電力變壓器的故障不正常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的保護(hù)方式.ppt

1、第九章變壓器保護(hù)，第一節(jié)電力變壓器故障異常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的保護(hù)方式，變壓器內(nèi)部故障，油箱故障，油箱故障，繞組相間短路，繞組接地短路，繞組匝間短路，鐵芯燒損，套管與出線間相間短路，套管與出線間接地短路，由于額定運(yùn)行時(shí)的磁通密度相當(dāng)接近鐵芯的飽和磁通密度， 在過(guò)電壓或低頻、變壓器過(guò)勵(lì)磁故障、變壓器運(yùn)行狀態(tài)異常、變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓、負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)載、漏油引起的油位下降等異常運(yùn)行方式下。 變壓器應(yīng)配備以下保護(hù)： 1。氣體保護(hù)，反映油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體。其中，輕氣體保護(hù)作用于信號(hào)，重氣體保護(hù)作用于跳閘變壓器各供電側(cè)的斷路器。帶負(fù)荷調(diào)節(jié)的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置也應(yīng)安裝氣體

2、保護(hù)裝置，如車間800千伏安及以上的油浸式變壓器和400千伏安及以上的油浸式變壓器。2.縱向差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)縱向差動(dòng)保護(hù)適用于：容量大于6300千伏安的變壓器并聯(lián)運(yùn)行；當(dāng)容量超過(guò)10000千伏安時(shí)，變壓器獨(dú)立運(yùn)行；當(dāng)發(fā)電廠輔助工作變壓器和工業(yè)企業(yè)重要變壓器的容量超過(guò)6300千伏安時(shí)。電流速斷保護(hù)用于10000千伏安以下的變壓器，過(guò)流保護(hù)的時(shí)限大于0.5秒。對(duì)于2000千伏安以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)的靈敏度不能滿足要求時(shí)，還應(yīng)安裝縱差保護(hù)。3.后備保護(hù)1)過(guò)流保護(hù)：一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過(guò)載電流。2)復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)：一般用于過(guò)流保護(hù)靈敏度不

3、符合要求的升壓變壓器、接入變壓器和降壓變壓器。3)負(fù)序電流和單相低壓?jiǎn)?dòng)過(guò)流保護(hù)：一般用于容量63MVA及以上的升壓變壓器。4)阻抗保護(hù)：對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)接線變壓器，當(dāng)2)和3)中的保護(hù)不能滿足靈敏度和選擇性要求時(shí)，可以采用阻抗保護(hù)。4.外部接地短路時(shí)應(yīng)采取的保護(hù)措施：如果變壓器中性點(diǎn)接地，應(yīng)安裝零序電流保護(hù)。在高、中壓側(cè)中性點(diǎn)直接接地的自耦變壓器和三繞組變壓器中增加零序方向元件。電網(wǎng)中一些變壓器中性點(diǎn)接地時(shí)，應(yīng)根據(jù)具體情況安裝特殊保護(hù)裝置，如零序過(guò)壓保護(hù)、中性點(diǎn)充放電間隙加零序電流保護(hù)等。5.過(guò)載保護(hù)對(duì)于400千伏安以上的變壓器，當(dāng)多個(gè)變壓器并聯(lián)運(yùn)行或獨(dú)立運(yùn)行并作為其他負(fù)載的備用電源時(shí)，

4、應(yīng)根據(jù)可能的過(guò)載情況安裝過(guò)載保護(hù)。過(guò)載保護(hù)連接到一相電流，并作為信號(hào)延遲。對(duì)于沒(méi)有固定值班人員的變電站，過(guò)載保護(hù)可在必要時(shí)自動(dòng)降低負(fù)荷或跳閘。過(guò)勵(lì)磁保護(hù)是反映變壓器因頻率降低和電壓升高而產(chǎn)生的過(guò)勵(lì)磁，因此應(yīng)安裝過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。在變壓器允許的過(guò)勵(lì)磁范圍內(nèi)，保護(hù)作用于信號(hào)，當(dāng)過(guò)勵(lì)磁超過(guò)允許值時(shí)，可動(dòng)作于跳閘。7、其它保護(hù)因變壓器溫度和油箱壓力升高而冷卻系統(tǒng)失靈時(shí)，應(yīng)按現(xiàn)行變壓器標(biāo)準(zhǔn)的要求，裝上信號(hào)或動(dòng)作于跳閘裝置。第9章變壓器保護(hù)，第2節(jié)變壓器氣體保護(hù)，1。氣體保護(hù)的概念和作用：定義：安裝：使頂蓋沿氣體繼電器方向與水平面保持1%1.5%的上升斜率，并要求導(dǎo)油管的上升斜率不小于2%二、氣體繼電器的結(jié)構(gòu)和

5、工作原理：1正常情況下：2變壓器內(nèi)部有輕微故障時(shí)；3當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)：1重瓦斯保護(hù)出口中間繼電器必須具有自維護(hù)功能：由于重瓦斯與油流流量發(fā)生反應(yīng)，在故障過(guò)程中油流流量往往不穩(wěn)定，因此必須有自維護(hù)回路，以確保一旦重瓦斯觸點(diǎn)閉合，無(wú)論氣體繼電器觸點(diǎn)是否更新，KOM都開(kāi)始自維護(hù)。2.XB開(kāi)關(guān)功能：改變重瓦斯出口方式。變壓器換油、氣體繼電器試驗(yàn)、新安裝或大修后投入運(yùn)行時(shí)，保護(hù)通過(guò)XB切換到電阻R回路，防止重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作和跳閘。3、氣體保護(hù)動(dòng)作后，應(yīng)從氣體繼電器的上排氣口收集氣體進(jìn)行分析。根據(jù)數(shù)量、顏色、化學(xué)成分、易燃性等。判斷保護(hù)動(dòng)作的原因和故障的性質(zhì)。4氣體保護(hù)能反映油箱內(nèi)的各種故障，動(dòng)

6、作迅速，靈敏度高，接線簡(jiǎn)單，但不能反映油箱外出線和外殼的故障。三。氣體保護(hù)的設(shè)置氣體保護(hù)的動(dòng)作值用氣體體積表示。氣體體積的設(shè)定范圍一般為250300mm2。對(duì)于容量超過(guò)10WVA的變壓器，使用250mm2以上。氣體體積的調(diào)節(jié)可以通過(guò)改變重物的位置來(lái)實(shí)現(xiàn)。重氣保護(hù)的動(dòng)作值用油流速度表示。一般設(shè)定范圍為0.61.5米/秒，是指導(dǎo)油管內(nèi)的油流速度。調(diào)節(jié)QJ1-80氣體繼電器的油流量時(shí)，可先松開(kāi)調(diào)節(jié)螺釘14，然后改變彈簧9的長(zhǎng)度，一般設(shè)定在1米/秒左右。第9章電力變壓器保護(hù)，第3節(jié)變壓器縱差保護(hù)，1。變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理和接線圖1)接線圖2)基本原理1)電流互感器的變比根據(jù)互感器兩側(cè)的額定電流來(lái)選

7、擇，即流入差動(dòng)繼電器的電流為2。正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為：3變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流為：為了保證動(dòng)作的選擇性，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)根據(jù)避免外部短路時(shí)的最大不平衡電流來(lái)設(shè)定，即2。變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)區(qū)域外短路時(shí)變壓器縱差保護(hù)的不平衡電流大于線路縱差保護(hù)的不平衡電流。變壓器差動(dòng)保護(hù)也會(huì)受到浪涌電流的影響。1、勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生和特征勵(lì)磁涌流：變壓器空載合閘或從外部故障斷開(kāi)后，系統(tǒng)電壓恢復(fù)時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁電流可達(dá)額定電流的68倍。原因是變壓器鐵芯嚴(yán)重飽和，大大降低了勵(lì)磁阻抗。假設(shè)鐵芯中沒(méi)有剩磁，當(dāng)瞬時(shí)電壓為零時(shí)，變壓器投入運(yùn)行。圖中顯示了鐵芯中磁通量的變化以及勵(lì)磁涌流I

8、M和磁通量之間的關(guān)系。從圖中可以看出，磁通量滯后于電壓900。瞬時(shí)電壓值u=0時(shí)的磁通量。由于變壓器鐵芯中的磁通量不會(huì)突然變化，所以鐵芯中會(huì)出現(xiàn)非周期分量磁通量，其幅度為。如果忽略非周期和周期分量磁通的衰減，半周后總磁通的幅值為0，鐵芯嚴(yán)重飽和。表9-1顯示了浪涌電流的特性：其最大值非常大，可達(dá)額定電流的68倍。波形有不連續(xù)的角度(切斷負(fù)波后)。其波形向時(shí)間軸側(cè)傾斜，因此包含大量DC分量(約為基波的80%)和高次諧波分量，其中二次諧波分量所占比例最大(約為基波的20%)。2降低勵(lì)磁涌流的措施采用帶快速飽和變換器的差動(dòng)繼電器。基于非連續(xù)型人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變壓器差動(dòng)保護(hù)采用二次諧波制動(dòng)差動(dòng)繼電器正常

9、情況下，變壓器兩側(cè)的TA相位不同，Y側(cè)電流比側(cè)電流滯后300，會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。2)由于TA實(shí)際與計(jì)算值之差引起的不平衡電流，例如：額定容量為31.5毫伏的變壓器，其比率為115/10.5，Y-11接線，兩側(cè)電流互感器的不平衡電流為，3)不同TA型號(hào)引起的不平衡電流，4)變壓器調(diào)壓抽頭變化引起的不平衡電流，2，使鐵芯更加飽和，TA誤差較大。其特點(diǎn)是瞬態(tài)不平衡電流包含大量非周期分量，并偏離時(shí)間軸的一側(cè)。瞬態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時(shí)間滯后于初級(jí)側(cè)最大電流出現(xiàn)的時(shí)間。根據(jù)這一特點(diǎn)，通過(guò)保護(hù)延時(shí)避免暫態(tài)不平衡電流將不可避免地影響保護(hù)的快速性，甚至使變壓器差動(dòng)保護(hù)不可接受。3.降低不平衡電流的措施1。減

10、少穩(wěn)態(tài)不平衡電流變壓器差動(dòng)保護(hù)每側(cè)使用的電流互感器應(yīng)為專用的D級(jí)電流互感器。2.降低TA二次負(fù)荷的常用方法是：降低控制電纜的電阻(適當(dāng)增加導(dǎo)線的截面，盡可能縮短控制電纜的長(zhǎng)度)；弱電控制采用TA(二次額定電流為lA)等。3.氣隙小的鉭芯剩磁小。當(dāng)一次側(cè)電流較大時(shí)，TA不易飽和，因此勵(lì)磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時(shí)，TA的暫態(tài)特性也得到了改善。變壓器兩側(cè)電流相位不同引起的電流不平衡，變壓器Y側(cè)的TA二次繞組通過(guò)相位補(bǔ)償?shù)姆椒ń尤隮，變壓器側(cè)的TA二次繞組接入Y，補(bǔ)償300的相位差。同時(shí)，為了使正常情況下每相兩臂的電流相等，電流互感器的比例應(yīng)加倍，即互感器側(cè)的電流互感器的比例為，相位由微機(jī)

11、保護(hù)中的軟件校正。5.由實(shí)際比率和計(jì)算的TA比率之差引起的不平衡電流采用數(shù)值補(bǔ)償法。1)利用自耦變壓器消除不平衡電流。自耦變壓器連接到變壓器二次電流小的一側(cè)，如圖(A)所示。在圖(B)中，差動(dòng)線圈和平衡線圈的匝數(shù)被適當(dāng)選擇，使得差動(dòng)繼電器中的電流為0，不平衡電流被補(bǔ)償。3)變壓器微機(jī)保護(hù)軟件采用補(bǔ)償系數(shù)，使差動(dòng)回路不平衡電流最小。不同TA模型引起的不平衡電流：整定計(jì)算中引入了同態(tài)系數(shù)KSS，模型相同時(shí)為0.5，模型不同時(shí)為1。7.整定計(jì)算中應(yīng)考慮變壓器調(diào)壓分接頭變化引起的不平衡電流。變壓器縱差保護(hù)整定時(shí)應(yīng)避免的最大不平衡電流為：一般為1.31.5，1，電壓調(diào)節(jié)范圍的一半，初始計(jì)算為0.05，8

12、，減少了暫態(tài)過(guò)程中非周期分量電流的影響。用于差動(dòng)保護(hù)的中間轉(zhuǎn)換器具有快速飽和特性。然而，差動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行速度變慢(約12個(gè)周期)，直到非周期分量衰減很大時(shí)才能正常運(yùn)行?；蛘呃镁哂兄苿?dòng)特性的差動(dòng)繼電器或不連續(xù)角原理的差動(dòng)繼電器來(lái)解決暫態(tài)過(guò)程中非周期分量電流的影響。3.差動(dòng)保護(hù)使用BCH-2差動(dòng)繼電器1。差動(dòng)保護(hù)采用BCH-2型差動(dòng)繼電器結(jié)構(gòu)和工作原理快速飽和變換器的核心：SB=2SC=2SA原理：C柱中的磁通量有，方向與方向相反，起到退磁作用；方向與的方向相同，起到輔助磁性的作用。因此，C柱中的總磁通量和短路線圈的內(nèi)部布線如圖913所示。(1)短路線圈是開(kāi)路的，沒(méi)有短路線圈產(chǎn)生的磁通量，短路線圈

13、是速度飽和的差動(dòng)繼電器(2)短路線圈連接后，如果周期性分量電流被引入到NOP中，并且2NK1=NK2被保持(只要具有相同字母的抽頭被用于連接)，那么短路線圈產(chǎn)生的樣本輔助相當(dāng)于退磁，這意味著短路線圈沒(méi)有效果。繼電器的動(dòng)作磁勢(shì)與沒(méi)有短路線圈的相同。如果NK2的匝數(shù)單獨(dú)增加，即增長(zhǎng)率NK2/NK1的比值增加，由于磁輔助的增強(qiáng)，其將增加，而電流繼電器的工作電流是恒定的，并且繼電器在工作時(shí)需要減小(即安培匝數(shù))。相反，如果單獨(dú)增加NK1的匝數(shù)，磁勢(shì)將大于60安培匝數(shù)。如果Nop被供給包含DC分量的電流，則DC分量電流飽和鐵芯，這惡化了轉(zhuǎn)換器的傳輸性能，并且降低了次級(jí)線圈中的感應(yīng)電勢(shì)，而短路線圈將進(jìn)一步

14、降低次級(jí)線圈的感應(yīng)電勢(shì)。當(dāng)鐵芯飽和時(shí)，NK1和NK2的匝數(shù)將增加，雖然它將保持2NK1=NK2，但短路線圈的磁勢(shì)將增加，因此避免非周期分量的能力將增強(qiáng)。因此，NK1和NK2的匝數(shù)應(yīng)根據(jù)以下條件選擇：對(duì)于小型變壓器，由于勵(lì)磁涌流的倍數(shù)大，內(nèi)部故障時(shí)非周期分量衰減快，對(duì)保護(hù)動(dòng)作時(shí)間要求低，一般選擇較大的匝數(shù)，如C1C2和D1D2。對(duì)于中型變壓器，由于浪涌電流倍數(shù)小，非周期分量衰減慢，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間短，一般選擇較小的匝數(shù)，如A1A2和B1B2。BCH二號(hào)差動(dòng)繼電器各線圈的功能如下：a .差動(dòng)線圈與TA二次回路相連，產(chǎn)生差動(dòng)磁通。平衡線圈是為了補(bǔ)償變壓器兩側(cè)電流互感器計(jì)算值與實(shí)際值之差引起的不平衡電流。

15、短路線圈的作用是加強(qiáng)DC分量的磁效應(yīng)，提高繼電器避免非周期分量的能力。d、次級(jí)線圈的作用是產(chǎn)生次級(jí)電勢(shì)，使執(zhí)行機(jī)構(gòu)勵(lì)磁。(2)由BCH-2型差動(dòng)繼電器組成的差動(dòng)保護(hù)和由BCH-1型差動(dòng)繼電器組成的縱差保護(hù)的接線。由次級(jí)線圈N2的兩個(gè)部分中的不同磁通量分別感應(yīng)的電勢(shì)在幅度上和方向上相等。因此，NOP與Nbal1和Nbal2之間存在互感，當(dāng)流入差動(dòng)電路的電流達(dá)到啟動(dòng)值時(shí)，可以使繼電器動(dòng)作。制動(dòng)磁通brk是一個(gè)由兩列組成的閉環(huán)，因此在Nbrk和NOP、Nbal1和Nbal2之間沒(méi)有互感。然而，次級(jí)線圈中由brk感應(yīng)的電勢(shì)大小相等，方向相反，并且相互抵消，因此在Nbrk和N2之間沒(méi)有互感。當(dāng)不考慮制動(dòng)

16、線圈時(shí)，差動(dòng)線圈和二次線圈相當(dāng)于一個(gè)快速飽和變換器，可以消除不平衡電流和涌流中非周期分量的影響。2)繼電器的工作原理當(dāng)制動(dòng)線圈中沒(méi)有電流時(shí)，電流被引入差動(dòng)線圈，由該電流產(chǎn)生的磁通量在次級(jí)線圈中感應(yīng)出一定的電勢(shì)E20，這使得繼電器的致動(dòng)器動(dòng)作。當(dāng)Nbrk中有電流時(shí)，它將在磁芯的兩側(cè)產(chǎn)生磁通量brk，這將使磁芯飽和并降低磁導(dǎo)率。從而削弱了NOP中周期分量向N2的傳輸。此時(shí)，有必要增加NOP中的電流，以使線圈N2中感應(yīng)的電勢(shì)E20，并使繼電器的致動(dòng)器動(dòng)作。結(jié)論：繼電器的啟動(dòng)電流隨著制動(dòng)電流的增加而增加。繼電器的啟動(dòng)電流Ik acto和制動(dòng)電流Ibrk之間的關(guān)系，即Ik acto=f(IbRk)，稱為制動(dòng)特性曲線。對(duì)于多側(cè)電源變壓器區(qū)的故障，如果制動(dòng)曲線過(guò)于向上，繼電器可能會(huì)拒絕運(yùn)行。制動(dòng)系數(shù)從原點(diǎn)到制動(dòng)特性曲線的切線與橫軸的夾角為，tg稱為制動(dòng)系數(shù)。為了保證內(nèi)部故障時(shí)繼電器的可靠運(yùn)行，制動(dòng)系數(shù)一般不大于0.50.6。接線：3)靈敏度最不利的情況是單個(gè)電力變壓器有內(nèi)部故障，制動(dòng)線圈和差動(dòng)線圈有相同的電流。關(guān)系曲線如圖9-19中的直線5所示。制動(dòng)線圈連接在哪邊，原理確定如下：當(dāng)區(qū)域外有故障時(shí)，制