《变电站及主变压器保护设计》

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1、第五章主变压器保护第一节概述电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不

2、超过温升限值的额定电流。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。电力变压器是电力系统当中十分重要的供电元件，它的故障将对供电系

3、统的可靠性和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力元器件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑其装设性能良好和工作可靠的继电保护装置布置。变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外的故障两种。油箱内的故障，包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲这些故障是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘质的剧烈气化，从而可引起爆炸，因此，这些故障应尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。上述接地短路均系对中

4、性点直接接地电力网的一侧而言。变压器的不正常运行状态主要有：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和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。此外，对于大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此，在过电压和低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。电力变压器继电保护装置的配置原则一般为：应装设反映内部短路和油面降低的瓦斯保护；应装设反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵差联动保护和电流

5、速断保护；应装设作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（者带有负荷电压启动的过电流保护或抚恤电流保护）；11为防止中性点直接接地系统中外部接地短路的变压器零序电流保护；为防止大型变压器过励磁的变压器过励磁保护及过电压保护；为防止相间短路的变压器阻抗保护；为防止变压器过负荷的变压器过负荷（信号）保护。第二节变压器故障变压器故障大致可以分为以下几大类：一、内部相间短路、匝间短路、接地短路、铁心烧坏危害：变压器突发短路时，其高、低压绕组可能同时通过为额定值数十倍的短路电流，它将产生很大的热

6、量，是变压器严重发热。当变压器承受短路电流的能力不够，热稳定性差，会使变压器绝缘材料严重受损，而形成变压器击穿及损毁事故，甚至引起变压器喷油爆炸。采用的保护类型：瓦斯保护二、套管和引出线上发生相间短路和接地短路危害：变压器受短路冲击时，如果短路电流很小，继电保护正确动作，绕组变形将是轻微的；如果短路电流很大，继电保护延时动作甚至据动，变形将会很严重甚至造成绕组烧坏。对于轻微的变形，如果不及时检修，恢复垫块位置，紧固绕组的压钉及铁轭的拉板、拉杆，加强引线的夹紧力，在多次短路冲击后，由于累积效应也会使变

7、压器损坏。因此，诊断绕组变形程度、制订合理的变压器检修周期是提高变压器抗短路能力的一项重要措施。因此，变压器绕组在出口段路时，将承受很大的轴向和辅向点动力。轴向电动力使绕组向中间压缩，这种由电动力产生的机械应力可能影响绕组匝间绝缘，对绕组的匝间绝缘造成损伤；二辅向电动力使绕组向外扩张，可能失去稳定性，造成相间绝缘损坏。电动力过大，严重时可能造成绕组扭曲变形或导线断裂。三、变压器外部相间短路危害：运行中的变压器，因其绕组的载流导体处在漏磁场中而承受电动力作用，电动力在变压器绕组的材料中产生机械应力，并

8、传递到变压器的其他构件上，电动力的大小与电流的平方成正比。在发生短路时，由于短路电流值可能达到正常运行电流的十几倍至几十倍，因此产生的电动力就会激增上百倍甚至几百倍。再点动力和机械力的作用下，造成变压器垫块移位、脱落，撑条斜倒等故障，甚至使绕组产生变形，有的会致使绝缘击穿、造成损坏事故。四、变压器外部接地短路危害：在接地电流系统当中，线路发生接地故障时，零序电流从接地点经大地流向系统中各个中性点接地的变压器，再从变压器绕组经线路流向接地点。变压器中性点接地方式是由系统