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變壓器保護知識
1.變壓器故障類型與特征
電力變壓器主要由鐵心及繞在鐵心上的繞組構(gòu)成。為保證各繞組之間的絕緣，以及鐵心、繞組的散熱需要，將鐵心及繞組置于裝有變壓器油的油箱中。而變壓器各繞組間的兩端則通過絕緣套管引導(dǎo)變壓器的殼體之外。
電力變壓的故障可以分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障兩類。油箱內(nèi)部故障主要有繞組的相間短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路、單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地短路，以及鐵芯損壞等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險，由于油箱內(nèi)充滿了變壓器油，故障后強大的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性瓦斯氣體，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。
2.變壓器不正常運行狀態(tài)
電力變壓器不正常的運行狀態(tài)主要包括變壓器外部短路故障引起的過電流、負荷長時間超過額定容量引起的過負荷、風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。對于中性點非直接接地運行的變壓器，外部接地短路時可能造成變壓器中性點過電壓，威脅變壓器的絕緣。對于大容量變壓器，因鐵心額定工作磁通密度與飽和磁通密度比較接近，所以當外部過電壓過高或頻率降低時容易發(fā)生過激磁。
3.變壓器保護配置的基本原則
瓦斯保護
瓦斯保護用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動作，它可以防御變壓器油箱內(nèi)的各種短路故障和油面降低，且具有很高的靈敏度。瓦斯保護有重瓦斯和輕瓦斯之分。一般重瓦斯反應(yīng)的是變壓器內(nèi)部油流速度，保護動作于跳開變壓器各側(cè)電源斷路器，輕瓦斯保護反應(yīng)的是變壓器內(nèi)部氣體容積，保護動作于信號。
容量在800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。對于帶負荷調(diào)壓的油浸式變壓器的調(diào)壓裝置也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。
縱差保護或電流速斷保護
6300kVA及以上并列運行的變壓器，10000kVA及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用或工業(yè)企業(yè)中自用6300kVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護。其他電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應(yīng)大于0.5S。對于 2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護。縱差保護用于反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障，其保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器并發(fā)相應(yīng)信號。
相間短路的后備保護
相間短路的后備保護用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護(或電流速斷保護)的后備保護，其動作時限按電流保護的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器 各電源側(cè)斷路器，并發(fā)相應(yīng)信號。一般采用過流保護、復(fù)合電壓起動過電流保護或負序電流單相低電壓保護等。
接地短路的零序保護
對于中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序保護，零序保護用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)(或中壓側(cè))，以及外部元件的接地短路。
對于自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時應(yīng)增設(shè)零序方向元件。
當電網(wǎng)中僅有部分變壓器中心線接地運行時，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器(低壓側(cè)有電源)仍可能帶接地故障繼續(xù)運行，從而產(chǎn)生過電壓，威脅絕緣，因此應(yīng)根據(jù)情況裝設(shè)零序過電壓保護、間隙零序電流保護等。
過勵磁保護
超高壓大型變壓器需要裝設(shè)過勵磁保護，由于變壓器鐵心中的磁通密度B與電壓和頻率的比值U/f成正比，因此當電壓升高和頻率降低時會引起變壓器過勵磁，使得勵磁電流增大，造成鐵損增加，鐵心溫度和繞組溫度升高，嚴重時要造成局部變形和損傷周圍的絕緣介質(zhì)。過勵磁保護反映于實際工作磁密和額定工作磁密之比(過勵磁倍數(shù))而動作。在變壓器允許的過勵磁范圍內(nèi)，過勵磁保護作用于信號，當過勵磁超過允許值時可動作于跳閘。
其他非電量保護
變壓器通常還裝設(shè)反應(yīng)油箱內(nèi)油、氣、溫度等特征的非電量保護，主要包括變壓器本體和有載調(diào)壓部分的溫度保護、變壓器的壓力釋放保護、變壓器帶負荷后啟動風(fēng)冷的保護、過載閉鎖帶負荷調(diào)壓的保護等。