文档介绍：变压器保护原理及调试
变压器保护原理
一变压器的故障及不正常运行方式
1 变压器的故障
若以故障点的位置对故障分类,有油箱内的故障和油箱外的故障。
(1)油箱内的故障
变压器油箱内的故障,主要有各侧的相间短路,大电流系统侧的单相接地短路及同相部分绕组之间的匝间短路。
(2)油箱外的故障
变压器油箱外的故障,系指变压器绕组引出端绝缘套管及引出短线上的故障。主要有相间短路(两相短路及三相短路)故障,大电流侧的接地故障、低压侧的接地故障。
2 变压器的异常运行方式
大型超高压变压器的不正常运行方式主要有:由于系统故障或其他原因引起的过负荷,由于系统电压的升高或频率的降低引起的过激磁,不接地运行变压器中性点电位升高,变压器油箱油位异常,变压器温度过高及冷却器全停等。
三变压器保护的配置
变压器短路故障时,将产生很大的短路电流,使变压器严重过热,甚至烧坏变压器绕组或铁芯。特别是变压器油箱内的短路故障,伴随电弧的短路电流可能引起变压器着火。另外短路电流产生电动力,可能造成变压器本体变形而损坏。
变压器的异常运行也会危及变压器的安全,如果不能及时发现及处理,会造成变压器故障及损坏变压器。
为确保变压器的安全经济运行,当变压器发生短路故障时,应尽快切除变压器;而当变压器出现不正常运行方式时,应尽快发出告警信号及进行相应的处理。为此,对变压器配置整套完善的保护装置是必要的。
1 短路故障的主保护
变压器短路故障的主保护,主要有纵差保护、重***保护、压力释放保护。另外,根据变压器的容量、电压等级及结构特点,可配置零差保护及分侧差动保护。
2 短路故障的后备保护
目前,电力变压器上采用较多的短路故障后备保护种类主要有:复合电压闭锁过流保护;零序过电流或零序方向过电流保护;负序过电流或负序方向过电流保护;复合电压闭锁功率方向保护;低阻抗保护等。
3 异常运行保护
变压器异常运行保护主要有:过负荷保护,过激磁保护,变压器中性点间隙保护,轻***保护,温度、油位保护及冷却器全停保护等。
变压器纵差保护
一变压器纵差保护的构成原理及接线
与发电机、电动机及母线差动保护(纵差保护)相同,变压器纵差保护的构成原理也是基于克希荷夫第一定律,即
……………………………………………………(11-9)
式中:-变压器各侧电流的向量和。
式(11-9)代表的物理意义是:变压器正常运行或外部故障时,流入变压器的电流等于流出变压器的电流。此时,纵差保护不应动作。
当变压器内部故障时,若忽略负荷电流不计,则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流,其纵差保护动作,切除变压器。
在以前的模拟式保护中,变压器纵差保护的原理接线如图11-12所示。
图11-12 变压器纵差保护原理接线图
在图11-12中:LH1、LH2-分别为变压器两侧的差动TA;
JA、JB、JC-分别为A、B、C三相的三个分相差动继电器。
可以看出:图11-12为接线组别为YN,d11变压器的分相差动保护的原理接线图。该接线图也适用于微机型变压器差动保护。图中相对极性的标号*采用减极性标示法。
二实现变压器纵差保护的技术难点
实现发电机、电动机及母线的纵差保护比较容易。这是因为这些主设备在正常工况下或外部故障时其流进电流等于流出电流,能满足的条件。而变压器却不同。变压器在正常运行、外部故障、变压器空投及外部故障切除后的暂态过程中,其流入电流与流出电流相差较大或很大。
为此,要实现变压器的纵差保护,需要解决几个技术难点。
1 变压器两侧电流的大小及相位不同
变压器正常运行时,若不计传输损耗,则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同,其两侧的电流不会相同。
超高压、大容量变压器的接线方式,均采用YN,d方式。因此,流入变压器电流与流出变压器电流的相位不可能相同。当接线组别为YN,d11(或YN,d1)时,变压器两侧电流的相位相差300。
流入变压器的电流大小和相位与流出电流大小和相位不同,则就不可能等于零或很小。
2 稳态不平衡电流大
与发电机、电动机及母线的纵差保护相比,即使不考虑正常运行时某种工况下变压器两侧电流大小与相位的不同,变压器纵差保护两侧的不平衡电流也大。其原因是:
(1)变压器有激磁电流
变压器铁芯中的主磁通是由激磁电流产生的,而激磁电流只流过电源侧,在实现的纵差保护中将产生不平衡电流。
激磁电流的大小和波形,受磁路饱和的影响,并由变压器铁芯材料及铁芯的几何尺寸决定,一般为变压器额定电流的3%~8%。大型变压器的激磁电流相对较小。
(2)变压器带负荷调压
为满足电力系统及用户对电压质量的要求,在运行中,根据系统的运行方式及负荷工况,要不断改变变压器的分接头。变压器分接头的改变,相当于变压器两侧之间