变压器保护配置及重要性

2023-06-23 理论教育版权反馈

【摘要】：变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反映公共绕组及各侧过负荷的情况。

变压器是电力系统普遍使用的重要电气设备。它的安全运行直接关系到电力系统供电和稳定运行，特别是大容量变压器，一旦因故障而损坏造成的损失就更大。因此必须针对变压器的故障和异常工作情况，根据其容量和重要程度，装设动作可靠，性能良好的继电保护装置。一般包括：

（1）反映内部短路和油面降低的非电量（气体）保护，又称瓦斯保护。

（2）反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护，或电流速断保护。

（3）作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（或带有复合电压启动的过电流保护或负序电流保护或阻抗保护）。

（4）反映中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护。

（5）反映大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护。

（6）反映变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。

（7）反映变压器非全相运行的非全相保护。

1.纵联差动保护

纵联差动保护是变压器的主保护之一。对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器。10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵联差动保护。对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重差动保护。

2.变压器相间短路的后备保护

为防止外部相间短路引起的变压器过电流及作为变压器主保护的后备，变压器配置相间短路的后备保护。保护动作后，应带时限动作于跳闸。

（1）相关的规程规定：

1）过电流保护宜用于降压变压器。

2）复合电压（包括负序电压及线电压）启动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。

3）负序电流和单相式低电压启动的过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。

4）按以上两条装设保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

（2）外部相间短路保护应装于变压器下列各侧，各项保护的接线，宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。其中：

1）对双绕组变压器，应装于主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。

2）对三绕组变压器和自耦变压器，宜装于主电源侧及主负荷侧。主电源侧的保护应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在所有各侧均装设保护，各侧保护应根据选择性的要求装设方向元件。

3）对低压侧有分支，并接至分开运行母线段的降压变压器。除在电源侧装设保护处，还应在每个支路装设保护。

4）对发电机变压器组，在变压器低压侧，不应另设保护，而利用发电机反映外部短路的后备保护。在厂用分支线上，应装设单独的保护，并使发电机的后备保护带两段时限，以便在外部短路时，仍能保证厂用负荷的供电。

5）500kV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。

（3）多绕组变压器的外部相间短路保护，根据其型式及接线的不同，可按下述原则进行简化：

1）220kV及以下三相多绕组变压器，除主电源侧外，其他各侧保护可仅作本侧相邻电力设备和线路的后备保护。

2）保护对母线的各类故障应符合灵敏性要求。保护作为相邻线路的远后备时，可适当降低对保护灵敏系数的要求。

3.变压器接地短路后备保护

在中性点直接接地系统中，接地短路是常见的故障形式，所以处于该系统中的变压器要装设接地（零序）保护，以反映变压器高压绕组、引出线上的接地短路，并作为变压器主保护和相邻母线、线路接地保护的后备保护。

电力系统接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地数目和位置的关系及变压器中性点接地的原则已在前面讨论过。国内，在220kV系统中，广泛采用中性点绝缘水平较高的分级绝缘变压器（如220kV变压器中性点绝缘水平为110kV的情况），其中性点可接地运行或不接地运行。如果中性点绝缘水平较低（如500kV系统中性点绝缘水平为38kV的变压器），则中性点必须直接接地运行。

4.变压器过负荷保护

对于6.3MVA及以上电力变压器，当数台并列运行或单独运行，并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护应能反映公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单相式，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。

5.变压器非电量保护

变压器非电量保护主要包括瓦斯保护、温度及压力保护等。

由于非电量保护动作量不需电气量运算。通常根据运行经验、测试等方法获得。因此这里只介绍其配置原则。

（1）瓦斯保护。瓦斯保护是油浸式变压器的主保护之一。当变压器壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当变压器壳内故障产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

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。轻微瓦斯动作于信号，大量瓦斯动作于断开变压器各侧断路器。

（2）变压器温度及压力保护。对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行电力变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。

变压器保护配置及重要性

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