电力变压器继电保护精选(五篇)

序言：作为思想的载体和知识的探索者，写作是一种独特的艺术，我们为您准备了不同风格的5篇电力变压器继电保护，期待它们能激发您的灵感。

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关键词 电力变压器；二次回路；瓦斯保护；定时限过电流

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-085-02

电力变压器是电力系统变配电的重要设备，它的故障对配电的稳定、可靠和系统的正常运行都有明显且比较严重的影响，同时，电力变压器也是非常昂贵的设备，由此，提供对电力变压器的继电保护尤为重要。变压器通常需要的保护装置有瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、相间短路的后备保护、接地保护、过负荷保护、过励磁保护等等。下面就电力变压器常用的典型保护做分析。

对于输电线路高压侧为110 kV及以上的工厂总降压的主变压器来说，应装设过流保护、速断保护和瓦斯保护。过流保护作为电流速断保护的后备保护，在有可能超过电力负荷时，也需装设过负荷装置。但是如果单台运行的电力变压器容量在10000千伏安及以上和并列运行的电力变压器每台容量在6300千伏安及以上时，则要求装设纵联差动装置保护来取代电流速断保护。由于主电源出口处继电保护装置动作时限为 2 s，则变压器保护的过电流保护动作时限可整定为1.5 s。

1 装设瓦斯保护

当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

2 装设定时限过电流保护

2.3.2 过负荷保护动作时限

上述设计的电流及电压回路、保护操作回路的继电保护回路图设计情况如下：

1）电流回路：A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。

2）电压回路：母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组，变电站高压侧母线电压接线，如图2。

①为了保证PT二次回路在莫端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。

②采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良，PT二次侧失去接地点。

③1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。

④传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。

⑤因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面数值“1”代表I母PT。）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。

⑥PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。

3）保护操作回路：

继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路构成该回路的主要部分，220 kV操作电压回路也是应用同样的原理设计形成的，传统电气保护的阀值、开关量进行逻辑计算后，提交给操作回路。对微机装置进行保护。因此微机装置保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面的操作回路见图3。

1）当开关闭合时，DL1立即断开，然后DL2闭合。HD、HWJ、TBJI绕组、TQ组成回路，点亮HD，HWJ开始操作，但是由于线圈的各个绕组有较大的电阻阻值，致使TQ上获得的电压不至于让其执行跳开动作，保护跳闸出口时，TJ、TYJ、TBJI线圈、TQ直接连通，TQ上线圈电流变大，获得较大电压后开始工作，由于TBJI接点动作自保持，所以TBJI绕组线圈一直等待所有断路器断开后，TBJI才返回（即DL2断开）。

2）二次保护合闸回路原理与二次保护跳闸回路相同。

3）在二次回路合闸绕组线圈上并联了TBJV回路，这个保护回路是为了防止在线圈失去电压跳闸过程中又有电压合闸命令，由于短时间内的繁复跳合闸而损坏机构。例如合闸后绕组充放电的延迟效应，及容易造成合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，当开关在跳闸过程中，使得TBJI闭合，HJ、TBJV绕组、TBJI接通，TBJV动作时TBJV绕组线圈自保持，相当于将合闸线圈短路了（同时TBJV闭触点断开，合闸绕组线圈被屏蔽）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。

4）D1、D2两个二极管的单相连通让KKJ合闸后的继电器开始工作，KKJ的工作通过手动合闸来完成，手动跳闸的目的是让KKJ复归，KKJ是电磁保持继电器，动作后并不是自动返回的，所以KKJ又称手动合闸继电器，广泛用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等的二次回路设计。

5）HYJ与TYJ是感压型的跳合闸压力继电器，它一般接入断路器机构的气压接点，根据SF6产生的气体所造成的气体压力而动作，所在以SF6为绝缘介质的灭弧开关量中，若气体发生泄露，那么当气体压力降到不能够灭弧的时侯，接点J1和J2连通，将操作回路断开，防止操作发生，造成火灾隐患。在设计和施工中，值得注意的是当气压低闭锁电气操作时候，不能够在现场直接用机械方法使开关断开，气压低闭锁是因为灭弧气压已不能灭弧，这个时候任何将开关断开的方法都容易造成危险，容易让灭弧室炸裂，造成设备损毁，正确的方法是先把负荷断路器的负荷去掉之后，再手动把开关跳开，保证电气的安全特性。

6）辅助的位置继电器HWJ，TWJ，主要用于显示二次回路当前开关的合跳闸位置和跳合闸线圈的工作状况。例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。

所有保护及安控装置作用于该断路器的出口接点都必须通过该断路器的操作系统，不允许出口接点直接接入断路器。

目前的保护装置都已经采用微机式保护方式，但从电气操作的灵敏性、快速性、安全性考量，机电式保护在许多电厂及变电站被广泛的使用着。

参考文献

[1]熊为群，陶然.继电保护、自动装置及二次回路第二版[J].中国电力出版社.

[2]李瑞荣.电气二次回路识图与常见故障处理[J].中国电力出版社.

[3]程逢科，李公静.电气二次回路应用入门[J].中国电力出版社.

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电力变压器的结构和功能是电力系统的重要组成部分，其运行过程中会遇到很多问题，这些问题将会或多或少的影响电力系统的安全，尤其是大容量电力变压器受损会对企业电力系统造成致命破坏。因此，只有加强电力变压器的继电保护，将变压器合理应用到继电保护装置中，才能保证电力系统的安全。本文重点分析了电力变压器的继电保护对策，阐述了电力变压器在续电工作中的重要作用，展望了电力变压器在继电保护方面的未来。

【关键词】电力变压器 继电保护 软件系统

电力变压器的正常运行可以保证电力的有效运输，而保证电力变压器正常发挥功能的关键是继电保护，其工作能否完成将影响着电力体系的完整度。只有对电力变压器的机电保护对策进行科学分析，才能在电力变压器续电出现故障时做出合理应对，更好地处理电力运输过程中可能出现的各种意外状况，从而保证电力系统的稳定性和安全性。

1 电力变压器继电保护的常见故障

1.1 电力变压器继电保护概况

电力变压器继电保护主要有三种功能。第一，对电力系统出现的不正常信号和非正常状态做出有效应对，而达到维护继电保护功能的目的。第二，对电力变压器出现的非正常状态和故障进行判断，及时切断问题而达到有效控制事故发生的目的。第三，尽量避免电力变压器的继电保护功能因停电和设备损坏等问题而产生经济损失的情况，从而保证电力变压器的有效运转。

1.2 电力变压器继电保护的常见故障

1.2.1 内部原因造成的故障分析

内部原因造成的继电保护故障主要是电力变压器内部结构出现的机构性故障或功能性故障导致，如果变压器绕组出现故障或者变压器外壳接地线路出现故障都会引起继电保护故障，甚至会引发电网停电或者电力变压器被迫切除的情况。如果变压器出现短路，不能立即对变压器实行切除和停机，就会导致电力变压器烧毁或者不能运转的严重后果。

1.2.2 外部原因造成的故障分析

外部原因造成的故障主要有因油箱外部引线出现搭接情况、电力变压器的绝缘皮套出现发热情况等问题而引发的继电保护故障。如果电力变压器外部出现短路情况，可能会使电力变压器因电压过高而产生严重损害。

1.3 电力变压器继电保护装置的配备原则

当电力变压器内部出现短路或者油面下降的情况时，应该设置瓦斯保护；当外部短路引发变压器过电流的情况时，应该根据电力变压器容量和运行情况，设置电流保护、复合电压启动的过电流保护等装置作为后备保护；当长时间的过负荷对电力设备产生损害时，应根据过符合情况设置负荷保护装置；当电力变压器出现温度升高问题或者冷却出现故障时，应该根据变压器标准的规定，设置作用于信号的设备；110kv及以上中性点直接接地的电力网，应该根据电力变压器中心点接地的实际情况设置零序电流保护和零序电压保护装置。

2 电力变压器继电保护的要点分析

2.1 提高电力变压器继电保护技术的可靠性

电力变压器的继电保护方式主要是采用方法库和数据仓库。这两种方式可以有效地保证系统升级和维护的可靠性。在方法库上对电力系统进行升级和维护，为系统升级和换代提供了便利。因此，配备合理有效、性能优越的继电保护装置可以保证继电保护的可靠性。

2.2 增强电力变压器继电保护技术的实用性

电力变压器运行过程中的一些问题可以通过调节数据的共享性和适用性进行解决。如此一来，在分析问题和数据统计过程中可以增强数据的实用性，进而保证电力变压器的正常运行。

2.3 按照国家标准进行电力变压器设备设计

电力变压器的设计工作应该严格按照国家标准进行，并且严格把控型号选择的问题，以保证继电保护的协调性。同时，在对电力变压器进行继电保护时，应该对继电保护的工作情况和定期数值计算进行审核，保证电力变压器的运行符合国家规范。

2.4 电力变压器的运行应该以行动性为原则

在电力变压器的运行过程中，应该根据其结构的特殊性和功能的实用性，在设备内部安装保护装置，当瓦斯超出限值，立即做出反应，从而保证继电保护装置工作的准确性和便捷性，保证电力变压器的稳定性。

3 电力变压器继电保护的未来发展方向

3.1 软件系统的发展

随着社会科技的进步，电力变压器的继电保护应该向着自动化和智能化的方向发展。开发相关的软件支撑起电力变压器的继电保护工作，建立相应的电力变压器继电保护的工作程序，进行系统的数据记录和分析。通过其对相关数据的细致分析和高效决策来提高电力变压器继电保护的效果，从而维护电力变压器的继电保护功能。

3.2 数据库的发展

国民经济的快速发展使得电力变压器需要向网络化和信息化的方向发展。通过建立电力变压器继电保护的相关数据库和资料来实现网络化和信息化是最有效的途径。具体就是根据电力变压器继电保护工作的实际情况，建立电力变压器继电保护工作正常运行、故障检测和数据存储的数据库，对相关数据进行系统、科学的记录，使资料库可以作为电力变压器继电保护工作的坚强后盾。只有确保数据库在电力变压器继电保护工作中的有效运用，保证数据库对数据的全面统计，才能在设备出现故障后，准确的分析故障原因，找出解决故障的方法，从而保证电力变压器的继电保护工作正常运行。

4 结束语

电力变压器的结构和功能作为电力系统的重要组成部分，其运行过程中会遇到的问题会影响整个电力系统的安全，尤其是大容量电力变压器受损会对电力系统造成致命破坏。而电力变压器的继电保护是电力变压器最重要的保护体系和设备，同时也是保护电力变压器的有效手段，不仅可以保证电力变压器的正常运行，而且还可以将发生故障的可能性降到最低。因此，为了能够发挥电力变压器继电保护工作的最大价值，必须对电力变压器的继电保护技术进行分析，从而找到有效避免电力变压器的继电保护工作的正常进行，保证电力系统的安全性和稳定性，减少电力系统故障发生的概率。

参考文献

[1]周宝忠.电力变压器继电保护技术的应用实践[J].科技经济市场，2014（11）：173.

[2]刘靖.电力变压器微机主保护系统的研究与设计[D].重庆大学，2008.

[3]王梅义.高压电网继电保护运行技术[J].电力工业出版社，2008，10.

[4]沈国荣.工频变化量方向继电器原理的研究[J].电力系统自动化，2007，8.

[5]赵洪梅.电力变压器的继电保护[J].电力与能源，2008，34.

作者简介

高海涛（1980-），男，陕西省洋县人。工程硕士学位。现为吉林石化公司工程师。主要研究方向为电气运行管理。

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关键词：电力变压器；继电保护；优化探究

一、电力变压器常见的故障分析

电力变压器在使用时可能会因为人为或者环境中这种或者那种因素，造成种种问题。这部分故障主要分为两种，分别是内部故障和外部故障。内部故障主要是由于电力变压器的油箱里可能存在问题，人们在使用时不注意，而导致油箱出现油料泄露或者油箱损坏的问题，从而使变压器在使用时出现问题。而外部故障主要是油箱的外部，这部分主要是发生在绝缘套管或者其引线上，人员不注意就很可能会导致绝缘套管的绝缘层破损或者引线损坏等现象。

二、电力变压器继电保护优化分析

变压器在电力系统中至关重要，可以说是电力系统中的关键所在，而继电保护又是变压器的重中之重，因此对变压器进行继电保护优化就具有非常重要的现实意义。

1.利用纵联差动保护

纵联差动保护主要针对变压器内部短路和套管以及引出线等问题，主要通过切断变压器两侧的断路器遏制故障的发生。而具体分为两个方面：首先，应该装设纵联差动保护，在6.3×106VA以及以下并列运行，并且2×106VA以及以上用电流速断保护一些不符合要求的变压器。并且如果后备保护动作的延迟时间达到0.5秒，则需要装设电流速断装置。

2.通过瓦斯保护

瓦斯保护主要运用于第一类变压器故障，瓦斯保护主要可以用于油箱内油液不足的情况，例如对于0.4×106VA以上车间内油浸式变压器以及0.8×106VA以上油侵式变压器，我们都采用瓦斯来保护。

3.使反应变压器对称达到过负荷保护

当多个变压器并列运行，并且每个变压器利用电压在4×105VA以及以上时，则需要根据实际情况装设过负荷保护，同时过负荷保护也可以用于绕组变压器和自耦变压器，此时应该接于一相电流上，带时限动作于信号，这样就可以在发生故障时通过过负荷保护自动断开部分负荷，达到保护电力系统的效果。

我国的电力事业随着社会的发展日益强大，给人们生活带来了极大的便利。而变压器作为电力系统中的一个重要装置，却在电力系统正常运行的同时总是发生一些问题，因此，变压器的继电保护和优化就成为当今电力产业发展的关键。

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关键词:电力系统继电保护装置;电力变压器

Abstract: The power transformer is a very important component, but in the actual operation of power transformer fault occurs, all kinds of, affect the safety of the power system running, and improves economic efficiency. Therefore, the relay protection device is provided with good performance, reliable action is necessary.

Keywords: power system relay protection device of power transformer;

中图分类号：F407.61文献标识码：A 文章编号：

1、前言

随着我国电力工业的迅猛发展,电网的规模也逐渐扩大,电网的密集度也在不断提高。作为电力系统的主要部件—变压器也时刻受到外界负荷的影响。电力变压器正常运行中,可能会发生各类型的故障,例如超高压输电建设,越来越离不开大型的电力变压器,它的故障也直接影响着整个电力系统的安全连续运行。因此,为了保证供电的可靠性和连续性,必须对电力变压器继电保护装置的性能和动作可靠性做出相应的严格设置。

2、电力变压器的故障类型及不正常状态

电力变压器的故障通常可以分为油箱内部故障和油箱外部故障两种。油箱内部故障主要是指发生在变压器油箱内包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、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铁芯的绕损等。变压器内部故障非常危险，因为故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧坏铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量的气体， 有可能引起变压器油箱的爆炸，所以继电保护应快速切除这些故障。油箱外部故障最常见的主要是变压器绕组引出线和绝缘套管上发生的相间短路和接地短路(直接接地系统侧)。变压器的不正常运行状态主要有：变压器外部相问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；负荷超过额定容量引起的过负荷；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。此外，对大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度，在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。这些不正常的运行状态会使绕组、铁芯和其他金属构件过热，威胁变压器绝缘。

3、电力变压器器继电保护设计方案

3.1瓦斯保护设计

如果变压器内部发生严重漏油或匝间短路、铁心局部烧损、线圈断线、绝缘劣化和油面下降等故障时，往往差动保护及其他保护均不能动作，而瓦斯保护却能动作。瓦斯保护主要由气体继电器来实现，安装在变压器油箱与油枕之间的连接导油管中。瓦斯保护分为两种：一种是轻瓦斯保护动作于信号，根据气体的数量、颜色、化学成分和可燃性等，判断保护的原因和故障性质，运行人员能够迅速发现故障并及时处理；另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸，监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成分，可以间接地推测故障发生原因、部位和严重程度，在变压器出现突然性严重故障时自动报警或切断电源。

3.2过电流保护设计

为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备保护，变压器应装设过电流保护。过电流保护通常是指变压器启动电流按躲开最大负荷电流来整定的一种保护装置。它主要在其各侧母线故障时起作用，特别是中、低压侧母线的故障。主要分为以下3 种情况：

1）低压变压器过电流保护设计

变压器低压侧一般采用三相式三卷变压器，高、中压侧的阻抗保护很可能对压侧短路起不到保护作用，不能满足作为相邻元件后备保护的要求，这时可以同时在其高、中压侧均装设复合电压闭锁过流保护及零序方向过电流保护与间隙保护，低压侧装设复合电压闭锁过流保护。复合电压闭锁过流保护装置的电流元应按大于变压器的额定电流整定，即I=K1/K2×I0 式中，K1 为可靠系数，取1.2～1.3 ；K2 为返回系数，取0.85 ；I0 为变压器的额定电流。同时，为了正确反映各侧的不对称短路残压，此装置还应安装一套低电压锁闭元件。电压元件的动作电压应低于运行中可能出现的最低工作电压，如大容量电动机启动引起的电压降低等，其计算如下：U=U0/K1×K2, 式中，U0 为校验点故障时，电压继电器装设母线上的最大残压；K1 为可靠系数，取1.2～1.25 ；K2 为返回系数，取1.15～1.2。__

2）高压变压器的保护设计

如果变压器高压侧的过电流保护对低压侧母线有规定的灵敏系数时，则在变压器低压侧断路器与高压侧短路器上可配置过电流保护装置，当低压侧母差保护校验停运或故障拒动及开关与TA间故障时，此装置成为低压侧母线的主保护及后备保护。但是，如果短路为非金属性的，经弧光短路时，阻抗保护可能灵敏度不足或整定延时长于2.0s。因此，最好在高压侧设一个保护变压器热稳定的反时限过流保护，其整定值应由变压器的热稳定要求决定。同时，在低压侧另安装保护或在低压侧中性线上装设零序电流保护，跳高压侧短路器，其动作电流可按中性线不平衡电流不超过变压器额定电流的25%。

3）负序过电流保护设计

当相间后备保护按远后备原则配置时，应躲过被保护变压器所连接相邻线路发生一相断线时流过保护安装处的负序电流，并与相邻线路零序电流保护的后备段在灵敏度上配合，以防止负序过电流保护非选择性动作。设计时在各种两相短路情况下，测量反时限、定时限和负序过过负荷报警回路动作电流的离散值。测量反时限、定时限和负序过负荷报警回路的动作电流范围，刻度误差和返回系数。当负序保护作为发信号用时，由于断路合闸时的三相非同时，电力系统起动过程中的大电流、过流过程引起电流互感器的不平衡以及相邻近设备发生相间短路故障时都会引起较大的负序电流，可用延时来躲过。因此，动作时间应大于相邻设备的速断保护动作时间与断路器的分闸时间之和。当负序保护作为相间短路保护的后备保护时，即投跳闸时，动作时间应大于相邻设备及本设备的相间后备保护的动作时间。

4、电力变压器保护的应用

4.1变压器的差动保护

差动保护的构成原理主要是利用比较变压器高、低压侧的电流大小和相位来实现的。将变压器两侧的电流互感器二次侧按正常时的“环流接线”，图1 示出了适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比；对于Y，dl1 的电力变压器，同时再考虑采用“相位补偿接线”，即变压器星形侧的电流互感器接成三角形，变压器三角形侧的电流互感器接成星形。当变压器正常运行或外部故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之差接近于零(实际为由多种原因引起的不平衡电流，由于不平衡电流小)差动保护不动作，保护也不会动作。当变压器内部(包括变压器与电流互感器之间的引线)任何一点故障时，差动继电器中的电流等于两侧电流互感器的二次电流之和为故障点短路电流，大于继电器动作电流，继电器动作，跳变压器各侧断路器切除故障，同时发动作信号。

图1 双绕组变压器差动保护单相原理接线图

差动保护在继电保护的发展过程中， 有着独特而无法替代的地位，其灵敏度高，选择性好，实现简单，不但能够正确区分区内外故障，而且不需要与其他元件的保护配合，可以无延时地切除区内各种故障,因此差动保护被广泛应用于各种电气主设备和线路的保护中，作为电气主设备的主保护，具有独特的优点。

4.2变压器的瓦斯保护

当变压器油箱内部发生故障(包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其它绝缘材料因局部受热而分解产生气体， 因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量的气体， 此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。当变压器发生穿越性短路故障，在穿越性故障电流作用下，油隙问的油流速度加快， 当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作，对此必须采取相应的措施。

4.3 变压器的后备过流保护

变压器后备保护作为变压器自身的近后备和各侧母线、线路的远后备，地位也十分重要。双绕组变压器，后备保护应装在主电源侧，根据主接线情况，保护可带一段或两段时限，以较短的时限缩小故障影响范围，跳母联或分段断路器；较长的时限断开变压器各侧的断路器。三绕组变压器和自耦变压器，后备保护要分别装在主电源侧和主负荷侧。主电源侧的保护带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器，主负荷侧的保护动作于本侧断路器。当上述方式不符合灵敏性要求时，可在各侧装设后备保护，各侧保护应根据选择性的要求考虑加装方向元件。

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【关键词】电力系统；变压器；常见故障；继电保护

电力变压器是电力系统中输配电的主要设备，如果发生故障将会给电力系统的正常运行及供电可靠性带来严重的影响。为了确保电力变压器能够安全运行,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、结构以及故障类型装设相应的继电保护装置。1.电力变压器常见故障及不正常运行状态

变压器油箱的内部原副边绕组很有可能会发生相间短路、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。油箱内故障产生电弧,引起绝缘油剧烈气化,很有可能会导致变压器油箱内部爆炸。油箱外部套管和引出线也可能会发生相间短路以及接地短路。变压器不正常工作状态主要有外部短路、负荷引起的过电流、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。

根据情况和异常运行方式,变压器一般需要配置以下保护

2.1差动保护或电流速断保护

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：

2.1.1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。

2.1.2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，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。

2.1.3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。

2.1.4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。

2.2过电流保护

电网中发生相间短路故障时，电流会突然增大，电压突然下降，过流保护就是按线路选择性的要求，整定电流继电器的动作电流的。过电流保护可作为瓦斯保护和差动保护或电流速断保护的后备保护，反应变压器外部相间短路。一般过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器；负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器；对于升压变压器、系统联络变压器，当采用过电流保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。

2.3零序电流保护

反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。110kV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。在电缆线路上都采用专门的零序电流互感器来实现接地保护。将零序电流互感器套地三芯电缆上，电流继电器接在互感器的二次线圈上，在正常运行或无接地故障时，由于电缆三相电流的向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零(只有很小的不平衡电流），故电流继电器不动作。当发生接地故障时，零序互感器二次线圈将出现较大的电流，使电流继电器动作，以便发出信号或切除故障。

2.4过负荷保护

反应变压器对称过负荷的过负荷保护，仅作用于信号

对于400kVA及以上的变压器，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，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。变压器的过负荷电流，在大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，由电流继电器来实现，并经过一定的延时作用于信号。选择保护安装在哪一侧时，要考虑它能够反映变压器所有各侧线圈过负荷情况。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。

2.5过励磁保护

目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，接近饱和磁密，因此在过电压情况下，很容易产生过励磁。在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护。装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸，使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。

2.6瓦斯保护

瓦斯保护是反应变压器内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当油箱内故障严重时，产生的气体量非常大，气体流和油流相互夹杂着冲向油枕上部，由于压强的作用，继电器内部的油面降低，瓦斯保护启动，瞬时断开变压器各侧的断路器。 《继电保护和安全自动装置技术规程》规定，0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护具有可靠、灵敏和速动性，但只能反应油箱内部的故障，不能反应引出线的故障。有时还会受到一些外界因素的影响，所以还需要设置其他后备保护。

2.7压力保护

压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧带动继电器触点，使触点闭合，作用于切除变压器。

2.8温度及油位保护

温度保护包括油温和绕组温度保护，当变压器温度升高到预先设定的温度时，温度保护发生告警信号，并投入启动变压器的备用冷却器。

油位保护反应油箱内油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。

2.9冷控失电保护

为提高传输能力，对于大型变压器均配置有各种的冷却系统，如风冷、强迫油循环。在运行中，若冷控失电，变压器的温度将迅速升高。若不及时处理，可能导致变压器绕组绝缘损坏。