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广东恒安顺告诉您变压器该如何保护

2019-01-09  来自: 广东恒安顺电力设备服务有限公司 浏览次数:254

变压器是连续运行的静止设备,运行比较可靠,故障机会较少。但由于绝大部分变压器安装在户外,并且受到运行时承受负荷的影响以及电力系统短路故障的影响,在运行过程中不可避免的出现各类故障和异常情况。

1、变压器的常见故障和异常

变压器的故障可分为内部故障和外部故障。

内部故障指的是箱壳内部发生的故障,有绕组的相间短路故障、一相绕组的匝间短路故障、绕组与铁芯间的短路故障、绕组的断线故障等。

外部故障指的是变压器外部引出线间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障。

变压器发生故障危害很大。特别是发生内部故障时,短路电流所产生的高温电弧不仅会烧坏变压器绕组的绝缘和铁芯,而且会使变压器油受热分解产生大量气体,引起变压器外壳变形甚至爆炸。因此变压器故障时必须将其切除。

变压器的异常情况主要有过负荷、油面降低、外部短路引起的过电流,运行中的变压器油温过高、绕组温度过高、变压器压力过高、以及冷却系统故障等。当变压器处于异常运行状态时,应给出告警信号。

2、变压器保护的配置

短路故障的主保护:主要有纵差保护、重瓦斯保护等。

短路故障的后备保护:主要有复合电压闭锁过流保护、零序(方向)过流保护、低阻抗保护等。

异常运行保护:主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。

3、非电量保护

利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器保护称为非电量保护。主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、油位保护及冷却器全停保护。非电量保护根据现场需要动作于跳闸或发信。

(1)瓦斯保护

当变压器内部发生故障时,由于短路电流和短路点电弧的作用,变压器内部会产生大量气体,同时变压器油流速度加快,利用气体和油流来实现的保护称为瓦斯保护。

轻瓦斯保护:当变压器内部发生轻微故障或异常时,故障点局部过热,引起部分油膨胀,油内气体形成气泡进入气体继电器,轻瓦斯保护动作,发出轻瓦斯信号。

重瓦斯保护:当变压器油箱内发生严重故障时,故障电流较大,电弧使变压器油大量分解,产生大量气体和油流,冲击档板使重瓦斯继保护动作,发出重瓦斯信号并出口跳闸,切除变压器。

重瓦斯保护是油箱内部故障的主保护,他能反映变压器内部的各种故障。当变压器发生少数匝间短路,虽然故障电流很大,但在差动保护中产生的差流可能并不大,差动保护可能拒动。因此对于变压器内部故障,需要依靠重瓦斯保护切除故障。

(2)压力保护

压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护。含压力释放和压力突变保护,用于反应变压器油的压力。

(3)温度及油位保护

当变压器温度升高达到预警值,温度保护发出告警信号,并投入起动备用冷却器。

当变压器漏油或由于其他原因使得油位降低是,油位保护动作,发出告警信号。

(4)冷却器全停保护

当运行中的变压器冷却器全停时,变压器温度会升高,若不及时处理,可能会导致变压器绕组绝缘损坏。因此在变压器运行中冷却器全停时,该保护发出告警信号并经长延时切除变压器。

4、差动保护

变压器差动保护是变压器电气量的主保护,其保护范围是各侧电流互感器所包围的部分。在这范围内发生的绕组相间短路、匝间短路等故障时,差动保护均要动作。

关于变压器差动保护的原理,之前我们之前已经进行了详细的讨论,需要的朋友可以在历史记录6、7、8期中回看相关内容。对此就不做赘述了,这里再简单补充一些关于励磁涌流的概念。

(1)变压器的励磁涌流

空投变压器时产生的励磁电流称作励磁涌流。励磁涌流的大小与变压器的结构、合闸角、容量、合闸前剩磁等因素有关。测量表明:空投变压器时由于铁芯饱和励磁涌流很大,通常为额定电流的2~6倍,大可达8倍以上。由于励磁涌流只在充电侧流入变压器,因此会在差动回路中产生很大的差流,导致差动保护误动作。

励磁涌流具有以下特点:a、涌流数值很大,含有明显的非周期分量;b、波形呈尖顶状,且是间断的;c、含有明显的高次谐波分量,尤其二次谐波分量较为明显;d、励磁涌流是衰减的。

根据励磁涌流的以上特点,为防止励磁涌流造成变压器差动保护误动,工程中利用:二次谐波含量高、波形不对称、波形间断角大这三种原理来实现差动保护的闭锁。

(2)二次谐波制动原理

二次谐波制动的实质是:利用差流中的二次谐波分量,来判断差流是故障电流还是励磁涌流。当二次谐波分量与基波分量的百分比大于某一数值(通常为20%)时,判断差流是由于励磁涌流引起的,闭锁差动保护。

因此二次谐波制动比越大,允许基波中包含的二次谐波电流越多,制动效果也就越差。

(3)差动速断保护

当变压器内部出现严重故障,故障电流较大导致CT饱和时,CT二次电流中也含有大量的谐波分量,根据上面的叙述,这就很可能会由于二次谐波制动导致差动保护闭锁或延缓动作。这将严重损坏变压器。为了解决这个问题,通常会设置差动速断保护。

差动速断元件,实际上是纵差保护的高定值差动元件。与一般差动元件不同的是,它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有谐波分量的大小如何,只要差流有效值超过了差动速断的整定值(通常比差动保护整定值要高),它将立即动作切除变压器,不经过励磁涌流等判据的闭锁。

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