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1、第六章第六章 工厂供电系统的过流保护工厂供电系统的过流保护1/17/20231/17/20231 1第六章第六章 工厂供电系统的过流保护工厂供电系统的过流保护6.4 电力变压器的保护电力变压器的保护 6.4.1 电力变压器保护装置的设置电力变压器保护装置的设置6.4.2 变压器的继电保护变压器的继电保护6.4.3 变压器的单相接地保护变压器的单相接地保护1/17/20231/17/20232 26.4电力变压器的保护电力变压器的保护 一、一、一、一、电力变压器保护装置的设置电力变压器保护装置的设置电力变压器保护装置的设置电力变压器保护装置的设置 1 11 1变压器易产生的故障和不正常工作状态变
2、压器易产生的故障和不正常工作状态变压器易产生的故障和不正常工作状态变压器易产生的故障和不正常工作状态 变压器故障变压器故障及不正常工作状态及不正常工作状态变压器故障变压器故障不不正常工作状态正常工作状态内部故障内部故障线圈的相间短线圈的相间短路、匝间或层路、匝间或层间短路、单相间短路、单相接地短路以及接地短路以及烧坏铁心等。烧坏铁心等。外部故障外部故障套管及引出线套管及引出线上的短路和接上的短路和接地。地。过负荷、温升过过负荷、温升过高以及油面下降高以及油面下降超过了允许程度超过了允许程度等。等。1/17/20231/17/20233 32 22 2变压器的保护装置变压器的保护装置变压器的保护
3、装置变压器的保护装置 根根据据长长期期的的运运行行经经验验和和有有关关的的规规定定，对对于于高高压压侧侧为为610kV的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置：的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置：（1）带时限的过电流保护装置。）带时限的过电流保护装置。（2）电流速断保护装置。）电流速断保护装置。（3）瓦斯保护装置。）瓦斯保护装置。（4）过负荷保护装置。）过负荷保护装置。（5）温度保护装置。）温度保护装置。1/17/20231/17/20234 4二、二、二、二、变压器的继电保护变压器的继电保护变压器的继电保护变压器的继电保护 1 11 1变压器的过电流保护变压器的过电流保护变压器的过
4、电流保护变压器的过电流保护 变压器过电流保护动作电流整定变压器过电流保护动作电流整定 式中式中 IL.max(1.53)I1N.T；I1N.T变压器一次侧的额定电流。变压器一次侧的额定电流。其其动动作作时时间间也也按按“阶阶梯梯原原则则”整整定定，与与线线路路过过电电流流保保护护完完全全相相同同。对对车车间间变变电电所所来来说说，其动作时间可整定为最小值（其动作时间可整定为最小值（0.5s）。）。灵灵敏敏度度按按变变压压器器低低压压侧侧母母线线在在系系统统最最小小运运行行方方式式下下发发生生两两相相短短路路电电流流换换算算到到高高压压侧侧来来校验。校验。1/17/20231/17/20235
5、51 11 1变压器的过电流保护变压器的过电流保护变压器的过电流保护变压器的过电流保护 变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理：变压器过电流保护动作跳闸，应作如下检查和处理：（1）检查母线及母线上的设备是否有短路；）检查母线及母线上的设备是否有短路；（2）检查变压器及各侧设备是否短路；）检查变压器及各侧设备是否短路；（3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；（4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；（5）如是母线故障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；）如是母线故
6、障，应视该站母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；（6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；（7）试送良好，应逐路检查故障线路。）试送良好，应逐路检查故障线路。1/17/20231/17/20236 62 22 2变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护 变压器电流速断保护主要是对变压器的内部故障，如相间短路等进行保护。变压器电流速断保护主要是对变压器的内部故障，如相间短路等进行保护。动作电流整定计算公式动作电流整定计算公式 式中式中 Ik.max 变压器低压侧母线的三相短路电流换算到高压侧的穿
7、越电流值。变压器低压侧母线的三相短路电流换算到高压侧的穿越电流值。灵灵敏敏度度按按保保护护装装置置安安装装处处（高高压压侧侧）在在系系统统最最小小运运行行方方式式下下发发生生两两相相短短路路的的短短路电流值来校验。要求路电流值来校验。要求S Sp p1.51.5。1/17/20231/17/20237 73 33 3变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护变压器的过负荷保护 过负荷保护动作电流整定计算公式过负荷保护动作电流整定计算公式 I30变压器一次侧的额定电流，动作时间取变压器一次侧的额定电流，动作时间取1015s。1/17/20231/17/20238 8（1）瓦斯保护工作
8、原理）瓦斯保护工作原理 瓦瓦斯斯继继电电器器（气气体体继继电电器器），安安装装于于变变压压器器油油箱箱与与油油枕枕之之间间的的连连通通管管上上，如如图图所所示示。为为让让变变压压器器的的油油箱箱内内产产生生的的气气体体顺顺利利通通过过与与瓦瓦斯斯继继电电器器连连接接的的管管道道流流入入油油枕枕，应应保保证证连连通通管管对对变变压压器器油油箱箱顶顶盖盖有有2%4%的的倾倾斜斜度度，变变压压器器安安装装应取应取1%1.5%的倾斜度。的倾斜度。4 44 4电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护 1/17/20231/17/20239 94 44 4电力变压器
9、的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护 （1）瓦斯保护工作原理。）瓦斯保护工作原理。瓦瓦斯斯保保护护动动作作快快，灵灵敏敏度度高高，结结构构简简单单，并并能能反反映映变变压压器器油油箱箱内内的的各各种种故故障障，在在工工厂厂中中使使用用相相当当广广泛泛，但但它它不不能能反反映映变压器引出端子以上的故障。变压器引出端子以上的故障。瓦斯保护的原理接线图瓦斯保护的原理接线图 1/17/20231/17/202310104 44 4电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护 （2）变压器瓦斯保护动作后的故障分析。）变压器瓦斯保护动作
10、后的故障分析。收收集集瓦瓦斯斯继继电电器器内内的的气气体体做做色色谱谱分分析析，如如无无气气体体，应应检检查查二二次次回回路路和和瓦瓦斯斯继继电电器器的接线柱及引线绝缘是否良好；的接线柱及引线绝缘是否良好；检查油位、油温、油色有无变化；检查油位、油温、油色有无变化；检查防爆管是否爆裂喷油；检查防爆管是否爆裂喷油；检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油；检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油；如如果果经经检检查查未未发发现现任任何何异异常常，而而确确定定是是因因二二次次回回路路故故障障引引起起误误动动作作时时，可可退退出出瓦瓦斯保护，投入其他保护，试送变压器，并密切监视；斯保护，投入其他保护
11、，试送变压器，并密切监视；在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。在瓦斯保护的动作原因未查清前，不得合闸送电。1/17/20231/17/202311114 44 4电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护电力变压器的瓦斯保护 （2）变压器瓦斯保护动作后的故障分析。）变压器瓦斯保护动作后的故障分析。当外部检查未发现变压器有异常时，应查明瓦斯继电器中的气体的性质：当外部检查未发现变压器有异常时，应查明瓦斯继电器中的气体的性质：如如积积聚聚在在瓦瓦斯斯继继电电器器内内的的气气体体不不可可燃燃，而而且且是是无无色色无无味味的的，说说明明是是空空气气进进入入继继电电器器内内，此
12、时变压器可继续运行。此时变压器可继续运行。如如气气体体是是可可燃燃的的，则则说说明明变变压压器器内内部部有有故故障障，应应根根据据瓦瓦斯斯继继电电器器内内积积聚聚的的气气体体性性质质来来鉴鉴定定变变压压器器内内部部故故障障的的性性质质。如如气气体体的的颜颜色色为为黄黄色色不不易易燃燃的的，为为木木质质绝绝缘缘损损坏坏，应应停停电电检检修修；气气体体的的颜颜色色为为灰灰色色和和黑黑色色易易燃燃的的，有有焦焦油油味味，闪闪点点降降低低，则则说说明明油油因因过过热热分分解解或或油油内内曾曾发发生生过过闪闪烙烙故故障障，必必要要时时停停电电检检修修；气气体体的的颜颜色色为为浅浅灰灰色色带带强强烈烈臭臭
13、味味且且可可燃燃的的，是纸质绝缘损坏，应立即停电检修。是纸质绝缘损坏，应立即停电检修。1/17/20231/17/202312125 55 5变压器的差动保护变压器的差动保护变压器的差动保护变压器的差动保护 （1）变压器差动保护的工作原理。）变压器差动保护的工作原理。在在变变压压器器正正常常工工作作或或保保护护区区域域外外部部发发生生短短路路故故障障时时，电电流流互互感感器器二二次次侧侧电电流流同同时时增增加加，流流入入继继电电器器的的动动作作电电流流也也是是为为零零，或或仅仅为为变变压压器器一一、二二次次侧侧的的不不平平衡衡电电流流，不不平平衡衡电电流流小小于于继继电电器器动动作作电电流流，
14、故故保护装置不动作保护装置不动作。当变压器差动保护范围内发生故障时，在单电源当变压器差动保护范围内发生故障时，在单电源的情况下，流入继电器回路的电流，如图（的情况下，流入继电器回路的电流，如图（b）所示。此时继电器回路的电流大于其动作电流，保所示。此时继电器回路的电流大于其动作电流，保护装置动作，使护装置动作，使QF1、QF2同时跳闸，切除变压器。同时跳闸，切除变压器。1/17/20231/17/202313135 55 5变压器的差动保护变压器的差动保护变压器的差动保护变压器的差动保护 （2）变压器差动保护动作跳闸后的检查和处理）变压器差动保护动作跳闸后的检查和处理 查查变变压压器器本本体体
15、有有无无异异常常，检检查查差差动动保保护护范范围围内内的的瓷瓷瓶瓶是是否否有有闪闪络络、损损坏坏，引引线线是是否否有短路；有短路；如如果果变变压压器器差差动动保保护护范范围围内内的的设设备备无无明明显显故故障障，应应检检查查继继电电保保护护及及二二次次回回路路是是否否有有故障，直流回路是否有两点接地；故障，直流回路是否有两点接地；经以上检查无异常时，应在切除负荷后立即试送一次，试送后又跳闸，不得再送；经以上检查无异常时，应在切除负荷后立即试送一次，试送后又跳闸，不得再送；如如果果是是因因继继电电器器或或二二次次回回路路故故障障、直直流流两两点点接接地地造造成成的的误误动动作作，应应将将差差动动
16、保保护护退退出出运行，将变压器送电后，再处理二次回路故障及直流接地；运行，将变压器送电后，再处理二次回路故障及直流接地；差差动动保保护护及及重重瓦瓦斯斯保保护护同同时时动动作作使使变变压压器器跳跳闸闸时时，不不经经内内部部检检查查和和试试验验，不不得得将将变变压器投入运行。压器投入运行。1/17/20231/17/202314146 66 6保护故障分析实例保护故障分析实例保护故障分析实例保护故障分析实例 某某中中型型工工厂厂新新建建35kV变变电电所所在在运运行行中中发发生生多多次次越越级级跳跳闸闸事事故故。10kV线线路路WL1故故障障（如如图图所所示示），其其断断路路器器跳跳闸闸，但但同
17、同时时变变压压器器过过电流保护跳闸，造成电流保护跳闸，造成10kV母线停电，中断其他线路的供电。母线停电，中断其他线路的供电。经继电保护人员现场的分析，估计有以下几种原因引起变压器过电流保经继电保护人员现场的分析，估计有以下几种原因引起变压器过电流保护动作：护动作：（1 1）变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；）变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；（2 2）变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；）变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；（3 3）WLWL1 1线路过电流整定值校验不准，取值过大；线路过电流整定值校验不准，取值过大；（4 4）变压器过电流继电器线圈并联接成串
18、联，以致整定值减小一半；）变压器过电流继电器线圈并联接成串联，以致整定值减小一半；（5 5）WLWL1 1线路过电流继电器线圈串联接成并联，以致整定值增大一半；线路过电流继电器线圈串联接成并联，以致整定值增大一半；（6 6）变压器过电流时间与）变压器过电流时间与WLWL1 1线路过电流时间配合不当。线路过电流时间配合不当。1/17/20231/17/202315156 66 6保护故障分析实例保护故障分析实例保护故障分析实例保护故障分析实例 为了进一步查明原因，继电保护人员做了如下的实验：在变压器和为了进一步查明原因，继电保护人员做了如下的实验：在变压器和WL1线路保护柜的电流互感器二次侧的试
19、验端子排处，把两过电流保护的线路保护柜的电流互感器二次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回路串联起来，再串接交流回路串联起来，再串接WL1的断路器的主接点。冲击性地加入可使两的断路器的主接点。冲击性地加入可使两过电流保护动作的电流值。正常的话，过电流保护动作的电流值。正常的话，WL1的断路器主接点先动作，断开的断路器主接点先动作，断开试验交流电源（模拟短路电流），而变压器的继电保护装置达不到动作时试验交流电源（模拟短路电流），而变压器的继电保护装置达不到动作时间而复位，不会跳闸。但事实上变压器和间而复位，不会跳闸。但事实上变压器和WL1的断路器都动作跳闸。因此的断路器都动作跳闸。因此判断问
20、题出在变压器保护回路的接线上。判断问题出在变压器保护回路的接线上。经查变压器保护装置的二次接线，发现过电流保护装置的时间继电器接经查变压器保护装置的二次接线，发现过电流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路的过电流保护动作时间一样。因而在线路点接错，动作时间缩短，与线路的过电流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过电流保护和线路过电流保护同时动作，造成越级跳闸母故障时，变压器过电流保护和线路过电流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。线停电。1/17/20231/17/202316167 77 7变压器的异常声音变压器的异常声音变压器的异常声音变压器的异常声音 （1）当有大容量
21、的动力设备启动时，负荷变化较大，使变压器声音增大；）当有大容量的动力设备启动时，负荷变化较大，使变压器声音增大；（2）过负荷使变压器发出很高而且沉重的）过负荷使变压器发出很高而且沉重的“嗡嗡嗡嗡”声；声；（3）个个别别零零件件松松动动，如如铁铁心心的的穿穿心心螺螺丝丝夹夹得得不不紧紧，使使铁铁心心松松动动，变变压压器器发发出出强强烈烈而而不不均均匀的噪音；匀的噪音；（4）内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出放电的）内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出放电的“劈啪劈啪”声；声；（5）系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大的噪音；）系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大
22、的噪音；（6）系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪音。）系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪音。1/17/20231/17/202317177 77 7变压器的异常声音变压器的异常声音变压器的异常声音变压器的异常声音 （7）变变压压器器高高压压套套管管脏脏污污和和裂裂损损时时，会会发发生生表表面面闪闪络络，发发出出“嘶嘶嘶嘶”或或“哧哧哧哧”的的响声，晚上可看到火花。响声，晚上可看到火花。（8）变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐。）变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大且尖锐。（9）变压器绕组发生层间或匝间短路时，变压器会发出）变压器绕组发生层间或匝间
23、短路时，变压器会发出“咕嘟咕嘟咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。的开水沸腾声。（10）变压器的铁心接地断线时，变压器将产生）变压器的铁心接地断线时，变压器将产生“哔剥哔剥哔剥哔剥”的轻微放电声。的轻微放电声。（11）变变压压器器投投入入运运行行时时，若若分分接接开开关关不不到到位位，将将发发出出较较大大的的“啾啾啾啾”响响声声，严严重重时时造造成成高高压压熔熔丝丝熔熔断断；如如果果分分接接开开关关接接触触不不良良，就就会会产产生生轻轻微微的的“吱吱吱吱”火火花花放放电电声声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。1/17/20231/17/20231818