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1、电力变压器的继电保护设计伍爵技术协作信息电力变压器的继电保护设计●郭立新摘要:本文主要论述了继电保护在电力系统中的作用,地位,以及过电流保护,纵差动保护的整定原则.关键词:纵差动保护;过电流保护;励磁涌流;过励磁保护;瓦斯保护一,继电保护概述电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件,为了供电的可靠性和系统正常运行,就必须设置相应的继电保护装置.变压器的故障可以分油箱内部和油箱外部故障两种.油箱内部的故障包括绕组的相间短路,接地短路,匝间短路等.这些故障将引起绝缘物质的剧烈气化,从而可能引起爆炸,因此,这些故障应该尽快加以切除.油箱外部的故障
2、,主要是绝缘套管和引出线发生相间短路和接地短路.变压器的不正常运行状态主要有: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和中性点过电压;负荷超过额定容量引起的过负荷以及漏油等原因引起的油面降低.此外,对大容量变压器,其额定工作时的磁通密度接近于铁芯的饱和磁通密度,因此,在过电压或低频率等异常运行方式下,会发生变压器的过励磁故障.针对变压器的上述故障类型及不正常运行状态,应对变压器装设相应的继电保护装置.如:1.瓦斯保护.对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低,应装设瓦斯保护,它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作.当箱内故障
3、产生轻微瓦斯或油面下降时,应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时,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,亦应装设瓦斯保护.2.纵差动保护或电流速断保护.对变压器绕组,绝缘套管及引出线上的故障,应根据容量的不同,装设纵差动保护和电流速断保护.纵差动保护适用于并列运行的变压器,容量在6300KVA以上;单独运行的变压器,容量在10000KVA以上;发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器.容量在6300KVA以上.电流速断保护用于10000KVA以下的变压器,其过电流保护的时限大于O.5s时.对2000KVA以上的变
4、压器,当电流速断保护的灵敏性不能满足需要时,应装设纵差动保护.3过负荷保护.对40KVA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.4过励磁保护.高压侧电压为500KV及以上的变压器.对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高,应装设过励磁保护.在变压器允许的过励磁范围内.保护作用于信号,当过励磁超过允许值时,可动作于跳闸.二,变压器的纵差动保护1.变压器纵差动保护的基本原则.由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同,因此,为了保证纵差动保护的工作正常,就必须适当选择两侧电
5、流互感器的变比,使得在正常运行和外部故障时,两个二次电流相等.由此可知,要实现变压器的纵差动保护,就必须适当地选择两侧电流互敢器的变比,使其比值等于变压器的变比.BⅡ.nu.nB式中一压侧电流互感器的变比;n一压侧电流互时的最大不平衡电流.感器的变比;n一压器的变比(即高.低压侧额定电压之比).2变压器纵差动保护的特点.变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流.现对其不平衡电流产生的原因和消除方法讨论如下:(1)由变压器励磁电流所产生的不平衡电流.变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧,因此,通过电流互感器反应到差动回路中不能
6、被平衡,在正常运行情况下,此电流很小,一般不超过额定电流的2%～10%.在外部故障时,由于电压降低,励磁电流减小,它的影响就更小.但是,当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时,则可能出现数值很大的励磁电流,即励磁涌流.这是因为在稳定工作情况下,铁芯中的磁通应滞后于外加电压900.如果空载合闸时,变压器的铁芯严重饱和,励磁电流将剧烈增大,其数值最大可达到额定电流的6倍～8倍,同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量.励磁涌流的大小和衰减时间,与外加电压的相位,铁芯中剩磁的大小和方向,电源容量的大小,回路的阻抗以及变压器容量的大小和铁芯性质
7、等都有关系.(2)由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流.由于变压器常常采用Y,dll的接线方式,其两侧电流的相位差300.如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式,则二次电流由于相位不同,会有一个差电流流人继电器,为了消除这种不平衡电流的影响,通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形,而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形.但当电流互感器采用上述联接方式以后,在互感器接成三角形侧的差动一臂中,电流又增大了,/一倍.此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路应没有电流,就必须将该侧电流互感器的变比加大vi一倍,以减小二次电
8、流,使之与另一侧的电流相等,故此时选择变比的条件是:———===nRn_l/,/3式中n.和ne为适应Y,d接线的需要而采用的新变比.(3)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡
