1、電力變壓器保護基本知識第一節 變壓器一、總降66KV變壓器第二節 概 述一、變壓器的故障和異常運行方式 變壓器的內部故障可分為油箱內故障和油箱外故障兩類。內部：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。外部：套管和引出線上發生的相間短路和接地短路。 不正常的運行狀態：外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。（1）瓦斯保護 800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。瓦斯保護可反應變壓器油箱內部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側斷

2、路器，輕瓦斯保護動作于發出信號。二、變壓器保護的配置原則1、電力變壓器主保護（2）縱差保護或電流速斷保護 6300KVA及以上并列運行的變壓器，10000KVA及以上單獨運行的變壓器，發電廠廠用工作變壓器和工業企業中6300KVA及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。10000KVA及以下的電力變壓器，應裝設電流速斷保護。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護。 縱差保護或電流速斷保護：反應電力變壓器繞組、套管及引出線發生的短路故障。（1）對于外部相間短路引起的變壓器過電流2、電力變壓器的后備保護1）過電流保護。一般用于降壓變壓器，考慮事故狀態下可能

3、出現的過電流。2）復合電壓起動的過電流保護。一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器。3)負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護。一般用于大容量升壓變壓器或系統聯絡變壓器。4）阻抗保護。對于升壓變壓器或系統聯絡變壓器，當采用上述2）、3）的保護不能滿足靈敏性和選擇性的要求時。（2）對于外部接地短路引起的變壓器過電流1）對于中性點直接接地系統：應裝設零序電流保護；2）系統中部分變壓器中性點接地運行時，應裝設零序電流、電壓保護。 3）自耦變壓器和高、中壓側中性點抖直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，應裝設零序方向元件。（3）過負荷保護 400KVA以上的變壓器，當數臺并列運

4、行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，延時動作于發信號。（4）其他保護 高壓側電壓為500KV及以上的變壓器，因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流升高，應裝設變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內壓力升高，以及冷卻系統故障，應裝設相應的保護裝置。一 、 變壓器瓦斯保護的作用和動作原理 當變壓器油箱內部發生故障時，短路電流產生的電弧使變壓器油和其它絕緣材料分解，從而產生大量的可燃性氣體，人們將這種可燃性氣體統稱為瓦斯氣體。第二節 電力變壓器的瓦斯保護 瓦斯保護的主要元件是瓦斯繼電器，它裝在變壓器的油箱和油枕之間的聯通管上，瓦斯繼電器安裝示意圖以

5、及FJ-80型開口杯式瓦斯繼電器的結構示意圖如下圖所示：a )瓦斯繼電器在變壓器上的安裝 1-變壓器油箱 2-聯通管 3-瓦斯繼電器 4-油枕 b)FJa-80瓦斯繼電器的結構示意圖 1-容器 2-蓋 3-上油杯 4-永久磁鐵 5-上動觸點 6-上靜觸點 7-下油杯8-永久磁鐵 9-下動觸點 10-下靜觸點 11-支架 12-下油杯平衡錘 13-下油杯轉軸 14-擋板 15-上油杯平衡錘 16-上油杯轉軸 17-放氣閥 a)正常狀態 b)輕瓦斯動作 c)重瓦斯動作 d)嚴重漏油時 1、在變壓器正常運行時，瓦斯繼電器的容器內包括其中的上下開口油杯，都是充滿油的；而上下油杯因各自平衡錘的作用而升起

6、，如圖a所示。此時上下兩對觸點都是斷開的。 a)正常狀態 b)輕瓦斯動作 c)重瓦斯動作 d)嚴重漏油時 2、當變壓器油箱內部發生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起，進入瓦斯繼電器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于轉軸的另一端平衡錘的力矩而降落，如圖b所示。這時上觸點接通信號回路，發出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作”。 a)正常狀態 b)輕瓦斯動作 c)重瓦斯動作 d)嚴重漏油時 3、當變壓器油箱內部發生嚴重故障時，如相間短路、鐵心起火等，由故障產生的氣體很多，帶動油流迅猛地由變壓器油箱通過聯通管進入油枕。這大量的油氣混合體在經過瓦

7、斯繼電器時，沖擊擋板，使下油杯下降，如圖c所示。這時下觸點接通跳閘回路(通過中間繼電器)，使斷路器跳閘，同時發出音響和燈光信號，這稱之為“重瓦斯動作”。 a)正常狀態 b)輕瓦斯動作 c)重瓦斯動作 d)嚴重漏油時 4、如果變壓器油箱漏油，使得瓦斯繼電器容器內的油也慢慢流盡，如圖d所示。先是瓦斯繼電器的上油杯下降，上觸點接通，發生報警信號；接著其下油杯下杯下降，下觸點接通，使斷路器跳閘，同時發出跳閘信號。 三、瓦斯保護的接線機電型：1、氣體繼電器輕瓦斯觸點（上觸點）閉合時，通過信號繼電器，延時發出預告信號。2、重瓦斯觸點（下觸點）閉合后，經信號繼電器、保護連接片接通變壓器保護的出口跳閘繼電器，

8、作用于各側斷路器跳閘。且出口跳閘繼電器具有自保持功能，保證斷路器可靠跳閘。微機型：1、重瓦斯觸點采用開關量經光電隔離器輸入的方法引入微機型保護的輸入端。2、輕瓦斯觸點僅作為遙信開關量由微機監控系統采集。第三節 變壓器的縱聯差動保護一、變壓器縱聯差動保護的基本原理1.正常運行和外部發生故障時 變壓器的差動保護原理接線如圖所示。在變壓器兩側安裝圖1、變壓器正常運行或外部發生故障時電流分布電流互感器，其二次繞組串聯成環路，繼電器KA（或差動繼電器KD）并接在環路上，流入繼電器的電流等于變壓器兩側電流互感器的二次繞組電流之差，即 不平衡電流小于保護的動作整定值，保護不動作。2、變壓器內部發生故障時 該

9、電流大于差動保護動作電流的整定值時，保護動作將故障切除。圖2、變壓器內部發生故障時電流分布二、變壓器縱聯差動保護的特殊問題 變壓器縱聯差動保護的特殊問題是指分析變壓器差動保護不平衡電流產生的原因和減小它對保護的影響。 變壓器縱差保護的不平衡電流產生的原因是由于變壓器各側電壓等級、繞組接線方式、電流互感器型式和變比均不同，以及變壓器勵磁涌流等原因產生的。 變壓器縱差保護為了獲得動作的選擇性，其動作電流的整定值必須大于差動回路中出現的最大不平衡電流。（一）各側電流相位不同產生的不平衡電流及相位補償1、各側電流相位不同產生的不平衡電流 電力系統中，大、中型變壓器通常采用Y，d11接線方式，因此其兩側

10、線電流的相位差為30度，若兩側電流互感器采用相同的接線方式，即使電流互感器二次電流的數值相等，由于相位不同，也會有一個電流差，即不平衡電流流入差動保護裝置。2、相位補償（1）常規型變壓器縱差保護的相位補償 方法是：將變壓器星形側三個電流互感器的二次繞組接成三角形，變壓器三角形側三個電流互感器的二次繞組接成星形，把二次電流的相位校正過來。 但是采用相位補償后，變壓器星形側流入保護裝置的電流為電流互感器二次電流的 倍，所以應將變壓器星形側電流互感器的變比增大 倍，以減小二次電流。即(2) 微機型變壓器縱差保護的相位補償及電流平衡調整 變壓器各側的電流互感器二次繞組均可以采用完全星形接線，也可以按照

11、機電型變壓器保護的接線方式。 TA二次繞組都采用完全星形接線可以用軟件對變壓器星形側電流進行相位和幅值的補償，而且有利于監視TA二次回路斷線情況。 相位補償的方法：軟件采用線電流作為縱差保護計算的三相電流。 電流平衡調整：1、計算變壓器各側的一次額定電流 2、計算變壓器各側TA計算電流 3、計算電流平衡系數，可以選任一側電流作為基準值（二）變壓器勵磁涌流的影響及減小影響的措施 勵磁涌流產生在變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復時，其值很大且只在變壓器接入電流的一側流過，因此反映到差動回路中就不能平衡，使差動保護誤動作。1、產生的原因 穩態時，變壓器鐵心磁通滯后外加電壓90度，變壓器空載合閘時

12、，如果是瞬時電壓等于0時接通電路，由于鐵心磁通不能突變，所以鐵心中會出現一個暫態磁通，變壓器鐵心嚴重飽和，產生勵磁涌流。2、勵磁涌流的特點1）含有很大非周期分量和高次諧波分量，以二次諧波為主2）波形之間有中斷3、防止勵磁涌流影響的措施1）采用二次諧波制動的縱差保護 2）采用具有測量波寬和間斷角的涌流判別元件閉鎖縱差保護3）采用波形對稱原理識別勵磁涌流的涌流判別元件閉鎖縱差保護4）采用具有速飽和鐵心的差動繼電器（三）變壓器各側電流數值不等引起的不平衡電流及減小其影響的措施1、電流互感器變比誤差產生的不平衡電流2、電流互感器計算變比和標準變比不完全符合產生的不平衡電流，因為標準變比是一定的，所以計

13、算變比很難和標準變比一致。3、變壓器帶負荷調整分接頭產生的不平衡電流 變壓器帶負荷調整分接頭是電力系統采用帶負荷調壓的方法之一，而改變變壓器分接頭就是改變變壓器變比。一、電力變壓器電流速斷保護 對于容量較小的變壓器，當其過電流保護的動作時限大于時，可在電源側裝設電流速斷保護。 保護動作電流: 1、按大于變壓器負荷側母線上短路時流過保護的最大短路電流 2、躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流 取上述兩條件較大值為整定值。 要求在保護安裝處K2點發生兩相金屬性短路進行校驗： 2 第四節 變壓器電流速斷保護變壓器電流速斷保護單相原理接線圖第五節 變壓器相間短路的后備保護 反映變壓器外部故障而引起的過電流，

14、同時也是縱差保護和瓦斯保護的后備保護。變壓器相間短路常用的后備保護有過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的方向過電流保護、負序過電流保護和阻抗保護等。 1、過電流保護 動作電流： 最大負荷電流確定： 變壓器并列運行時 降壓變壓器 動作時間按階梯原則整定；靈敏度校驗方法、要求都與線路定時限過流保護完全一致。（近后備校驗點取變壓器低壓側母線處，遠后備校驗點取相鄰線路末端）2、低電壓起動的過電流保護（1）電流元件 靈敏度校驗同過流保護。但是作為近后備時靈敏度系數大于或等于，作為遠后備時靈敏度系數大于或等于。（2） 低壓元件 低壓元件靈敏度 ： (3)時間元件 動作時間的確定同過流保護 為

15、防止保護誤動作，常設置電壓回路斷線監視功能，以便及時發出信號。五、變壓器相間短路后備保護的配置原則 當變壓器內部故障時，該保護動作應跳開各側斷路器；當變壓器外部故障時，應只跳開靠近故障點的變壓器側斷路器。1、雙繞組變壓器，相間短路的后備保護應裝設于主電源側2、單側電源的三繞組變壓器或自耦變壓器，相間短路的后備保護宜裝于電源側和主負荷側3、多側電源的三繞組變壓器，應在各側都配置后備保護第六節 變壓器的接地保護 電力系統中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地（零序）保護。作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。反映的是變壓器

16、高壓繞組、引出線上的接地短路。 一、電力變壓器中性點接地方式選擇的原則 1、在多電源系統中，每個發電廠至少有一臺變壓器的中性點接地，防止由于接地短路引起的危險過電壓 2、當發電廠或低壓側有電源的變電站中變壓器多于一臺時，應將部分變壓器的中性點接地 3、低壓側無電源的變壓器中性點多采用不接地運行，以提高保護的靈敏性和簡化保護接線 因此，在中性點直接接地系統中的每臺變壓器，中性點的接地方式有可能是直接接地，也有可能是在系統不失去接地點時不接地。二、中性點直接接地運行的變壓器接地保護 保護定值式中： 配合系數，取1.11.2； 零序電流分支系數； 引出線零序電流保護后備段的動作電流。三、中性點可能接

17、地或不接地變壓器的接地保護變電站部分變壓器中性點接地運行時 ： 若因某種原因造成QF3拒絕跳閘，則保護動作于QF1跳閘。當QF1和QF4 跳閘后，系統成為中性點不接地系統，而且T2仍帶著接地故障繼續運行。T2的中性點對地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對地電壓將升高為線電壓。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點不接地運行時出現的零序電壓，實現零序過電壓保護，作用于斷開QF2。如果T2是分級絕緣變壓器，則不允許上述情況出現，必須在切除T1之前，先將T2切除。 中性點有兩種運行方式的變壓器，需要裝設：零序過電流保護用于中性點接地運行方式；零序過電壓保護用于中性點不接地運行方式。原則：對于分級絕緣變壓器應先切除中性點不接地運行的變壓器，后切除中性點接地運行的變壓器；對于全絕緣變壓器應先切除中性點接地運行的變壓器，后切除中性點不接地運行的變壓器。第七節 變壓器的其他