电气部分变压器的保护设计研究

摘要：变压器是发电厂以及变电站的主要电气设备，对电力系统的保护有着至关重要的作用，因此，电压器对继电保护的设计上要求比较高，为了保证电力系统安全继续的运行，本文对电气部分变压器常见故障进行分析，阐述变压器的保护装置类别，在变压器保护设计中常见问题的解决方法，重点探讨干式变压器的保护设计。

关键词：电气部分；变压器；解决方法；干式变压器；保护设计

随着对继电保护技术、电子技术以及通信技术的不断发展，对电气部分的变压器设计的要求越来越高。在大型高压以及超高压的电力变压器的保护设计中，经常会遇到一些问题，下面就了解喜爱电气部分变压器常见的故障进行分析，提出一些合理的变压器保护设计方案，希望对于变压器的保护起着一定的作用。

Abstract: The transformer is the main electrical equipment of power plant and substation, it plays a very important role in the protection of power system, therefore, the design of relay protection voltage regulator requirements are relatively high, in order to guarantee the safety of power system to run, this paper analyzes transformer of electric part of the common faults, described the protection device of transformer category, solutions for common problems in transformer protection design, design of dry-type transformer protection key.Key words: electrical parts; transformer; solution; dry-type transformers; protection design

中图分类号：TM41文献标识码：A文章编号：

一、电气部分变压器常见故障

1、在油箱外的故障。对于油箱外的故障主要是引出线与套管发生了接地短路以及相间短路等等情况，造成变压器出现故障。

2、在油箱内的故障。主要是指绕组的接地、匠间以及相间短路，同时出现铁心德烧损等等，这些故障将会导致绕组以及铁心的烧坏，最终使绝缘体以及变压器油的强烈气化，严重的会出现油箱的爆炸。

3、变压器的不正常运行状态。包括三个方面：一个是由于漏油的原因引起的油面降低，第二是由于负荷超载一定的容量而引起的过负荷，最后一个是由于变压器的外部相间短路从而引起的过电流以及过电压。

二、电气部分变压器保护装置类别

电气部分的变压器出现以上故障应该有相应的措施进行解决，下面就从复合电压闭锁过电流，瓦斯，纵联差动，零序过电流这四个方面进行分析：

1、通过复合电压闭锁过电流进行保护。对于三绕组的变压器过流保护重点是从以下三个方面进行探讨的：①为了进一步的提高其灵敏度将接地线进行简化以及装设复合电压从而起动的过流保护。②当三绕组变压的外部出现短路时，过流保护应该选择性的断开只供给短路点得电流那一端的断路器，这样以来，能够使其他两组的变压器能够正常的工作。③三绕组的变压器的两侧电源上，应该在三侧都装设过电流保护，同时在动作时的最小一侧加上方向元件，最终保证动作的选择性，在装设方向元件以后，还应该采取一定的保护措施，防治变压器内部出现故障。

2、通过瓦斯进行保护。当变压器的内部出现故障时，由于故障点的电流以及电弧的作用，会使变压器油以及其他的绝缘材料会因为局部的受热，从而产生气体，一般气体比较的轻，它会从油箱流向油枕的上边，当变压器的内部出现严重事故时，气体会随之而增多，可以利用油箱内部出现故障的之一特点，可以构成作用于气体的保护装置，这个装置就称之为瓦斯保护。通常情况下，瓦斯气体的容积整定范围为二百五十到三百立方厘米，容量在一万KVA以上，整定值就是二百五十立方厘米，气体的容积整定值主要是利用调节重锤的位置进行改变的，重瓦斯保护的由流速度的范围是在0.6-1.5m/s。当变压器出现外部故障时，因为受到穿越性故障电流的作用，在导油管的流速一般为0.4-0.5m/s。所以，鉴于上面的缘故，一般将当导油管的流速设定为每秒一米。

3、通过纵联差动保护。纵联差动主要是保护反应变压器绕组以及引出线的相见短路，对其中性点直接接地侧绕组以及引出线的接地短路都能够起到保护作用。主要是从以下量方面进行分析：①由于电压器的接线组别不同，导致的两侧的电流相位的关系也不同，即使在变压器两边的电流互感器出现的两次电流的大小都是一样的，但是也会在差动回路中出现不平衡的现象，为了避免出现不平衡的现象，一般情况下，将变压器星行接线的一侧的电流互感器的二次绕组接成三角形，将变压器三角形接线的一侧电流互感器的二次绕组接线成星形，这样一来，就能够将电流互感器的二次电流相位校正过来。②为了保护动作的选择性，保护装置的动作电流应该躲开外部短路时的不平衡电流，一般都选择制动特性的差动保护。

4、通过零序过电流保护。一般坚持的原则是与中性点不接地运行的变压器的零序电压原件在灵敏度上得到配合；在接地电流系统时，为了避免出现引线与母线的接地短路，一般在三侧都有电源而中性带你接地的变压器上，通常都装有零序过电流保护。

三、在电气部分变压器的保护设计中常见问题的解决方法

对于一些大型高压以及超高压的电力变压器的保护设计时，会遇到以下的问题：提高高阻接地故障的灵敏度、过激磁的保护设计以及提高对电流互感器饱和的识别等，下面就具体从这四个方面进行分析：

1、提高高阻接地故障的灵敏度。提高高阻接地故障的灵敏度有利于更好的保证变压器的安全运行以及能够可靠的识别出变压器发生的高阻接地故障，最主要的是采用故障分量差动保护，对于这一保护的动作特性曲线如下图1所示：

图1 故障分量差动保护动作特性

对于这一保护动作的判定公式为：(Ir≤IGD)，在这个公式中，Id87为最小的门槛值，K1以及K2为比率制动系数，IGD表示的是拐点的电流值；Ir表示的是制动电流的故障分量，Id表示的是差动电流的故障分量。因为复合电流在差动的电流以及制动的电流中都已经被消除了，因此，与发生故障茜的负荷情况没有关系，特别是在制动的电流方面能够很好的提高差动保护的灵敏度。

2、过激磁的保护设计。因为过激磁的能力比较大，在世界给出的变压器的耐过激磁的倍数曲线是不同的。因此，为了更好的利用变压器自身的耐受过激磁的能力，应该开发出一种新型的变压器来限制过激磁保护。对于目前来说，比较典型的过激磁倍数曲线就是德国的标准VDE-0523/8.64等等，广大公司采用的是ABB公司提出的过激磁保护。

3、提高对电流互感器饱和的识别。对于提高对电流互感器的饱和识别主要是在变压器的差动保护中选用的抗电流互感器饱和的附加稳定特性来进行识别的。经历以下几个步骤：①第一，以内被保护变压器区内的短路故障引起的电流互感器饱和不能够用差动电流以及制动电流的比值来进行区别的。因为制动电流和差动电流的测量值都会受到一定的干扰，并且，比率值会满足保护动作的条件。②对于发生在被保护变压器区外的故障引起的电流互感器饱和状况，可以利用故障发生的最初的短时间以内，采用最高值的初始制动电流来来检测，这时候，制动电流会将工作点短暂的一道附加的稳定特性区内。③当放生在被电压器区内的故障引起的电流互感器的饱和时，因为差动电流很大，与制动电流形成的电流比值从人引发的工作点就会立即进入到比率差动的保护特性区内。所以，对于保护通过测量的电流量值主要引发的找工作点在不在附加的稳定性特区内，主要通过这个方法来识别的。

四、干式变压器的保护设计研究

干式变压器在煤矿井下的供配电系统中有着重要的作用，变压器是比较关键的设备，下面主要是以移动干式变压器的结构上的缺陷来进行分析的，为中国干式变压器在工业中的安全运用具有重要的意义。

1、干式变压器在结构设计上的缺陷。因为移动变压器设计上都是采用高压负荷的开关，主要是有干式变压器以及配电箱、低压保护箱这三部分组成的。保护的部分设计在变压器的两端头，变压器与两端头的通电主要是通过耐绝缘的接线端子和铜接线来完成的，采用软铜带来连接铜接线柱以及高低压的连线，电流互感器主要在软铜带上面，这种结构设计容易造成接线端子的结缘受到损坏，并且不容易发现，温度保护起不到作用，容易发生安全事故。

2、针对设计的缺陷提出的解决办法。对于接线端的接触不良从而引起的发热现象，主要通过在现有的结构不变的基础上，通过在干式变压器的壳上设置一个通通气孔，同时在通气孔上安装瓦斯监测装置，这个装置主要是运用与工业的监控系统相连接，实现变压器的在线监控，同时为巡检的工作人员提供一个可靠的依据。一般正常情况下，是没有气体的产生的，一旦在变压器的内部接线柱上发热现象，就会有大量的气体产生，在变压器上边的瓦斯装置就会报警，这样以来，就会提示维护人员要进行检修。

五、结束语

电气部分的变压器的保护设计是通过不断的实践，在实践中找到方法，对变压器出现的故障进行及时的维修，对变压器进行保护，有利于设备的安全运行，在工业生产上具有重要的意义。

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