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廣東恒安順告訴您變壓器該如何保護

2019-01-09  來自: 廣東恒安順電力設備服務有限公司 瀏覽次數:400

變壓器是連續運行的靜止設備,運行比較可靠,故障機會較少。但由于絕大部分變壓器安裝在戶外,并且受到運行時承受負荷的影響以及電力系統短路故障的影響,在運行過程中不可避免的出現各類故障和異常情況。

1、變壓器的常見故障和異常

變壓器的故障可分為內部故障和外部故障。

內部故障指的是箱殼內部發生的故障,有繞組的相間短路故障、一相繞組的匝間短路故障、繞組與鐵芯間的短路故障、繞組的斷線故障等。

外部故障指的是變壓器外部引出線間的各種相間短路故障、引出線絕緣套管閃絡通過箱殼發生的單相接地故障。

變壓器發生故障危害很大。特別是發生內部故障時,短路電流所產生的高溫電弧不僅會燒壞變壓器繞組的絕緣和鐵芯,而且會使變壓器油受熱分解產生大量氣體,引起變壓器外殼變形甚至爆炸。因此變壓器故障時必須將其切除。

變壓器的異常情況主要有過負荷、油面降低、外部短路引起的過電流,運行中的變壓器油溫過高、繞組溫度過高、變壓器壓力過高、以及冷卻系統故障等。當變壓器處于異常運行狀態時,應給出告警信號。

2、變壓器保護的配置

短路故障的主保護:主要有縱差保護、重瓦斯保護等。

短路故障的后備保護:主要有復合電壓閉鎖過流保護、零序(方向)過流保護、低阻抗保護等。

異常運行保護:主要有過負荷保護、過勵磁保護、輕瓦斯保護、中性點間隙保護、溫度油位及冷卻系統故障保護等。

3、非電量保護

利用變壓器的油、氣、溫度等非電氣量構成的變壓器保護稱為非電量保護。主要有瓦斯保護、壓力保護、溫度保護、油位保護及冷卻器全停保護。非電量保護根據現場需要動作于跳閘或發信。

(1)瓦斯保護

當變壓器內部發生故障時,由于短路電流和短路點電弧的作用,變壓器內部會產生大量氣體,同時變壓器油流速度加快,利用氣體和油流來實現的保護稱為瓦斯保護。

輕瓦斯保護:當變壓器內部發生輕微故障或異常時,故障點局部過熱,引起部分油膨脹,油內氣體形成氣泡進入氣體繼電器,輕瓦斯保護動作,發出輕瓦斯信號。

重瓦斯保護:當變壓器油箱內發生嚴重故障時,故障電流較大,電弧使變壓器油大量分解,產生大量氣體和油流,沖擊檔板使重瓦斯繼保護動作,發出重瓦斯信號并出口跳閘,切除變壓器。

重瓦斯保護是油箱內部故障的主保護,他能反映變壓器內部的各種故障。當變壓器發生少數匝間短路,雖然故障電流很大,但在差動保護中產生的差流可能并不大,差動保護可能拒動。因此對于變壓器內部故障,需要依靠重瓦斯保護切除故障。

(2)壓力保護

壓力保護也是變壓器油箱內部故障的主保護。含壓力釋放和壓力突變保護,用于反應變壓器油的壓力。

(3)溫度及油位保護

當變壓器溫度升高達到預警值,溫度保護發出告警信號,并投入起動備用冷卻器。

當變壓器漏油或由于其他原因使得油位降低是,油位保護動作,發出告警信號。

(4)冷卻器全停保護

當運行中的變壓器冷卻器全停時,變壓器溫度會升高,若不及時處理,可能會導致變壓器繞組絕緣損壞。因此在變壓器運行中冷卻器全停時,該保護發出告警信號并經長延時切除變壓器。

4、差動保護

變壓器差動保護是變壓器電氣量的主保護,其保護范圍是各側電流互感器所包圍的部分。在這范圍內發生的繞組相間短路、匝間短路等故障時,差動保護均要動作。

關于變壓器差動保護的原理,之前我們之前已經進行了詳細的討論,需要的朋友可以在歷史記錄6、7、8期中回看相關內容。對此就不做贅述了,這里再簡單補充一些關于勵磁涌流的概念。

(1)變壓器的勵磁涌流

空投變壓器時產生的勵磁電流稱作勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關。測量表明:空投變壓器時由于鐵芯飽和勵磁涌流很大,通常為額定電流的2~6倍,大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器,因此會在差動回路中產生很大的差流,導致差動保護誤動作。

勵磁涌流具有以下特點:a、涌流數值很大,含有明顯的非周期分量;b、波形呈尖頂狀,且是間斷的;c、含有明顯的高次諧波分量,尤其二次諧波分量較為明顯;d、勵磁涌流是衰減的。

根據勵磁涌流的以上特點,為防止勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動,工程中利用:二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大這三種原理來實現差動保護的閉鎖。

(2)二次諧波制動原理

二次諧波制動的實質是:利用差流中的二次諧波分量,來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一數值(通常為20%)時,判斷差流是由于勵磁涌流引起的,閉鎖差動保護。

因此二次諧波制動比越大,允許基波中包含的二次諧波電流越多,制動效果也就越差。

(3)差動速斷保護

當變壓器內部出現嚴重故障,故障電流較大導致CT飽和時,CT二次電流中也含有大量的諧波分量,根據上面的敘述,這就很可能會由于二次諧波制動導致差動保護閉鎖或延緩動作。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題,通常會設置差動速斷保護。

差動速斷元件,實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同的是,它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有諧波分量的大小如何,只要差流有效值超過了差動速斷的整定值(通常比差動保護整定值要高),它將立即動作切除變壓器,不經過勵磁涌流等判據的閉鎖。

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