变压器常见事故

变压器
异常及事故处理
主要内容
•变压器的故障种类及保护配置•变压器异常及事故处理
培训目标
•掌握变压器的保护配置及事故处理原则
变压器异常及事故处理
•1、常见故障类型
•2、不正常工作状态
•3、变压器的保护配置
•4、变压器异常及事故处理
•5、主变故障案例
变压器的常见故障类型•油箱内部故障
•油箱外部故障
•辅助设备故障
a 、变压器绕组
相间短路；
b 、变压器绕组
匝间短路；
c 、变压器绕组
接地短路；
d 、铁芯故障。

（1）油箱内部故障
变压器在运行中一经发生绝
缘击穿，就会造成绕组的短
路或接地故障。

内部故障的危害
•短路产生电弧烧坏线圈的绝缘和变压器的铁芯，甚至引起绝缘材料、冷却油强烈汽化，导致油箱爆炸，变压器着火。

a、绝缘套管的相间短路与接地短路；套管故障常见的是炸毁、闪络和漏油。

b
、引出线上发生的相间短路和接地短路。

（2）油箱外部故障
外部故障的危害
•变压器承受短路电流冲击，时间过长将引起油温升高，内压加大，造成喷油着火，或者机械损坏。

•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。

（3）辅助设备故障
•主要指冷却系统故障。

a、冷却器组故障
b、冷却器全停故障
变压器事故处理
•1、常见故障类型
•2、不正常工作状态
•3、变压器的保护配置•4、变压器异常及事故处理•5、主变故障案例
•6、运行注意点
变压器的不正常工作状态
（1）由于外部短路或过负荷引起的过电流；（2）油箱漏油造成的油面降低；
（3）变压器中性点电压升高；
（4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁；对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。

发告警信号，或延时跳闸。

变压器事故处理
•1、常见故障类型
•2、不正常工作状态
•3、变压器的保护配置•4、变压器异常及事故处理•5、主变故障案例
•6、运行注意点
电力变压器是电力系统中的重要电气设备。

大容量变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响。

因此应根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。

在超高压网络中，由于大型变压器价格昂贵以及它在系统中的重要作用，其保护应按双重化配置，以确保变压器安全可靠地供电。

对变压器保护的基本要求
（1）在变压器发生故障时能将其与所有电源断开。

（2）在母线或其他与变压器相连的元件发生故障而故障元件本身断路器未能断开的情况下，能使变压器与故障部分分开。

（3）当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，能发出报警信号。

变压器保护配置
•防止油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。

•防止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。

•防止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）后备的过流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序过流保护）。

•防止大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。

•防止变压器对称过负荷的过负荷保护。

•防止变压器过励磁的过励磁保护。

•其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）
（1）主保护：主保护是为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性的切除被保护设备和线路故障的保护。

如差动保护、瓦斯保护等。

（2）后备保护：主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。

如零序电压、零序电流、复合电压闭锁电流保护等。

•后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。

1）远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；
2）近后备保护：则用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，减少保护拒绝动作的可能。

当一套保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。

同时装设开关失灵保护，以便当开关拒绝跳闸时起动它来切开同一变电所母线的高压开关，或遥切对侧开关。

变压器的主保护、后备保护、异常运行保护
（3）异常运行保护：是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。

变压器的异常运行保护主要有轻瓦斯保护、过励磁保护、变压器中性点间隙保护、温度、油位保护及冷却器全停保护等。

变压器主保护
变压器主保护包括重瓦斯保护、纵差保护或电流速断保护。

瓦斯保护分为轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）
适用范围：800kVA 及以上的电力变压器；带负荷调压的油浸式变压器的调压装置。

针对：油箱内的各种故障及油面降低。

整定：重瓦斯流速一般整定为0.6—1m/s ，强迫油循环的变压器整定为1.1—1.4m/s ，轻瓦斯的动作容积整定范围为200—300毫升范围内。

优点：油箱内部所有故障，灵敏性高。

缺点：不能反应油箱外部的故障。

本体瓦斯保护
有载瓦斯保护瓦斯保护
纵差保护
针对：绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。

保护范围：变压器各侧差动CT之间。

特点：瞬时动作切除故障
适用范围：对容量较大的变压器，如并列运行的6300kVA及以上、单独运行的10000kVA及以上的变压器，要设置差动保护装置。

电流速断保护
针对：绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。

保护范围：电流速断保护装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电器构成。

特点：瞬时动作切除故障
适用范围：对于2000—10000kVA及以下较小容量的变压器，如灵敏系数满足要求时，采用电流速断保护。

差动保护可以代替瓦斯保护吗？
变压器后备保护
变压器后备保护主要包括相间短路后备保护、接地短路后备保护、阻抗保护。

后备保护的作用：防止外部故障引起的变压
器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）
保护的后备，以及在可能条件下作为变压器内部
故障时主保护的后备。

相间短路的后备保护
相间后备保护用以防止变压器差动保护范围外相间短路引起变压器绕组的过电流，并作为变压器本身差动保护、瓦斯保护的后备和相邻元件保护的后备。

当变压器所连接母线未装设专用母线保护时也作为母线的保护。

相间后备保护可选用过电流保护、复合电压启
动的过电流保护以及负序过电流保护等
1. 过电流保护
动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定：
max .L a
r rel op I n K K I 需要分别考虑躲过并列运行的变压器切除一台时产生的过负荷电流，躲过电动机负荷的自起动电流等，动作时限和灵敏度需要与相邻元件的过电流保护相配合。

2. 复合电压启动的过电流保护
动作电流按按躲过变压器额定电流整定：N a r rel op I n K K I =复合电压指负序电压和低电压。

负序过电压继电器作为不对称故障的电压保护，而低电压继电器作为三相短路的电压保护。

负序电压过电压继电器的动作电压按躲过正常运行时出现的最大不平衡电压整定：Tv N op n U U )12.0~06.0(2.=
3. 负序过电流保护
负序电流保护灵敏度较高，但整定计算相对复杂，由于负序电流不反应三相对称短路，所以必须加装一套低电压启动的过电流保护来反应三相对称短路。

接地短路的后备保护
对110kV及以上中性点直接接地电网中的变压器，对外部接地短路引起的过电流，应装设零序保护，作为变压器主保护的后备和相邻元件接地故障的后备。

变压器零序保护的方式与变压器中性点运行方式有关。

1. 中性点直接接地变压器的零序电流保护
由两段式零序过电流保护构成，通常以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。

2. 中性点可能接地或不接地变压器的零序电流、电压保护
对于有多台变压器并列运行的情况，通常只有部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地。

当相邻母线或线路发生接地故障，故障元件保护拒动时，则中性点接地变压器的零序电流保护动作，将中性点接地变压器切除，此时中性点不接地变压器可能产生过电压。

1）全绝缘变压器
全绝缘变压器绕组各处的绝缘水平相同，在系统发生接地故障时，允许后断开中性点不接地运行的全绝缘变压器。

零序电流保护作为变压器中性点接地运行时的接地保护，零序电压保护作为变压器中性点不接地运行时的接地保护。

动作电压躲过部分中性点接地电网发生接地故障时，出现的最大零序电压，同时在发生接地故障且失去接地中性点时具有足够灵敏度。

一般取为 1.8Un
2）分级绝缘变压器
分级绝缘变压器绕组各处的绝缘水平不同，中性点绝缘水平较低，需装设放电间隙。

变压器间隙接地保护设置了间隙过流和零序过压保护，作用是保护中性点不接地变压器中性点的绝缘安全。

当电网发生接地故障且失去中性点时，放电间隙击穿，放电电流使间隙过流保护启动，迅速切除变压器；零序电压元件作为放电间隙拒动的后备。

变压器阻抗保护
•等同于线路的距离保护，保护方向指向变压器，通过切换，可以反映相间和接地故障。

本保护为变压器故障的后备保护，并对母线故障起后备保护作用。

变压器阻抗保护适用于500kV及以上的大型变压器。

过励磁保护
•当变压器在电压升高或频率下降时都将造成工作磁通密度增加，导致变压器的铁芯饱和，这种现象称为变压器的过励磁。

•危害：造成铁芯过热，严重时烧毁铁芯。

•变压器过励磁保护就是通过测量U/f之间的关系来监视过励磁的大小，当U/f的数值达到预定值时就延时发出信号，并使变压器跳闸。

保护运行规定
１．变压器投入运行前各种保护应按规定投入运行。

２．运行中的变压器差动保护与重瓦斯保护不允许同时退出。

其中之一退出时，允许变压器短时运行。

３．变压器差动保护的运行
（1）未进行向量检查的差动保护，在对主变充电时应投入跳闸。

（2）若变压器配有两套及以上差动保护，必要时只允许退出一套。

（3）遇下列情况之一时，差动保护应退出：
1) 发现差动回路差电压或差电流不合格时；
2) 装置发异常信号或装置故障时；
3) 差动保护任何一侧CT回路有工作时；
4) CT断线时；
5) 变压器开关进行旁代倒闸操作, 可能引起差动保护出现差流时。

6) 其它影响保护装置安全运行的情况发生时。

４.变压器瓦斯保护的运行
重瓦斯保护正常投跳闸，遇下列情况之一时改投信号：
1）进行注油和滤油时。

2）在变压器油循环回路上进行操作或更换设备，有可能造成保护误动时。

3）进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。

4）除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。

5）开、闭气体继电器连接管上的阀门时。

6）在气体保护及其二次回路上工作时。

7）对于充氮变压器，当油枕抽真空或补充氮气时。

8）其它影响保护装置安全运行的情况发生时。

变压器注油、滤油、充氮（抽真空）、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯保护投入跳闸。

５.变压器后备保护的运行
（1）变压器中性点接地运行时，应投入其零序过流保护并可靠退出其间隙零序过流保护；中性点不接地运行时，应投入其间隙零序过流保护及零序过电压保护，退出其零序过流保护。

当未装间隙零序过流保护的变压器不接地运行时，其零序过电压保护不得退出。

当该保护因故必须停用时，可先将该变压器中性点刀闸合上，再按有关规定断开已接地变压器中性点接地刀闸。

（2）发电厂或变电站母线上有两台及以上变压器同时运行时，对中性点不接地的变压器必须投入防止工频过电压的保护（间隙零序过流保护及零序过电压保护）。

（3）在检修变压器保护时，对设有联跳回路的变压器后备保护，应解除联跳回路的压板或联线。

变压器事故处理
•1、常见故障类型
•2、不正常工作状态
•3、变压器的保护配置•4、变压器异常及事故处理•5、主变故障案例
变压器冷却系统全停时的处理
《电力变压器运行规程》规定：
强油循环风冷变压器发生冷却器全停故障时，在额定容量的负荷下，允许运行时间为20分钟。

若运行时间达20分钟时，变压器的上层油温未达75℃时，允许继续运行至油温升到75℃，但时间最长不得超过1小时。

1.投入备用变压器或备用电源。

2.冷却器全停时间接近规定(20min)时，若无备用变压器或备用变压器不能带全部负荷时，如果上层油温未达75℃，可暂时解除冷却器全停跳闸回路的压板，继续处理问题，并严密注视上层油温变化。

冷却器全停跳闸回路中，有温度闭锁(75℃)接点的，不能解除其跳闸压板。

3.若变压器上层油温上升超过75℃时，或虽未超过75℃ ，但全停时间已达lh未能处理好，应转移负荷后，将故障变压器停止运行。