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电力变压器电力变压器是电力系统中十分重要的电气元件，虽然变压器是静止设备，结构可靠，故障的机会较少，但运行经验表明，实际运行中仍有可能发生各种类型的故障和不正常运行状态，对供电的可靠性和电力系统的正常运行带来严重的影响，同时，大容量的电力变压器也是十分贵重的电气元件，因此，应根据变压器的容量和重要性考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。变压器内部发生故障是非常危险的，不仅会烧毁变压器，油浸式变压器由于绝缘物和油在电弧作用下急剧变化，会容易导致变压器油箱爆炸。变压器油箱外部的故障主要是绝缘套管和引出线上发生相间短路及单相接地故障。这类故障有可能引起变压器绝缘套管爆炸，从影响电力系统的正常运行。油浸式变压器的不正常运行状态主要有：漏油造成的油面降低；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；由于负荷超过额定容量引起的过负荷使变压器绕组过热，加速绕组绝缘老化，甚至引起内部故障。因此，通常对这类不正常运行状态要装设相应的继电保护装置。电力变压器的继电保护一、电力变压器继保护的种类1.瓦斯保护瓦斯保护用来反映变压器油箱内部的故障，当变压器油箱内部发生故障伴随油分解产生气体，或当变压器油面降低时，瓦斯保护动作。其中，轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各侧的断路器。容量在VA及以上的油浸式变压器和容量在kVA及以上的车间内油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。2.电流速断保护电流速断保护用来反映变压器箱内部的绕组、引出线及套管处的相间短路。容量在VA以下单台运行的变压器和容量在VA以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护。3.纵联差动保护纵联差动保护用来反映变压器油箱内部的绕组、引线及套管处的相间短路。保护动作跳开变压器各侧的断路器。容量在10VA及以上单台运行的变压器和容量在kVA及以上并列运行的变压器，都要装设纵联差动保护。当电流速断保护灵敏系数不满足要求时，也要装设纵联差动保护。4.过电流保护过电流保护用来反映变压器内部和外部故障，作为瓦斯保护、纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。5.温度保护为了监视变压器的上层油温不超过规定值(一般为85℃)，一般装设温度保护。当变压器的上层油温超过规定油温时，温度保护动作发出信号或自动开启变压器冷却风扇。二、电力变压器瓦斯保护原理1.基本概念在变压器油箱内常见的故障有绕组匝间或层间绝缘破坏造成的短路，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地。变压器油箱内发生任何一种故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们就要从油箱流向油枕的上部，当故障严重时间，油会迅速膨胀并有大量气体产生，此时，会有强烈的油流和气流冲向油枕的上部，利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反映气体变化的保护装置，成为瓦斯保护。2.气体继电器的构成和动作原理瓦斯保护是利用安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中的气体继电器构成的，如图所示。为了不妨碍气流的运动，在安装具有气体继电器的变压器时，变压器顶盖与水平面应具有1%~1.5%的坡度通往气体继电器的连接管应具有2%~4%的坡度，安装油枕一侧方向向上倾斜。这样，当变压器发生内部故障时，可使气流容易进入油枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。气体继电器的安装示意图3.瓦斯保护的原理接线瓦斯保护的原理接线如图所示。气体继电器轻瓦斯触点KG由开口杯控制，构成轻瓦斯保护，其动作后发出预告信号。重斯触点KC2由挡板控制，构成重瓦斯保护，其动作后经信号继电器KS起动出口中间继电器KO,KO的两对触点分别使断路器1QF、2QF跳闸，从而切断故障电流。瓦斯保护的原理接线为了防止变压器内严重故障时因油速不稳定，造成重瓦斯触点时通时断的不可靠动作，必须选用带自保持电流线圈的出口中间继电器KCO。在保护动作后，借助于断路器的辅助触点QF1和2QF1来解除出口回路的自保持。在变压器加油或换油后及气体继电器试验时，为防止重瓦斯误动作，可利用切换片XB,使重瓦斯暂时改接到信号位置，只发信号。瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速的优点。当变压器内发生严重油或匝数很少的匝间短路时，故障回路的电流虽然很大，但反映在外部电路的电流变化很小，而瓦斯保护却能可靠地动作。因此，对于变压器油箱内部的各类故障，瓦斯保护都能灵敏的反应。但应注意的是瓦斯保护只能反应变压器油箱内部范围出现的故障，对油箱外套管与断路器引出线上的故障它不能反应的。因此瓦斯保护不能单独作为变压器的主保护，通常是将瓦斯保护和纵联动保护配合共同作为变压器的主保护。三、电力变压器电流速断保护原理对容量较小的变压器，在电源侧装设电流速断保护，与瓦斯保护配合，就可以反映变压器内部和电源侧套管及引出线上的全部故障。图示为变压器电流速断保护原理接线图，电源侧为35kV及以下中性点非直接接地电网，保护采用两相不完全星形接线方式。保护的动作电流按下列条件计算，并选择其中的较大者作为保护的动作电流。电力变压器电流速断保护(1)按大于变压器负荷侧母线上(k1点)短路时流过保护的最大短路电流计算，即Iop=K*Ik.max式中K可靠系数，采用1.3~1.4;Ik.max是最大运行方式下变压器负荷侧母线上三相短路时，流过保护的最大短路电流。(2)按大于变压器空载投入时的励磁涌流计算，即Iop=（3~5）IN.B式中IN.B为变压器保护安装侧的额定电流。电流速断保护当系统容量不大时，保护区很小甚至保护不到变压器电源侧的绕组，如负荷侧k1点发生故障时，只能靠过电流保护动作跳闸，结果延长了动作时间，因此电流速断保护不能单独作为变压器的主保护。四、电力变压器纵联差动保护原理双绕组变压器的纵联差动保护双绕组变压器的纵联差动保护单相原理接线如下图所示，它是按比较被保护变压器两侧电流的大小和相位的原理来实现的。变压器两侧各装设一组电流互感器1TA、2TA,其二次侧按环流法接线，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性端子均置于靠近母线的一侧，则将它们二次侧的同极性端子相连接，再将差动继电器的线圈并联接入，构成纵联差动保护。其保护范围两侧电流互感器TA、2TA之间的全部区域，包括变压器的高、低压绕组、引出线及套管等。纵联差动保护从图中可见，正常运行和外部短路时，流过差动继电器的电流为Ir=I1.2-I2.2,在理想情况下，其值等于零。但实际上由于两侧电流互感器特性不可能完全一致等原因，仍有差电流流过差动回路，即为不平衡电流Iunb.要求不平衡电流尽量小，保证装置不会误动作。当变压器内部发生详见间短路时，在差动回路中由于I2.2改变了方向或等于零，这时流过差动继电器的电流是I1.1与I2.2它们之和，此电流使差动继电器可靠动作，并用于变压器两侧断路器跳闸。五、电力变压器过电流保护电力变压器相间短路的后备保护可根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护等方式，过电流保护一般用于小容量的降压变压器上，保护装置的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。Iop=Kel/Kre*Il.max式中Kel-可靠系数，一般采用1.2~1.3；Kre-返回系数，一般采用0.85；Il.max-变压器的最大负荷电流；六、电力变压器的温度保护当变压器的冷却系统发生故障或是外部短路和过负荷时，变压器的油温升高。变压器油的温度越高，油的劣化速度越快，使用年限减少，油温越高将促使变压器绕组绝缘加速老化影响其寿命，因此，变压器运行规程规定：上层油温最高允许值为95℃，正常情况下不应该超过85℃，所以运行中对变压器的上层油温要进行监视。以上便是电力变压器继电保护的几种方式。

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