浅谈电力变压器中的相关保护
来源:用户上传
作者:
摘要： 本文介绍了电力变压器的常见故障及异常运行状态、 继电保护配置的规程，并分析了电力变压器需要配置的几种保护。 为了保证电力系统安全稳定经济运行，必须合理的设置继电保护装置， 并准确整定各项相关定值。
关键词 电力；故障：变压器；电流：瓦斯 ；继电保护；微水
引言变压器是电力系统中极为重要的装置,其正常运行直接关系用电设备的安全。变压器在运行中,由于各种原因将会导致变压器故障,变压器一旦发生故障,就会限制发电机的出力,减少和中断对部分用户的供电。如果不能及时发现事故并处理,将会对电网安全可靠供电造成很大的威胁。为了保证电力变压器的安全运行，防止事故扩大，确保电力系统安全稳定的运行，可根据变压器的容量、结构及故障类型装设相应的继电保护装置。
1变压器继电保护问题概况
1．1变压器的故障类型及保护方式
1．2变压器的故障变压器的故障分为内部故障和外部故障。变压器内部故障是指变压器油箱里面发生的各种故障其主要类型有：各绕组之间发生的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路，单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、以及铁心的烧损等。变压器外部故障系指变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障其主要类型有：绝缘套管闪络或破碎而发生的单相（通过外壳）短路，引出线之间发生的相间故障等。
1.3变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障。
2.电力变压器常见故障及不正常运行状态
变压器油箱内部原副边绕组可能发生相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及原副绕组之间的绝缘击穿等故障。油箱内部故障产生电弧，引起绝缘油的剧烈气化，可能导致变压器油箱的爆炸。油箱外部套管和引出线也可能发生相间短路和接地短路。
变压器的不正常工作状态主要有过负荷、外部短路引起的过电流 外部接地短路引起的中性点过电压、油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高等。
2．1根据情况及异常运行方式 变压器一般需要配置以下保护
2．2差动保护或电流速断保护
利用变压器高、低压侧电流大小和相位，可实现差动保护。反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路，保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。差动保护不仅能够正确区分区内外故障，还可以在无其他元件的保护配合的情况下无延时的切除区内各种故障，因此差动保护经常作为电气主设备的主保护被广泛应用于各种电气主设备和线路的保护中。《继电保护和安全自动装置技术规程》中对装设纵联差动保护和电流速断保护有如下规定：
2．3对6.3MVA 以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。
2.4对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。
2.5对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。
2.6对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100MVA及以下发电机与变压器组共用纵联差动保护；100MVA以上发电机，除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单独装设纵联差动保护。对200~300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。
2.7变压器的异常工作状态
主要包括: 由于系统故障或其他原因引起的过负荷或过电流，由于系统电压升高或频率降低引起的过电压及过励磁，不接地运行的变压器中性点电位升高，油箱油位异常，变压器温度过高及冷却器全停等。
变压器保护的配置
为了防止变压器在发生各种类型故障和异常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器一般应装设以下继电保护装置:
1) 防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
2) 防御变压器绕组和引出线多相短路、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的 ( 纵联) 差动保护或电流速断保护。
3) 防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护的后备保护，如复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护。
4) 防御大电流接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。
5) 防御变压器对称过负荷的过负荷保护。
6) 防御变压器过励磁的过励磁保护。
6. 3. 4 瓦斯保护
瓦斯保护是变压器油箱内部故障的一种主要保护，特别是铁心故障。无论差动保护或其他内部短路保护如何改进提高性能，都不能代替瓦斯保护，当然瓦斯保护也不能代替差动保护，因为电气故障时瓦斯保护反应较慢。
当油箱内发生轻微气体或油面下降时，轻瓦斯保护动作于信号。轻瓦斯保护按产生气体的容积 整 定， 对 于 10MVA 的 变 压 器， 整 定 为250―300ml
当油箱内发生严重故障而产生大量气体时，重瓦斯保护瞬时动作于断开变压器各侧断路器。重瓦斯保护按通过气体继电器的油流速度整定。
4 变压器油中微水的危害
作为液态绝缘材料的变压器油，如果水分含量很高，会给变压器绝缘带来一系列的危害，比如增加绝缘系统的介质损耗以及降低其击穿电压。即使是品质十分纯净、没有发生氧化的油，当其微水含量增大时，油的介质损耗值也会明显增大的；由于变压器运行时会产生强磁场，此时如果微水超标，水分加上油中各种杂质在电场作用下，将发生极性顺序排列，延电场方向排列成杂质“小桥”，引起流过杂质“小桥”的泄露电流增大，使油的击穿强度降低。如果微水含量严重超标，并与油中的有机酸类相结合将将会极大的降低变压器油的绝缘能力和灭弧能力，这也是导致变压器油电气性能恶化的主要原因之一。另外油箱内的油总是要直接或间接的与金属接触，金属成分在有水、氧存在的条件下，会迅速与酸类发生反应生成盐类或皂类；金属皂类是油氧化的高效催化剂，可以加速油的氧化反应，其中尤其以铜、铁、银皂的催化作用最为严重，一旦出现此种反应将会形成恶性循环，为变压器安全埋下极大隐患。
4．1氢气传感器在变压器诊断中的应用
由于这种传感器体积小，切造价低，对一些电压等级比较低无法安装昂贵监测设备的系统特别适用；另外氢气微传感器还具有功耗低（小于25mW）、反应速度快（小于15s），误差小，及对气体选择性好的特点，可以将其嵌入到便携式无线分析仪中。在店里系统中，不管是在维护中还是在预警监控系统中，都可以适用这种便携式分析仪，它能实时在线监测变压器的运行情况，当变压器异常或故障时，变压器油裂解产生的氢气含量达到要求时，氢气微传感器就会发出信号通知运行人员或发出命令跳闸，正能有效的预防变压器故障，避免造成不必要的麻烦。
结语：电力变压器是变电站设备中主要装备 ，对于保障电能的有效和正常传输、配送具有重要的作用 ，也是变电维修的重点。如果电力变压器在工作中出现故障 ，会对整个输变电系统的运行产生严重影响导致用电户的使用受到影响 ，严重的还会导致大面积停电事故。因此 ，要高度重视对电力变压器的维修工作。在电力系统中广泛用变压器来升高或降低电压。变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备，它的故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响。电力系统的发展对于电力系统的继电保护有更高层次的要求。而变压器是电力系统中十分重要和必不可少的设备，它的工作可靠性对系统的安全运行影响极大。为此应根据变压器在实际运行中可能发生的各种故障及不正常工作状态装设必要的和可靠的保护。
转载注明来源:https://www.xzbu.com/2/view-567902.htm
