保护装置-第五章-电力变压器的保护

电力变压器的保护

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11-3

WSJ：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

≥2

5、灵敏系数：K

lm

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——J I =1I -2I =0 （理论值）

=bp I （实际值） 内部故障——J I =1I +2I （双端供电） =1I （单端供电）

6、特点：保护具有绝对选择性，无须延时

7、动作值：I dz >I bp 。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 +Φz

Φz ∝u （Φz 滞后u 900

）

若u =0瞬间投入变压器：Φz =-Φm Φs （剩磁）

Φfzq =Φm +Φs （逐渐衰减） ⇒Φmax =2Φm +Φs ⇒励磁涌流i L

（3）特点：变压器正常运行——励磁涌流i L ≤3~6%I e

空载合闸——励磁涌流i L ≥6~8 I e ⇒I bp ↑↑ （4）采取措施：↑I dz

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⇒I bp （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——n LH （Y ）=I eB （Δ）/5 Δ侧LH 变比——n LH （Δ）=3I eB （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