接线组别的影响（1）原因：变压器接线形式Y/Δ-11原、副边电流相位差300 Ibp（2）采取措施：Y侧LH接成Δ相位补偿Δ侧LH接成Y接线图及相量图见P189（3）变比选择：Y接LH变比——nLH（Y）=IeB（Δ）/5Δ侧LH变比——nLH（Δ）= IeB（Y）/5实际上选一个接近和稍大于计算值的标准变比3、LH实际变比和计算变比不同时的影响（1）原因：例：一台31.5MVA，两侧电压分别为10.5KV（Δ）和115KV（Y），Y/Δ-11接线的变压器两侧额定电流：I1e=31.5MVA/ *10.5KV=1730AI2e=31.5MVA/ *115KV=158A选择LH变比：低压侧nL1=2000/5=400高压侧nL2= *158/5≈300/5=60两臂电流：i1=1730/400=4.32Ai2= *158/60=4.55A不平衡电流:Ibp=i2-i1=4.55-4.32=0.23A（2）采取措施：BCH型差动继电器的平衡绕组Wph予以消除Wph接于保护臂电流小的一侧接线应注意极性，且i1Wph=（i2-i1）Wcd见P188图11-74、两侧LH型号不同而产生不平衡电流（1）原因：高压侧——套管式LH低压侧——线圈式LH（2）采取措施：a、采取Ktx提高保护动作电流同型——Ktx=0.5不同型——Ktx=1b、按10%误差的要求选择两侧LH（即按此误差而形成的Iph≤10%I1（一次电流））5、变压器分接头改变的影响（1）原因：分接头变→变比改变→Iph（2）采取措施：引入相对误差系数提高Idz复习提问：1、差动保护的工作原理2、变压器差动保护接线不平衡电流产生的原因及相应措施三、采用BCH-2型继电器的差动保护1、组成：带短路线圈的速饱和变流器；执行元件——DL-11/0.2型LJ其中：中间柱（截面大一倍）——Wcd、Wph1、Wph2、匝数由抽头速饱和变流器结构左边柱——（与绕向相同）位置整定（三铁芯柱型）右边柱——W22、速饱和变流器工作原理（1）区内故障：idl（非周期分量衰减快）→周期分量大→Δ ↑（磁感应强度变化量）→e2↑（感应电势）→i2↑继电器灵敏动作（2）区外故障或励磁涌流：ibp→非周期分量大→直流助磁（铁芯饱和）→周期分量引起Δ ↓→e2↓→i2↓继电器不动作（3）结论：速饱和变流器的直流助磁作用可以有效地躲开外部短路时的非周期分量和励磁涌流3、各线圈的作用1）短路电圈的作用（1）作用：消除ibp中非周期分量的影响（2）区内故障：原理：idl（非周期分量衰减快）Icd∝idl→φcd→Ed→Id→ （去磁）→ （助磁）设：/ =2且B柱铁芯截面比A、C柱大一倍（RAC= RBC ）=结论：区内故障、不影响继电器的动作（3）区外故障、励磁涌流原理：ibp（非周期分量大）Icd∝ibp→铁芯迅速饱和→R（磁阻）↑→漏磁↑（助磁）磁路长→漏磁更大→助磁作用减少更多（去磁）磁路短→漏磁稍小→去磁作用减少稍小C柱总磁通减少e2↓→i2↓继电器难以动作结论：继电器可可靠躲过外部短路产生的暂态不平衡电流的冲击和变压器空载投入时的励磁涌流（4）优点：a、Wcd流过周期分量，短路线圈（、）不影响继电器的动作安匝数；Wcd流过非周期分量，短路线圈（、）使继电器难以动作b、保持/ =2 、匝数↑（、差别↑）→直流助磁↑→动作电流↑c、/ ↓ 去磁↑→动作安匝↑（5）缺点：只适用对主保护动作快速性要求不很高的中小型变压器差动保护（区内故障时idl非周期分量的影响）2）平衡线圈的作用一、保护作用区外故障：过电流保护——远后备区内故障：近后备二、安装地点一般装于电源侧动作于跳两侧DL，或按先后秩序跳闸。

三、种类过电流保护（降压变压器）Idz1——灵敏度低带低电压起动的过电流保护Idz2复合电压起动的过电流保护Idz3 灵敏度高Idz1> Idz2 > Idz3Klm1< Klm2< Klm3（一）过电流保护特点：不带电压闭锁适用：降压变压器安装：电源侧接线：大接地电流系统——三相三继电器小接地电流系统——两相两继电器或两相三继电器（用于提高Y/Δ变压器后故障短路时保护灵敏度）P222图6-19动作电流：躲开B最大负荷电流（考虑Kzq）注意-可靠系数，取1.2~1.3-返回系数，取0.85动作结果：远后备——跳低压侧（降压变）DL或高压侧（升压变）DL近后备——跳两侧DL（二）低电压起动的过电流保护组成：1~3LJ——完全星形接线1~3YJ——相电压YZJ——电压回路断线监视原理过程：电压回路断线——YZJ发信号短路——跳1DL、2DLXJ发信号适用：双侧电源变压器或多台并列运行变压器特点：为提高保护装置灵敏度，可采用两套低电压继电器（高、低压侧线电压）→接线复杂整定：电流元件——躲开变压器额定电流（不考虑Kzq）电压元件——70%Ue。

x（保护安装侧额定线电压）时间元件——阶梯原则（三）复合电压起动的过电流保护1、负序电压继电器（反映不对称故障）DY-2型组成：负序电压滤过器FYG（利用负序分量反映故障）电压继电器DJ-131型其中：FYG组成——XA、XC、RA、RCRA= XARC= XC输入——Ua、Ub、Uc输出——Umn原理——输入正序电压：Umn=0 FYJ接点闭合输入负序电压：Umn=1.5 Uab FYJ接点断开2、原理接线P223图6-20正常：FYJ接点闭合，Uac高不动作对称短路：FYJ接点闭合，Uac↓↓（三相短路）动作不对称短路：FYJ接点断开，Uac=0 动作3、整定电流元件：躲开变压器Ie。