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 5、灵敏系数：Klm≥2

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

?=0 （理论值） ?=I?-I 5、原理：正常或外部短路——I12J?（实际值） =Ibp?（双端供电） ?=I?+I 内部故障——I12J =I?1 （单端供电）

6、特点：保护具有绝对选择性，无须延时

7、动作值：Idz>Ibp。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

0

Φz ∝u（Φz滞后u90）

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iL

（3）特点：变压器正常运行——励磁涌流iL≤3~6%Ie

空载合闸——励磁涌流iL≥6~8 Ie?Ibp↑↑ （4）采取措施：↑Idz

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?Ibp （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——nLH（Y）=IeB（Δ）/5 Δ侧LH变比——nLH（Δ）=3IeB（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-11接线的变压器

两侧额定电流：I1e=31.5MVA/3*10.5KV=1730A I2e=31.5MVA/3*115KV=158A 选择LH变比：低压侧nL1=2000/5=400 高压侧nL2=3*158/5≈300/5=60 两臂电流：i1=1730/400=4.32A i2=3*158/60=4.55A

不平衡电流:Ibp=i2-i1=4.55-4.32=0.23A

（2）采取措施：BCH型差动继电器的平衡绕组Wph予以消除 Wph接于保护臂电流小的一侧

接线应注意极性，且i1Wph=（i2-i1）Wcd 见P188图11-7

4、两侧LH型号不同而产生不平衡电流 （1）原因：高压侧——套管式LH 低压侧——线圈式LH

（2）采取措施：a、采取Ktx提高保护动作电流 同型——Ktx=0.5 不同型——Ktx=1

b、按10%误差的要求选择两侧LH （即按此误差而形成的Iph≤10%I1（一次电流）） 5、变压器分接头改变的影响

（1）原因：分接头变→变比改变→Iph

（2）采取措施：引入相对误差系数提高Idz

复习提问：

1、差动保护的工作原理

2、变压器差动保护接线不平衡电流产生的原因及相应措施

三、采用BCH-2型继电器的差动保护 1、组成：带短路线圈的速饱和变流器； 执行元件——DL-11/0.2型LJ

其中： 中间柱（截面大一倍）——Wcd、Wph1、Wph2、

Wd? 匝数由抽头

速饱和变流器结构 左边柱——Wd??（与Wd?绕向相同） 位置整定 （三铁芯柱型） 右边柱——W2 2、速饱和变流器工作原理

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