变压器保护知识你知道多少?

国际金属加工网 2016年01月14日

1.变压器故障类型与特征

电力变压器主要由铁心及绕在铁心上的绕组构成。为保证各绕组之间的绝缘,以及铁心、绕组的散热需要,将铁心及绕组置于装有变压器油的油箱中。而变压器各绕组间的两端则通过绝缘套管引导变压器的壳体之外。

电力变压的故障可以分为油箱内部故障和油箱外部故障两类。油箱内部故障主要有绕组的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路、单相绕组通过外壳发生的单相接地短路,以及铁芯损坏等。变压器油箱内的故障十分危险,由于油箱内充满了变压器油,故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化,可能产生大量的可燃性瓦斯气体,很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。

2.变压器不正常运行状态

电力变压器不正常的运行状态主要包括变压器外部短路故障引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。对于中性点非直接接地运行的变压器,外部接地短路时可能造成变压器中性点过电压,威胁变压器的绝缘。对于大容量变压器,因铁心额定工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近,所以当外部过电压过高或频率降低时容易发生过激磁。

3.变压器保护配置的基本原则

瓦斯保护

瓦斯保护用来反应变压器油箱内部所产生的气体或油流而动作,它可以防御变压器油箱内的各种短路故障和油面降低,且具有很高的灵敏度。瓦斯保护有重瓦斯和轻瓦斯之分。一般重瓦斯反应的是变压器内部油流速度,保护动作于跳开变压器各侧电源断路器,轻瓦斯保护反应的是变压器内部气体容积,保护动作于信号。

容量在800kVA及以上的油浸式变压器和400kVA以上的车间内油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。对于带负荷调压的油浸式变压器的调压装置也应装设瓦斯保护。

纵差保护或电流速断保护

6300kVA及以上并列运行的变压器,10000kVA及以上单独运行的变压器,发电厂厂用或工业企业中自用6300kVA及以上重要的变压器,应装设纵差保护。其他电力变压器,应装设电流速断保护,其过电流保护的动作时限应大于0.5S。对于2000kVA以上的变压器,当电流速断保护灵敏度不能满足要求时,也应装设纵差保护。纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障,其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。

相间短路的后备保护

相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流,同时作为瓦斯保护和纵差保护(或电流速断保护)的后备保护,其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定,延时动作于跳开变压器 各电源侧断路器,并发相应信号。一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。

接地短路的零序保护

对于中性点直接接地系统中的变压器,应装设零序保护,零序保护用于反应变压器高压侧(或中压侧),以及外部元件的接地短路。

对于自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器,当有选择性要求时应增设零序方向元件。

当电网中仅有部分变压器中心线接地运行时,为防止发生接地短路时,中性点接地变压器跳开后,中性点不接地的变压器(低压侧有电源)仍可能带接地故障继续运行,从而产生过电压,威胁绝缘,因此应根据情况装设零序过电压保护、间隙零序电流保护等。

过励磁保护

超高压大型变压器需要装设过励磁保护,由于变压器铁心中的磁通密度B与电压和频率的比值U/f成正比,因此当电压升高和频率降低时会引起变压器过励磁,使得励磁电流增大,造成铁损增加,铁心温度和绕组温度升高,严重时要造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。过励磁保护反映于实际工作磁密和额定工作磁密之比(过励磁倍数)而动作。在变压器允许的过励磁范围内,过励磁保护作用于信号,当过励磁超过允许值时可动作于跳闸。

其他非电量保护

变压器通常还装设反应油箱内油、气、温度等特征的非电量保护,主要包括变压器本体和有载调压部分的温度保护、变压器的压力释放保护、变压器带负荷后启动风冷的保护、过载闭锁带负荷调压的保护等。

 


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