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变压器的一些基本保护知识

  一、变压器的故障

  1、内部故障

  变压器内部故障主要包括绕组相间短路、绕组匝间短路和中性点接地系统绕组地接地短路等。这些故障危害很大,因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧毁绕组绝缘盒铁芯,还会使绝缘材料和变压器油分解而产生大量气体,有可能使变压器油箱局部变形、破裂,甚至发生油箱爆炸事故。因此,当变压器发生内部故障时,必须迅速将变压器切除。这点需切记。

  2、外部故障

  变压器外部故障主要是变压器套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。发生这类故障时,也应迅速切除变压器,以尽量减少短路电流对变压器的冲击。

  二、变压器不正常工作状态

  变压器不正常工作状态主要变现为:

  (1)外部短路引起的电流。

  (2)过负荷。

  (3)油箱漏油造成的油面降低。

  (4)变压器中性点电压升高或外部电压过高或频率降低等引起的过励磁。

  三、变压器应装设的保护装置

  (1)反映变压器油箱内部故障和油面降低的瓦斯保护。

  (2)反映变压器绕组和引出线相间短路、中性点直接接地系统绕组和引出线的单相接地短路的纵差保护或电流速断保护。

  (3)反映变压器外部相间短路并作为瓦斯保护盒差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压起动的过电流保护或负序过电流保护)。

  (4)反映中性点直接接地系统中变压器外部、内部接地短路的零序电流保护。

  (5)反映变压器对称过负荷的过负荷保护。

  (6)反映变压器过励磁的保护。

  四、变压器的主保护

  (一)瓦斯保护

  (1)瓦斯保护的基本工作原理

  反映故障时气体数量和油流速度的保护称为瓦斯保护。当变压器内部故障时,故障点局部高温使变压器油温升高,体积膨胀,油内空气被排出而形成上升气体。若故障点产生电弧,则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体,这些气体自油箱流向储油柜。

  故障程度越严重,产生气体越多,流向储油柜的油流速度越快。由于气体数量和油流速度能直接反映变压器故障性质和严重程度,股产生少量气体和气流速度较小时,轻瓦斯动作于信号;故障严重,油流速度高时,重瓦斯保护瞬时作用于跳闸。

  气体继电器是构成瓦斯保护的主要元件,它是安装在油箱与储油柜的联管中部,这样油箱内部气体必须通过气体继电器才能流向储油柜。为了使气体顺利地流向储油柜,老式变压器要求油箱与联管都要有一定倾斜度,其中油箱要求有1%-1.5%,联管要求有2%-4%的倾斜度。

  新型的变压器在容易聚集气体的地方(如套管升高座)装有集气分管,各集气分管都接入集气总管,然后将集气总管接到气体继电器前端的联管上。这样,只要集气管和联管有一定倾斜度,气体就能流入储油柜,所以油箱就没有倾斜度方面的要求了。

  目前,国内采用开口杯挡板式气体继电器,其工作原理如下:

  1)正常工作时,开口杯中充满了油,由于开口杯自身重力产生的力矩小于平衡锤产生的力矩,所以开口杯向上顶,干簧触点断开。

  2)当变压器油箱内部发生轻微故障时,少量气体将聚集在继电器的顶部,使继电器内的油面下降,开口杯露出油面,由于开口杯自身重量加上杯内的油重量所产生的力矩大于平衡锤产生的力矩,因此开口杯向下转动,当固定在开口杯上的磁铁随开口杯下降到接近干簧触点时,该触点闭合发出轻瓦斯动作信号。

  3)当油箱内部发生严重故障时,就会产生大量的气体并伴随着油流冲击挡板,当油流速度达到继电器的整定值时,挡板被冲到一定的位置,固定在挡板上的磁铁就接近于干簧触点,使该触点闭合,该触点闭合动作于断路器跳闸。

  (2)瓦斯保护的整定

  1)轻瓦斯保护的整定

  轻瓦斯动作值的大小用气体容量大小表示。一般轻瓦斯保护的气体容积范围为20 -300cm 3;气体容量的调整可通过改变重锤的力臂长度来实现。

  2)重瓦斯保护的整定

  重瓦斯保护动作值的大小用油流速度大小来表示。对油流的一般要求:自冷式变压器为0.8-1.0m/s,强油循环变压器为1.0-1.2m/s,120MVA以上的变压器为1.2-1.3m/s。

  (3)瓦斯保护的优缺点

  瓦斯保护的主要优点是结构简单,能全面反映变压器油箱内部的各种故障。特别是当发生匝间短路且被短接的匝数很少时,故障回路的电流虽然很大,可能造成严重的局部过热,但反映在外部电路的电流变化却很小,甚至连灵敏性较高的差动保护也可能不动作。因此,瓦斯保护对反映这类故障具有特别重要的意义。此外,瓦斯保护是铁芯烧损的唯一保护。瓦斯保护由于简单、灵敏、经济而被广泛使用,在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的室内油浸式变压器均应装设瓦斯保护。

  瓦斯保护的主要缺点是不能反映变压器套管及引出线的故障。所以瓦斯保护不能作为变压器地唯一主保护,它与差动保护共同作为变压器地主保护。

  (二)差动保护

  1、差动保护的

 
 
 
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