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1、220KV主变压器的继电保护及常见故障处姓名：晏祥龙 班级：电气工程及自动化 学号：5摘要 本文在着重介绍220KV主变压器的三种继电保护形式的原理及保护动作的处理情况，简单介绍220KV主变压器的常见故障处理。关键词 变压器 继电保护 常见故障处理1 简介220KV主变压器目前已经作为电厂与电网的主干联络变压器，220KV主变压器是电厂及变电站中十分重要的供电设备，它的故障将造成大面积停电事故，对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时220KV的主变压器是非常贵重的电气设备，一台大容量变压器至少要值几千万元，因此为了保障变压器的安全运行，必须给220KV主变压器装设性能良好、工作可靠
2、的继电保护装置。2 220KV主变压器的继电保护及保护动作处理 220KV主变压器保护装置采用双重化配置，保护装置一般具备以下保护： (1)差动保护；(2)瓦斯保护； (3)后备保护 。 下面分别介绍这几种保护及这几种保护动作时的处理。21主变压器纵差动保护变压器纵差动保护，是变压器内部及引出线上短路故障的主保护，它能反应变压器内部及引出线上的相间短路、变压器内部匝间短路及大电流系统侧的单相接地短路故障。另外，尚能躲过变压器空充电及外部故障切除后的励磁涌流。变压器纵差保护，按比较变压器各侧同名相电流之间的大小及相位构成。变压器纵差保护由三个部分构成：差动元件、涌流判别元件及差动速断元件。差动元
3、件在DGT801A保护装置中，采用比率制动式差动元件。动作特性变压器纵差保护差动元件动作特性图1，有两部分构成：无制动部分和比率制动部分。速断动作区为差动速断元件动作特性。图1 变压器差动保护动作特性涌流判别元件装置采用二次谐波制动原理的励磁涌流判别方法。比较各相差流中二次谐波分量对基波分量百分比（即I2/I1）与整定值的大小。当其大于整定值时，认为该相差流为励磁涌流，闭锁差动元件。涌流制动方式装置采用“或门”谐波制动方式。“或门”制动方式，是指在三相差流中，只要某一相差流中的二次谐波电流对基波电流之比大于整定值，便将三相差动元件闭锁。差动速断元件差动速断元件，其动作不受差流波形畸变或差流中谐
4、波的影响，而只反应差电流的有效值。当某一相差流的有效值大于整定值时，立即作用出口。逻辑框图主变压器纵差保护的逻辑框图如图5所示。图2 “或门”制动式变压器纵差保护逻辑框图220KV主变压器差动保护动作原因有：(1) 主变压器及其套管引出线故障；(2) 保护二次线故障；(3) 电流互感器开路或短路；(4) 主变压器内部故障； 当差动保护动作后，首先根据220KV故障录波装置动作记录、主变压器及其套管和引出线有无故障痕迹及异常现象进行判断。故障录波装置记录着故障前、故障时、故障后的状态量，包括：电流、电压、动作时间、保护动作情况、断路器跳闸情况等。通过查看录波图、检查一次设备的情况可以对故障进行初
5、步的分析，一次设备故障造成差动保护正确动作还是二次回路故障造成差动保护误动。判断为一次设备故障下列情况应进行详细检查：(1) 检查变压器套管是否完整，连接变压器的母线上是否有闪络的痕迹；(2) 检查电缆头是否有损伤，电缆是否有移动现象。若检查结果没有上述现象，则应查明变压器内部是否有故障。当变压器内部有损伤时，则不允许将变压器合闸送电 有时，差动保护在其保护范围外部发生短路时，可能会误动作，如果变压器没有损伤的迹象时，则应检查差动保护的直流回路。若没有发现变压器故障，就可空载合闸试送电；合闸后，经检查正常时，方可与其它线路接通。若跳闸时，设备一切都正常，则可能为保护误动作。二次回路故障造成差动
6、保护误动有，如下：（1）直流系统两点双重接地引起的误动； (2) 差动保护跳闸回路和保护二次线短路造成差动保护误动； (3) 主变高、中、低压侧电流互感器开路或端子接触不良； 此时应将各侧的断路器和隔离开关断开，由试验人员试验差动保护的整套装置。若差动保护动作正确时则必须将故障找出。并消除后，方允许将变压器投入运行。22 瓦斯保护瓦斯保护是变压器的主要保护，能有效地反应变压器内部故障。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点等组成，作用于信号。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。正常运行时，瓦斯继电器充满油,开口杯浸在油内,处于上浮位置,干簧触点断开。 当变压器内部故障时，故障点局部发
7、生过热，引起附近的变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其它材料在电弧和放电等的作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时,排出的瓦斯气体缓慢地上升而进入瓦斯继电器,使油面下降,开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动,使干簧触点接通,发出信号。当变压器内部故障严重时,产生强烈的瓦斯气体,使变压器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击档板,档板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移劝,使干簧触点接通,作用于跳闸。 瓦斯保护能反应变压器油箱内的内部故障,包括铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造
8、成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上却并不大,因此差动保护没有反应,但瓦斯保护对此却能灵敏地加以反应,这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。 轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：(1)因进行滤油、加油和启动强油循环装置而使空气进人变压器；(2)因温度下降或漏油致使油面缓慢低落；(3)因变压器轻微故障而产生少量气体； (4)由于外部穿越性短路电流的影响。( 因直流回路绝缘破坏或接点劣坏引起的误动作。)引起重瓦斯保护动作跳闸的原因：可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离的太快，可能导致瓦斯保护动作于跳闸。发生
9、瓦斯信号后，首先应停止音响信号，并检查瓦斯继电器动作的原因，如果不是上述原因造成的，则应立即收集瓦斯继电器的气体，并根据气体的多少、颜色、是否可燃等，判断其故障性质，可参照表l表l 气体性质与故障对照表序号气体性质故障性质1无色、无睐、不燃。变压器内有空气2黄色、不易燃。木质故障3 淡灰色、有强烈气味、可 燃。纸质或纸板故障4灰色、黑色、易燃油质故障 检查气体是否可燃时，可打开继电器顶盖上的放气栓，放出气体进行试验。可燃时，有明亮的火焰，必须注意火柴应距栓口5 6cm，以免气体吹熄火柴。上述操作应由两人进行，并做好记录。 重瓦斯保护动作时，若判明是内部故障应报告上级，并取油样化验，进行色谱分析
10、，检查油的闲点。若油的闪点比过去降低5度以上，则说明变压器内部有故障，必须停下处理，严禁冒然送电。若内部无故障，系瓦斯保护误动作，则可在排除故障后送电。 轻瓦斯保护动作时，根据气体分析，若属内部故障，应汇报上级，将变压器退出运行，进行处理。若是由于带电滤油、加油而引起的，则主变可继续运行。23 后备保护220KV主变压器后备保护一般包括：(1)高压侧复合电压方向过流保护，方向指向主变，作为主变、各中低压母线的相间故障的后备保护。（中低压侧无电源，可不用方向）(2) 中压侧复合电压方向过流保护，一般方向指向变压器，在中压侧有电源时，做为变压器的后备保护。我们现在往往中压侧是开环运行的，一般不存在
11、电源，有些地方将方向元件退出和“中压侧复压过流保护”相同应用，多一套保护而矣。作为中压侧母线及各中压侧出线的相间故障的后备保护。(3) 低压侧复合电压方向过流保护, 作为低压侧母线及各低压侧出线的相间故障的后备保护。（备注：定值较高，时间和线路速断配合，一般只考虑保证低压侧母线故障有灵敏度。）(4)高压侧复合电压过流保护，做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护。(5) 中压侧复合电压过流保护，作为中压侧母线及各中压侧出线的相间故障的后备保护。(6) 低压侧复合电压过流保护，作为低压侧母线及各低压侧出线的相间故障的后备保护。（定值低，要保证出线全线有灵敏度，时间与出线过流配合）(7)
12、 高压侧零序方向过流保护，（一般方向多指向变压器），当方向指向高压侧母线时，作为高压侧母线及各高压侧出线的接地故障的后备保护。当方向指向变压器时：作为变压器、中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护，与中压侧零序方向一段或二段保护配合。与中压侧一段配合时一般不做中压侧线路的接地后备。且一般T1时间跳母联以缩小故障范围，T2时间跳主变开关。(8) 中压侧零序方向过流保护，方向一般指向中压侧母线，作为中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护。与出线一段配合。(9)高压侧零序过流保护, 作为各类接地故障的总后备，一般定值低，时间长。(10) 中压侧零序过流保护，方向一般指向中压侧母线，作为作
13、为中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护。与出线二段配合。(11) 间隙保护，中性点产生过电压时动作，与主变的中性点接地零序保护配合使用。3 电力变压器常见的故障处理3.1 电压升高时内部有轻微放电声 接地片断裂 处理：吊出器身检查并修复接地片3.2 线圈绝缘电阻下降 线圈受潮 处理：对线圈进行干燥处理 3.3 铁芯响声不正常 (1)铁芯油道内或夹件下面松动 （2）铁芯的紧固零件松动 处理：（1）将自由端用纸板塞紧压住 （2）检查紧固件并予紧固 3.4 气体继电器信号回路动作 （1）铁心片间绝缘损坏 （2）穿芯螺栓绝缘损坏 （3）铁芯接地方法不正确构成短路 处理：（1）吊出器身，检查并修
14、复铁芯片间绝缘损坏处 （2）更换或修复穿芯螺栓 （3）改变接地方法 3.5 气体继电器跳闸回路动作 (1)线圈匝间短路 （2）线圈断线 （3）线圈对地击穿 （4）线圈线间短路处理：吊出器身进行全面检查，修复损坏部位，消除故障点 3.6 绝缘油油质变坏 （1）变压器内部故障 （2）油中水分杂质超标 处理：(1)吊出器身进行检查 (2)过滤或更换绝缘油 3.7 套管对地击穿 瓷件表面较脏或有裂纹 处理：清扫或更换套管 3.8 套管间放电 套管间有杂物存在 处理：检查并清扫套管间的杂物 3.9 分接开关触头表面灼伤 ，机构与装配上存在缺陷如接触不可靠，弹簧压力不够等 处理：检查并调整分接开关 3.1
15、0 分接开关相间触头放电或各分接头放电 过电压作用,变压器内部有灰尘或绝缘受潮 处理：吊芯检查,清扫变压器内的灰尘或对绝缘进行干燥。4 结论: 作为发电厂及变电站的220KV主变压器，一般来说容量比较大，要求工作的可靠性较高。对于不同容量的变压器，所要求装设的保护类别也不尽相同。对于一般的主变来讲，主保护包括纵连差动保护和瓦斯保护。主变压器后备保护就是在主变压器的保护拒动后后备保护动作，加后备保护是为了提高保护的可靠性，保护功能根据使用地点不同而不同的，要根据实际情况选择。当变压器出现故障时要及时进行现场检查，根据实际情况进行有效处理，防止事故进一步扩大，减少因主变停电引起的发供电损失。参考文
16、献：1.国电南京电力自动化股份有限公司220Kv主变压器DGT801A型变压器电气量保护产品说明书.2 0 0 6年1 0月 第3版 第2次印. 互联网址h t t p : / / www. l y - c h i n a . c n2.国电南京电力自动化股份有限公司220Kv主变压器DGT801F型变压器非电量保护产品说明书. 2 0 0 6年1 0月 第3版 第2次印. 互联网址h t t p : / / www. l y - c h i n a . c n3.谷水清主编，李凤荣副主编.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，20054.潘龙德主编.电气运行.北京：中国电力出版社，19995.万千云，齐立新等编.电力系统运行实用技术问答. 北京：中国电力出版社，20056.陈石桥，李勇等修编.以礼河四级电站运行规程.内部资料.2012