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變壓器主保護與后備保護知識

發(fā)布時間：2024-11-21 09:42:52

變壓器是連續(xù)運行的靜止設(shè)備，運行比較可靠，故障機會較少。但由于絕大部分變壓器安裝在戶外，并且受到運行時承受負(fù)荷的影響以及電力系統(tǒng)短路故障的影響，在運行過程中不可避免的出現(xiàn)各類故障和異常情況。

1、變壓器的常見故障和異常

變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障。

內(nèi)部故障指的是箱殼內(nèi)部發(fā)生的故障，有繞組的相間短路故障、一相繞組的匝間短路故障、繞組與鐵芯間的短路故障、繞組的斷線故障等。

外部故障指的是變壓器外部引出線間的各種相間短路故障、引出線絕緣套管閃絡(luò)通過箱殼發(fā)生的單相接地故障。

變壓器發(fā)生故障危害很大。特別是發(fā)生內(nèi)部故障時，短路電流所產(chǎn)生的高溫電弧不僅會燒壞變壓器繞組的絕緣和鐵芯，而且會使變壓器油受熱分解產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器外殼變形甚至爆炸。因此變壓器故障時必須將其切除。

變壓器的異常情況主要有過負(fù)荷、油面降低、外部短路引起的過電流，運行中的變壓器油溫過高、繞組溫度過高、變壓器壓力過高、以及冷卻系統(tǒng)故障等。當(dāng)變壓器處于異常運行狀態(tài)時，應(yīng)給出告警信號。

2、變壓器保護的配置

短路故障的主保護：主要有縱差保護、重瓦斯保護等。

短路故障的后備保護：主要有復(fù)合電壓閉鎖過流保護、零序（方向）過流保護、低阻抗保護等。

異常運行保護：主要有過負(fù)荷保護、過勵磁保護、輕瓦斯保護、中性點間隙保護、溫度油位及冷卻系統(tǒng)故障保護等。

3、非電量保護

利用變壓器的油、氣、溫度等非電氣量構(gòu)成的變壓器保護稱為非電量保護。主要有瓦斯保護、壓力保護、溫度保護、油位保護及冷卻器全停保護。非電量保護根據(jù)現(xiàn)場需要動作于跳閘或發(fā)信。

（1）瓦斯保護

當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，變壓器內(nèi)部會產(chǎn)生大量氣體，同時變壓器油流速度加快，利用氣體和油流來實現(xiàn)的保護稱為瓦斯保護。

輕瓦斯保護：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障或異常時，故障點局部過熱，引起部分油膨脹，油內(nèi)氣體形成氣泡進(jìn)入氣體繼電器，輕瓦斯保護動作，發(fā)出輕瓦斯信號。

重瓦斯保護：當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重故障時，故障電流較大，電弧使變壓器油大量分解，產(chǎn)生大量氣體和油流，沖擊檔板使重瓦斯繼保護動作，發(fā)出重瓦斯信號并出口跳閘，切除變壓器。

重瓦斯保護是油箱內(nèi)部故障的主保護，他能反映變壓器內(nèi)部的各種故障。當(dāng)變壓器發(fā)生少數(shù)匝間短路，雖然故障電流很大，但在差動保護中產(chǎn)生的差流可能并不大，差動保護可能拒動。因此對于變壓器內(nèi)部故障，需要依靠重瓦斯保護切除故障。

（2）壓力保護

壓力保護也是變壓器油箱內(nèi)部故障的主保護。含壓力釋放和壓力突變保護，用于反應(yīng)變壓器油的壓力。

（3）溫度及油位保護

當(dāng)變壓器溫度升高達(dá)到預(yù)警值，溫度保護發(fā)出告警信號，并投入起動備用冷卻器。

當(dāng)變壓器漏油或由于其他原因使得油位降低是，油位保護動作，發(fā)出告警信號。

（4）冷卻器全停保護

當(dāng)運行中的變壓器冷卻器全停時，變壓器溫度會升高，若不及時處理，可能會導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損壞。因此在變壓器運行中冷卻器全停時，該保護發(fā)出告警信號并經(jīng)長延時切除變壓器。

4、差動保護

變壓器差動保護是變壓器電氣量的主保護，其保護范圍是各側(cè)電流互感器所包圍的部分。在這范圍內(nèi)發(fā)生的繞組相間短路、匝間短路等故障時，差動保護均要動作。

（1）變壓器的勵磁涌流

空投變壓器時產(chǎn)生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結(jié)構(gòu)、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關(guān)。測量表明：空投變壓器時由于鐵芯飽和勵磁涌流很大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達(dá)8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側(cè)流入變壓器，因此會在差動回路中產(chǎn)生很大的差流，導(dǎo)致差動保護誤動作。

勵磁涌流具有以下特點：a、涌流數(shù)值很大，含有明顯的非周期分量；b、波形呈尖頂狀，且是間斷的；c、含有明顯的高次諧波分量，尤其二次諧波分量最為明顯；d、勵磁涌流是衰減的。

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