关于电力变压器防护的探讨

摘要 供电系统中，变压器占有很重要的地位。因此，提高变压器工作的可靠性，对保证工厂安全供电具有非常重要的意义。在考虑装设保护装置时，应充分估计到变压器可能发生的故障和不正常运行方式，并根据变压器的容量和重要程度装设专用的保护装置。

关键词 电力变压器；继电保护；分析

中图分类号 TM404 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-（2012）102-0213-01

变压器故障一般分为内部故障和外部故障两种，变压器的内部故障指油箱里面发生的故障，包括绕组的相间短路、绕组匝间短路和单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组绝缘，烧坏铁芯，还可能使绝缘材料和变压器油受热而产生大量气体，引起变压器油箱爆炸。变压器常见的外部故障是引出线上绝缘管套的故障，该故障可能导致引出线的相间短路和接地短路。

变压器的不正常运行状态由于外部短路和过负荷而引起的过电流、变压器温度升高及油面下降超过了允许程度等。变压器的过负荷和温度升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强度降低，影响变压器的使用寿命，进一步引起其他故障。根据上述可能发生的故障及不正常工作情况，变压器一般应装设瓦斯保护、纵联差动保护、电流速断保护、过电流保护、过负荷保护、单相接地保护装置。

1 瓦斯保护

瓦斯保护，是保护油浸式变压器内部故障的一种基本保护装置，又称气体继电保护。其主要元件是瓦斯继电器（气体继电器），它安装在变压器的油箱和油枕之间的连通管上。

在变压器正常工作时，瓦斯继电器的上下油杯不都是充满油的，油杯因其平衡锤的作用使其上下触点都是断开的。当变压器油箱内部发生轻微故障致使油面下降时，上油杯内其中盛剩余的油使其力矩大于平衡锤的力矩而降落，从而使上触点接通，发出报警信号，这就是轻瓦斯动作。当变压器油箱内部发生严重故障时，由于故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过联通管进入油枕，在油流过瓦斯继电器时，冲击档板，使下油杯降落，从而使下触点接通，直接动作于跳闸。这就是重瓦斯动作。

如果变压器出现漏油，将会引起瓦斯继电器内的油也慢慢流尽。这时继电器的上油杯先降落，接通上触点，发出报警信号，当油面继续下降时，会使下油杯降落，下触点接通，从而使继电器跳闸。

2 变压器的过电流保护

变压器的过电流保护装置一般都装设在变压器的电源侧。无论是定时限还是反时限，变压器过电流保护的组成和原理与高压线路的过电流保护完全相同。变压器过电流保护的动作时间，也按“阶梯原则”整定。但对车间变电所来说，由于它属于电力系统的终端变电所，因此，其动作时间可整定为最小值0.5　s。

3 变压器的电流速断保护

变压器的过电流保护动作时限大于0.5　s时，必须装设电流速断保护。电流速断保护的组成、原理，与电力线路的电流速断保护完全相同。变压器的电流速断保护，与高压线路的电流速断保护一样，也有死区，即不能保护变压器的全部绕组。弥补死区的措施，也是配备带时限的过电流保护。

4 变压器的过负荷保护

变压器的过负荷保护是用来反应变压器正常运行时出现的过负荷情况，只在变压器有过负荷可能的情况下才予以装设，一般动作于信号。变压器的过负荷在大多数情况下都是三相对称的，因此，过负荷保护只需要在一相上装一个电流继电器。在过负荷时，电流继电器动作，再经过时间继电器给予一定延时，最后接通信号继电器发出报警信号。

5 变压器测压的单相短路保护

变压器低压侧的单相短路保护，可采取下列措施之一：

5.1 低压侧装设三相均带过电流脱扣器的低压断路器

这种低压断路器既作低压侧的主开关，操作方便，便于自动投入，提高供电可靠性，又用来保护低压侧的相间短路和单相短路。

5.2 低压侧三相装设熔断器保护

这种措施既可以保护变压器低压侧的相间短路，也可以保护单相短路，但由于熔断器熔断后更换熔体需要一定的时间，所以它主要适用于带不太重要负荷的小容量变压器。

5.3 在变压器中性点引出线上装设零序过电流保护

保护装置由零序电流互感器和过电流继电器组成，当变压器低压侧发生单相接地短路时，零序电流经电流互感器使电流继电器动作，断路器跳闸，将故障切除。

6 变压器的差动保护

变压器的过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护各有优点和不足之处。过电流保护动作时限较长，切除故障不迅速；电流速断保护由于“死区”的影响使保护范围受到限制；瓦斯保护只能反映变压器内部故障，而不能保护变压器套管和引出线的故降。

变压器的差动保护，主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路故障，并且也可用于保护变压器内的匝间保护，其保护区在变压器一次、二次侧所装电流互感器之间。

差动保护分纵联差动和横联差功两种形式，纵联差动保护用于单回路，横联差动保护用于双回路。

综上所述，变压器差功保护的工作原理是：正常工作或外部故障时，流入继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的电压比和接线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，可保护不动作；在保护范围内发生故障，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。因此，它不需要与相邻元件的保护在整定值和动作时间上进行配合，可以构成无延时速动保护。其保护范围包括变压器绕组内部及两侧套管和引出线上所出现的各种短路故障。

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