電力變壓器的繼電保護原理及診斷

    繼電保護防止因短路故障或不正常運行狀態造成電氣設備或供配電系統的損壞,提高供電可靠性,因此,電保護是變電所二次回路的重要組成部分,也是供電設計的主要內容.

 

    一、電力變壓器的常見故障和保護配置

 

    1、常見故障

 

    常見故障分短路故障和不正常運行狀態.

 

    (1)變壓器的短路故障

 

    按發生在變壓器油箱的內外,分內部故障和外部故障.內部故障有匝間短路、相間短路和單相碰殼故障.外部故障有套管及其引出線的相間短路、單相接地故障.

 

    (2)變壓器的不正常運行狀態有過負荷、油面降低和變壓器溫度升高等.

 

    2、保護配置

 

    (1)裝設過電流保護和電流速斷保護裝置用于保護相間短路;

 

    (2)800kVA以上油浸式變壓器和400kVA及以上車間內油浸式變壓器應裝設氣體保護 裝置用于保護變壓器的內部故障和油面降低;

 

    (3)單臺運行的變壓器容量在10000kVA及以上和并列運行的變壓器每臺容量在6300kVA及以上或電流速斷保護的靈敏度不滿足要求時應裝設差動保護裝置用于保護內部故障和引出線相間短路;

 

    (4)裝設過負荷保護和溫度保護裝置分別用于保護變壓器的過負荷和溫度升高.

 

    二、變壓器二次側短路流經一次側的穿越電流和電流保護的接線方式

 

    變壓器電流保護的基本原理與電力線路保護類似,但由于變壓器的接線組別和保護的接線方式,變壓器二次側短路時流經一次側的穿越電流分布不同,將影響變壓器保護的靈敏度.

 

    1、Yyno聯結的變壓器二次側單相短路時一次側的穿越電流

 

    Yyno聯結的變壓器,二次側發生單相短路時,一次側穿越短路電流分布不對稱.

 

    2、變壓器電流保護的接線方式

 

    (1)兩相兩繼電器式接線  (適用于相間短路保護)

 

    對Yyno聯結的變壓器,二次側發生單相短路時,流經保護裝置穿越電流僅為二次側的三分之一(設變壓器變比為1),保護靈敏度只有相間保護的三分之一.

 

    對Yd11聯結的變壓器二次側ab兩相短路,流經保護裝置的穿越電流僅為二次側的 ,保護靈敏度也將降低.

 

    (2)兩相一繼電器式接線    (保護靈敏度隨短路種類而異)

 

    但Yyno聯結的變壓器二次側發生單相短路和yd11聯結的變壓器二次側發生兩相短路,保護裝置不動作,因此,該連線方式不能用于Yyno聯結的變壓器的電流保護.

 

    三、變壓器的電流保護

 

    (1)接線和工作原理

 

    和線路過電流保護的接線、工作原理完全相同.

 

    (2)變壓器過電流保護整定

 

    和線路過電流保護的整定類似.

 

    a.繼電器的動作電流整定

 

    式中,I1N為變壓器一次側額定電流;可靠系數Kre1、接線系數Kw、返回系數Kre同線路過電流保護;Ki為電流互感器的變比.

 

    b.動作時限

 

    變壓器過電流保護動作時限應比二次側出線過電流保護的最大動作時限大一個Δt.對車間變電所的變壓器過電流保護動作時限,一般取0.5~0.7s.

 

    c.靈敏度校驗

 

    式中,I(2)'K.min 為變壓器二次側在系統最小運行方式下發生兩相短路時一次側的穿越電流.