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電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件, 為了供電的可靠性和系統(tǒng)正常運(yùn)行,就必須視其容量的大小、電壓的高低和重要程度, 設(shè)置相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。
變壓器的內(nèi)部故障可以分油箱內(nèi)部和油箱外部故障兩種。油箱內(nèi)部的故障包括繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的繞損等, 對變壓器來講, 這些故障都是十分危險的, 因?yàn)橛拖鋬?nèi)故障時產(chǎn)生的電弧, 將引起絕緣物質(zhì)的劇烈氣化, 從而可能引起爆炸, 因此, 這些故障應(yīng)該盡快加以切除。油箱外的故障, 主要 是絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路和接地短路。變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)主要有: 由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓; 由于負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷以及由于漏油等原因引起的油面降低。
此外, 對大容量變壓器, 由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度,因此, 在過電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下,還會發(fā)生變壓器的過勵磁故障。
針對電力變壓器的上述故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài), 應(yīng)對變壓器裝設(shè)相應(yīng)的繼電保護(hù)裝置。
電力變壓器的主保護(hù)
1、0.8M V A 及以上的油浸式變壓器和0.4M V A 及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器, 均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)殼內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時, 應(yīng)瞬時動作于信號; 當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時,應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。帶負(fù)荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置, 亦應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
2、6.3M V A 以下廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器, 以及10M V A 以下廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器, 當(dāng)后備保護(hù)時限大于0.5s時, 應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。
3、對6.3M V A 及以上的廠用工作變壓器和并列運(yùn)行的變壓器, 10M V A 及以上廠用備用變壓器和單獨(dú)運(yùn)行的變壓器, 應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護(hù)(以下簡稱縱差保護(hù))。
4、對高壓側(cè)電壓為330kV 及以上的變壓器, 可裝設(shè)雙重縱差保護(hù)。
5、縱差保護(hù)應(yīng)能躲過勵磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不平衡電流, 應(yīng)在變壓器過勵磁時不誤動。差動保護(hù)的范圍應(yīng)包括變壓器繞組、套管及其引出線。
6、對ll0kV 及以上中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中的變壓器, 應(yīng)在變壓器中性點(diǎn)接地線上裝設(shè)反應(yīng)接地故障的零序電流保護(hù)。對于只有部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變電所, 當(dāng)變壓器為分級絕緣時, 零序保護(hù)動作時應(yīng)首先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器, 如果故障未消失再切除中性點(diǎn)接地的變壓器, 以防止中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器出現(xiàn)危害的過電壓。
7、對高壓側(cè)電壓為500kV 或容量在240M V A 及以上的變壓器, 當(dāng)頻率降低和電壓升高引起的變壓器工作磁密過高, 應(yīng)裝設(shè)過勵磁保護(hù)。保護(hù)由兩段組成, 低定值段動作于信號, 高定值段動作于跳閘。
8、對變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障, 應(yīng)按電力變壓器標(biāo)準(zhǔn)要求, 裝設(shè)作用于信號或動作于跳閘的裝置。
電力變壓器的后備保護(hù)
1、變壓器的相間短路后備保護(hù)首先考慮采用過電流保護(hù), 當(dāng)過電流保護(hù)滿足不了靈敏度要求時,可選用復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù),若仍滿足不了靈敏度的要求。則可選擇阻抗保護(hù)。
2、雙繞組變壓器, 后備保護(hù)應(yīng)裝在主電源側(cè),根據(jù)主接線情況, 保護(hù)可帶一段或兩段時限, 以較短的時限縮小故障影響范圍,跳母聯(lián)或分段斷路器; 較長的時限斷開變壓器各側(cè)的斷路器。
3、三繞組變壓器和自耦變壓器, 后備保護(hù)要分別裝在主電源側(cè)和主負(fù)荷側(cè)。主電源側(cè)的保護(hù)帶兩段時限, 以較短的時限斷開未裝保護(hù)側(cè)的斷路器, 主負(fù)荷側(cè)的保護(hù)動作于本側(cè)斷路器。當(dāng)上述方式不符合靈敏性要求時, 可在各側(cè)裝設(shè)后備保護(hù)。各側(cè)保護(hù)應(yīng)根據(jù)選擇性的要求考慮加裝方向元件。
4、0.4M V A 及以上的變壓器應(yīng)設(shè)置過負(fù)荷保護(hù), 其動作時間應(yīng)大于電動機(jī)的自啟動時間, -般動作于信號。
電力變壓器的電流和電壓保護(hù)
為反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流, 以及在變壓器內(nèi)部故障時, 作為差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備, 變壓器應(yīng)裝設(shè)過電流保護(hù)。根據(jù)變壓器容量和系統(tǒng)短路電流水平的不同, 實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方式有: 過電流保護(hù)、低電壓啟動的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)以及負(fù)序過電流保護(hù)等。
1、變壓器的過電流保護(hù)
保護(hù)裝置的啟動電流應(yīng)按照躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定。保護(hù)動作后, 應(yīng)跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。①按躲開變壓器可能的最大負(fù)荷電流整定; ②按躲過負(fù)荷自啟動的最大工作電流整定; ③按躲過變壓器低壓母線自動投入負(fù)荷整定; ④按于相鄰保護(hù)配合整定。
2、復(fù)合電壓啟動的變壓器過電流保護(hù)
是由一個負(fù)序電壓繼電器( 由過電壓繼電器接于負(fù)序電壓過濾器上構(gòu)成) 和一個接于線電壓上的低電壓繼電器組成電壓閉鎖回路, 只當(dāng)電壓和電流元件同時動作后, 才能經(jīng)過延時動作于跳閘。
電力變壓器的瓦斯保護(hù)
當(dāng)在變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障( 包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經(jīng)電弧電阻的接地短路) 時, 由于故障點(diǎn)電流和電弧的作用, 將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產(chǎn)生氣體, 因氣體比較輕, 它們將從油箱流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時, 油會迅速膨脹并產(chǎn)生大量的氣體, 此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用油箱內(nèi)部故障時的這一特點(diǎn), 構(gòu)成反應(yīng)于上述氣體而動作的瓦斯保護(hù)裝置。
瓦斯保護(hù)的主要優(yōu)點(diǎn)是動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)發(fā)生的各種故障。缺點(diǎn)是不能反應(yīng)油箱以外的套管以及引出線等部位上發(fā)身的故障。
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