变压器相间短路保护研究

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1、变压器相间短路保护研究　　摘要：近年来，供电量的需求越来越大，由于变压器损坏而导致的供电系统故障也越来越频繁，而变压器作为电力系统中的重要供电元件，也是维持电路正常运行的核心要素，所以变压器相间短路保护工作值得重视并进一步的优化提高。文章旨在变压器保护装设基本原则进行简要的介绍，并就短路现象产生的具体原因提出相应的预防措施。关键词：变压器;相间短路保护;原理;预防措施中图分类号：TN715+文献标识码：A文章编号：1006-8937（2015）02-0102-021变压器保护装设的基本原则变压器是电力系统中的重要供电元件，而其对于保证供

2、电系统的稳定性和安全性都有着重大的意义，所以重视并优化变压器保护装设对于提高发电系统的运行效率以及经济效益都有着显著的作用。而对于变压器保护装设合理工作的基本原则，首先应该结合供电系统实际运行环境以及其不同的设计方案来构建，并保证其具体配置能达到可靠性、选择性、速动性、灵敏性这四个基本要求。但由于变压器类型与重要程度上的差异性，在对其实际的保护方案中，也必须根据不同工程的具体需要来提供可靠的继电保护装置。变压器一般装设以下保护：7瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、过电流保护、零序电流保护以及防御对称过负荷的过负荷保护。而在对于变压器主

3、保护的具体要求中，不同容量和机能的变压器都采用不同的主保护措施，电压在10kV及以下、容量在10MVA及以下的变压器采用电流速断保护;而一般采用纵差保护来维持电压在10kV以上、容量在10MVA以上的变压器的安全运行;对于电压在220kV以上的变压器设备应装设数字式保护。当然，在对细分后的继电保护措施也有着不同的具体设计方案，以下简单介绍变压器差动保护和后备保护的基本工作原理和要求。1.1变压器相间短路差动保护的基本原理和要求差动保护能防御变压器绕组和引线的多相短路、中性点直接接地电网侧绕组和引线的电路以及绕组匝间的短路现象，而其工作原

4、理是根据基尔霍夫电流定理制成的，如图1所示。差动保护把被保护的电路看作是一个节点，在稳定状态下即流进设备的电流和流出的电流相等，此时差动电流等于零。而当设备出现故障时，差动电流大于零，即此时流进设备的电流和流出的电流不相等。当差动电流大于差动保护装置的整定值时，上位机报警保护出口动作，将相关设备的各侧断路器跳开，使故障设备断开电源。7在对差动保护能高效维持变压器安全、稳定工作的基本要求中要做到以下几点：①能减小供电系统稳态情况下的不平衡电流，并当通过外部最大稳态短路电流时始终能维持各侧用的电流互感器的稳定运行;②能减小电流互感器的二次负

5、荷，并相应的控制变压器差动保护专用的D级电流互感器中励磁电流的产生，并严格将差动保护回路的二次负荷控制在10%误差以下，而为实现这一工作目的，一般采用适当增大导线截面、缩短控制电缆长度这两方面的措施来尽量减少控制电缆的电阻或者采用弱电控制用的电流互感器等来实施运行方案;而为了进一步改善在一次侧电流较大的情况下，电流互感器容易饱和的情况，变压器差动保护设计方案一般采用带小气隙的电流互感器来减少不平衡电流，从而改善了电流互感器常见的暂态特征，有效地提高了变压器运行的安全性和稳定性。1.2变压器相间短路后备保护的基本原理和要求变压器一般采用过

6、电流保护或复合电压闭锁过流保护作为后备保护，其是对变压器主保护工作的补充，也可以说是对相邻线路的后备保护，其原理图如图2所示，是指当主保护出现运行故障时而产生了很短工作延时，另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开，从而严格保障系统电路的安全性。7由于变压器类型与重要程度上的差异性，在对其实际的保护方案中，也必须根据不同工程的具体需要来提供可靠的继电保护装置，而在对于变压器后备保护的具体要求中，不同容量和机能的变压器都采用不同的后备保护措施，过电流保护措施适用于降压变压器;对于大容量的变压器组则采用负序电流和单项式低压过电流保护，以此来避

7、免额定电流大而导致电路元件灵敏度达不到要求的情况。2变压器短路原因分析就笔者在实践工作中的经验并且从变压器的短路事故统计中可以发现，短路事故中变压器损坏的主要原因是变压器本身的抗短路能力以及承受短路动稳定能力不足，其中，变压器的质量不达标严重影响了供电系统的运行效率，多数变压器是经过多次相间短路冲击下，或者是使用期较长，在经过多次过电流冲击之下，导致绕组变形的加剧而损坏，并且动作失灵。而变压器在短路情况发生时最容易发生变形的是低压绕组和平衡绕组、后使高中压绕组、铁芯和夹件。变压器在遭受突发短路时，高低压两侧都都会受到较大强度的短路电流冲

8、击，并且大部分都因为不能及时跳闸而发生短路事故，7而且往往在断路器还没有及时断开的很短时间内，短路电流产生与电流平方成正比的较强电动力将作用于变压器的绕组上，其中又具体分为辐向力和轴向力，在遭受短路情况时，