变压器保护一、电力变压器的故障类型和不正常工作状态 （一）变压器的故障类型 变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种类型：1、油箱外的故障:主要是套管和引出线上发生相间短路以及接地短路。2、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。 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:1、变压器外部短路引起的过电流;2、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；3、风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。4、对于中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；5、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。 变压器处于不正常运行状态时，引起铁芯、绕组和其他金属构件的过热。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。二、变压器保护配置（一）变压器保护分类 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，变压器保护分为电量保护和非电量保护。 （二）差动保护（三）变压器的本体保护1）重瓦斯2）有载重瓦斯3）轻瓦斯4）有载轻瓦斯5）油温高6）冷却器故障7）风冷消失8）压力释放9）油位异常（四）后备保护1）复合电压闭锁过电流保护2）复合电压闭锁方向过电流保护3）零序方向过电流保护4）间隙零序保护5）零序过电压保护6）非全相保护7）过负荷保护8）风冷启动差动保护差动保护差动保护差动保护 变压器差动保护通过比较各侧电流的大小和相位而构成的保护。变压器差动保护通过比较各侧电流的大小和相位而构成的保护。 ICD=I1-I2=0ICD=I1-I2=0 单线原理图单线原理图单线原理图单线原理图 两侧电流互感器两侧电流互感器TA1TA1、TA2TA2之间的区域为差动保护的范之间的区域为差动保护的范围，保护动作断开两侧断路器围，保护动作断开两侧断路器QF1QF1、QF2QF2。 影响变压器差动保护因素及处理的措施影响变压器差动保护因素及处理的措施： 1 1、激磁涌流引起的差动回路不平衡电流、激磁涌流引起的差动回路不平衡电流 当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁芯中磁通量的突变，使铁芯瞬间饱和，由于变压器铁芯中磁通量的突变，使铁芯瞬间饱和，这时出现很大的励磁电流，达这时出现很大的励磁电流，达5-105-10的额定电流，这个电的额定电流，这个电流叫流叫激磁涌流激磁涌流。 常用的措施：常用的措施： A A、延时动作、增大动作值；、延时动作、增大动作值； B B、利用二次谐波制动。、利用二次谐波制动。 2 2、变压器两侧接线组别不同引起的差动回路不、变压器两侧接线组别不同引起的差动回路不 平衡电流平衡电流 电力系统中常用的电力系统中常用的Y,d11Y,d11接线组别的变压器接线组别的变压器, ,三角三角形侧的线电流比星形侧的同一相电流超前形侧的线电流比星形侧的同一相电流超前3030,若两侧电流互感器接成星形若两侧电流互感器接成星形, ,即便二次电流数值即便二次电流数值相等相等, ,在差动回路中也会出现不平衡电流。在差动回路中也会出现不平衡电流。措施：措施：相位补偿法。相位补偿法。 3 3 3 3、两侧电流互感器变比不等引起的不平衡电流两侧电流互感器变比不等引起的不平衡电流 措施：措施： 电流补偿法。电流补偿法。 4 4 4 4、两侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流两侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流 措施：措施： 电流补偿法（保护整定计算予以考虑，即适当增大保护动作电电流补偿法（保护整定计算予以考虑，即适当增大保护动作电 流。计算时引流。计算时引 入电流互感器同型系数，同型系数取入电流互感器同型系数，同型系数取0.5;0.5;不同型系数取不同型系数取1 1 ）。）。 5 5 5 5、变压器调压分接头引起的不平衡电流变压器调压分接头引起的不平衡电流 电流补偿法（增大保护动作电电流补偿法（增大保护动作电 流流) )差动保护的简单原理 l对于变压器差动保护来说，保护装置规定变压器各侧电流的方向都以指向变压器为正方向（减极性） l流入等于流出时不动作l差动范围内流入与流出不相等动作l常用的Y，d11接线的变压器，由于三角形侧的线电压与星形侧相应相的线电压在相位上相差30，故其相应相的电流相位关系也相差30。即三角形侧的电流比星形侧的同一相电流在相位上超前30为消除电流大小和相位差异 方法一：采用相位补偿法 lY侧CT按接入l侧CT按Y接入方法二：通过软件补偿l通过软件对所有一次绕组为Y型接线的二次电流进行相位和幅值补偿 差动保护的保护范围l差动用电流互感器内的设备故障,对于轻微的匝间短路不能反应差动动作后的检查差动保护的分类l差动保护l差流速断l差动保护的动作时间小于差动保护的动作时间小于30ms，差流速断电流保护小于，差流速断电流保护小于20ms,用于快速切除差动范围内的大电流故障。用于快速切除差动范围内的大电流故障。l零序差动（仅用于自耦变压器，提高灵敏度）分侧差动保护分侧差动保护:常用于自耦变压器高、中压侧及公共绕组，常用于自耦变压器高、中压侧及公共绕组，这种保护无须考虑绕组的励磁涌流、过激磁等影响。对于相这种保护无须考虑绕组的励磁涌流、过激磁等影响。对于相间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路保护无作用。间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路保护无作用。在下列情况下应将差动保护停用l差动保护二次回路及电流互感器回路有变动或进行校验时l继电保护人员测定差动回路电流相量及差压l差动保护互感器一相断线或回路开路l差动回路出现明显的异常现象l误动跳闸变压器的本体瓦斯保护变压器的本体瓦斯保护 一、重瓦斯保护一、重瓦斯保护一、重瓦斯保护一、重瓦斯保护 变压器油箱内部短路时，短路点的电弧使变压器油以及绕组变压器油箱内部短路时，短路点的电弧使变压器油以及绕组变压器油箱内部短路时，短路点的电弧使变压器油以及绕组变压器油箱内部短路时，短路点的电弧使变压器油以及绕组绝缘物分解，产生气体，从油箱向油枕流动，形成高速油流通过绝缘物分解，产生气体，从油箱向油枕流动，形成高速油流通过绝缘物分解，产生气体，从油箱向油枕流动，形成高速油流通过绝缘物分解，产生气体，从油箱向油枕流动，形成高速油流通过装于油箱与油枕间导油管上的瓦斯继电器，使继电器动作，作用装于油箱与油枕间导油管上的瓦斯继电器，使继电器动作，作用装于油箱与油枕间导油管上的瓦斯继电器，使继电器动作，作用装于油箱与油枕间导油管上的瓦斯继电器，使继电器动作，作用于跳开变压器称为重瓦斯保护于跳开变压器称为重瓦斯保护于跳开变压器称为重瓦斯保护于跳开变压器称为重瓦斯保护。 二、轻瓦斯保护二、轻瓦斯保护二、轻瓦斯保护二、轻瓦斯保护 变压器油箱内部发生轻微故障，产生气体量少，气体缓慢通变压器油箱内部发生轻微故障，产生气体量少，气体缓慢通变压器油箱内部发生轻微故障，产生气体量少，气体缓慢通变压器油箱内部发生轻微故障，产生气体量少，气体缓慢通向瓦斯继电器，在其上方积聚使瓦斯保护动作于信号称为轻瓦斯向瓦斯继电器，在其上方积聚使瓦斯保护动作于信号称为轻瓦斯向瓦斯继电器，在其上方积聚使瓦斯保护动作于信号称为轻瓦斯向瓦斯继电器，在其上方积聚使瓦斯保护动作于信号称为轻瓦斯保护。若变压器油箱漏油，使得油面下降到一定程度也可以使瓦保护。若变压器油箱漏油，使得油面下降到一定程度也可以使瓦保护。若变压器油箱漏油，使得油面下降到一定程度也可以使瓦保护。若变压器油箱漏油，使得油面下降到一定程度也可以使瓦斯继电器动作，动作于信号。斯继电器动作，动作于信号。斯继电器动作，动作于信号。斯继电器动作，动作于信号。 1 1、气体继电器、气体继电器 2 2、油枕、油枕 3 3、变压器顶盖、变压器顶盖 4 4、连接管道、连接管道 1 1、罩、罩 6 6、重锤、重锤 1212、螺丝杆、螺丝杆 2 2、顶针、顶针 7 7、探针、探针 1313、干簧接点、干簧接点 3 3、气塞、气塞 8 8、开口销、开口销 1414、调节杆、调节杆 4 4、永久磁铁、永久磁铁 9 9、弹簧、弹簧 1515、干簧接点、干簧接点 5 5、开口杯、开口杯 1010、挡板、挡板 1616、套管、套管 1717、排气孔、排气孔瓦斯保护的简单原理l轻瓦斯：少量气体聚集在瓦斯继电器顶部，迫使油面下降带动开口杯接点闭合，发出信号l重瓦斯：大量气体伴随油流冲击瓦斯继电器挡板， 带动挡板接点（串联接点）闭合，发出跳闸令瓦斯保护的范围l油箱内部的相间短路故障l绕组匝间、层间短期故障l绕组与铁芯与外壳间的短路故障l铁芯故障l油面下降或漏油l分接头接触不良等故障 在下列情况应将重瓦斯改接为信号l进行注油和滤油时l进行 呼吸器畅通工作或更换硅胶时l除采油样和气体继电器上部放气阀放气时外，在其它所有地方打开放气、放油和进气阀门时l开、闭气体继电器连接管上的阀门时l在气体保护及二次回路上进行工作时过流保护（一）过流保护的简单原理l利用故障时产生电流大于动作电流（二）过流保护的保护范围l高后备作为变压器主保护的后备保护及中、低压侧的后备l中、低压侧后备为各侧的后备过电流保护过电流保护过电流保护过电流保护 为了反映外部短路引起的变压器过电为了反映外部短路引起的变压器过电流和作为变压器主保护的后备保护流和作为变压器主保护的后备保护, ,变压变压器器 需装设过流保护。需装设过流保护。 根据变压器容量的不同和系统短路电根据变压器容量的不同和系统短路电流水平的不同可采用的保护方式有：流水平的不同可采用的保护方式有： 过电流保护；过电流保护； 低电压启动的过电流保护；低电压启动的过电流保护； 复合电压启动的过电流保护；复合电压启动的过电流保护； 负序过电流保护。负序过电流保护。 复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护 普通过电流保护是按躲过变压器普通过电流保护是按躲过变压器 可能出现的最大负荷电流整定的可能出现的最大负荷电流整定的, ,因此保护灵敏度不因此保护灵敏度不够。够。复合电压闭锁过流按躲过变压器额定电流整定的。复合电压闭锁过流按躲过变压器额定电流整定的。 电流元件：电流元件： Idz=(Kkk /Kf)Ie Ie Idz=(Kkk /Kf)Ie Ie 额定电流额定电流 KkkKkk可靠系数可靠系数 KfKf返回系数返回系数 电压元件：电压元件： 低电压元件动作值应小于正常情况下母线上可能出现的最低电压低电压元件动作值应小于正常情况下母线上可能出现的最低电压 Udz=(0.50.6)UeUdz=(0.50.6)Ue 负序电压元件动作值按躲过正常情况下不平衡电压来整定负序电压元件动作值按躲过正常情况下不平衡电压来整定 Udz=0.06UeUdz=0.06Ue负序电流保护负序电流保护负序电流保护负序电流保护负序电流和单相电压启负序电流和单相电压启动的过电流保护。动的过电流保护。按躲过变压器在最大负按躲过变压器在最大负荷电流下并伴随系统频荷电流下并伴随系统频率降低时负序电流滤过率降低时负序电流滤过器输出的最大不平衡电器输出的最大不平衡电流一般取流一般取 ：Idz=(0.1-0.2)Ie Idz=(0.1-0.2)Ie （三）加装复合电压的目的是为了提高保护的灵敏度l对方向：高压复流保护在中压TV断线后，则认为是反方向，此时故障，保护将不启动；中压复流保护也如此。所以在电压互感器二次检修或电压消失时，我们要心中有数。l对复合电压：现场保护整定，复压取三侧。当某侧TV断线后，则退出本则保护断线的复压元件，复压闭锁（方向 ）过流保护和复合电压闭锁过流保护仍然可以通过其它侧的复压来启动。一侧TV断线不会影响保护。但各侧都发生TV断线，保护将不起作用。 复合电压原理图不对称短路时主要依靠负序电压启动，断开低电压回路，由低电压开放保护对称短路时，主要是带接地线送电，靠低电压开放保护 零序过流与间隙零序l现在间隙保护很完善，所以不采用零序联跳。两台主变的间隙保护、零序保护可以同时投入运行，保护可以自动选择投退，中性点接地主变接地保护起作用，间隙保护不起作用；不接地主变间隙保护起作用，接地保护不起作用。风冷跳闸保护l风冷跳闸保护要在投产验收前，准确对温度、时间进行验收传动，风冷消失，温度过75度，20分钟后跳闸；温度不过75度，连续电源消失一小时跳闸。在风冷消失后，不要慌张，千万不要忘掉风冷保护的作用，首先尽快恢复风冷电源，如不能暂时恢复，千万不要退出风冷保护（特殊情况除外，也即主变负荷很小，保护可以不投，风冷消失后，千万注意监视主变温度），监视主变温度、申请调度尽快限荷