电力变压器故障
时间：2021-01-12 16:09:47 来源：勤学考试网 本文已影响 人 
一、电力变压器故障，不正常工作状态及保护方式
变压器是电力系统中较为重要的电气原件,它具有故障小,结构可靠的特点,但是在实际的运行过程中,还是会产生一定的故障和异常情况。因此,为了减少故障对电力系统造成的影响,保护电力系统的安全运行,必须根据电力变电站的容量、电压的等级情况,安装可靠性较高的继电保护装置。
一、变压器故障包括 油箱内故障和油箱外故障，油箱内故障主要有绕组的相间短路、接地短路和匝间短路产生原因
1高温电弧不仅破坏绝缘、烧毁铁芯，油箱内受热分解大量气体 会使变压器爆炸
2.油箱外主要是套管和引出线的相间短路及接地短路。
二、变压器不正常工作状态
过电流、过负荷、油箱漏油油位下降、冷却系统故障、变压器油温升高、外部接地短路、绕组过电压频率过低引起过励磁。
三、变压器保护方式
1.气体保护 2. 纵差保护或电流速断保护3.相间短路后备保护 4. 过负荷保护5零序保护6.过励磁保护
二、变压器电气保护原理
油浸式变压器是利用油作为绝缘和冷却介质的，当变压器内部故障时某些部件发热是材料和绝缘油分解产生气体，利用气体的上升、油面下降和气体压力构成的保护装置。可以根据气体数量、颜色、化学成分、可燃性等判断保护动作的原因和故障性质。
纵差保护是不可缺少的主保护它能反映变压器绕组、套管及引出线的各种故障，与气体保护相配合作为变压器主保护。变压器差动保护是通过比较变压器各侧电流的大小和相位而构成的保护。
变压器差动保护与线路保护一样都需要躲过差动回路的不平衡电流Iunb一般数字变压器差动保护装置按一定式子计算就能实现补偿，对于磁式变压差动保护装置需要用中间变流器进行补偿。许多因素引起励磁增大从而引起不平衡电流的增大，因此需要一些措施减小不平衡电流
第一：选择专用的电流互感器(D级)
第二：在外部短路最大电流下按10%误差曲线校验互感器二次负荷。
变压器励磁涌流会产生不平衡电流
1.可以采取具有速饱和铁芯的差动继电器2.利用二次谐波制动。3.比较波形间断角鉴别内部故障和磁通涌流。
变压器差动保护整定原则 大于变压器最大负荷电流Iop=IlmaxKrel，krel取1.3
躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流Iop=krelIunb.max 无论怎样整定Iop>=1.3It.n
灵敏度校验ksen一般不低于2
防止励磁涌流引起误动作
励磁涌流产生的基本原理是：变压器铁芯材料具有非线性的励磁涌流特性，在空载合闸时，由于变压器铁芯磁通 的饱和，当大于变压器饱和磁通 时，变压器绕组的励磁电抗大幅减低，从而产生较大的励磁电流 。在磁通饱和产生较大励磁电流时，在变压器磁通饱和以后，励磁电流会急剧的增加，甚至可以达到变压器额定电流的几倍，而且持续时间也会随着 的减小而增加。而且目前大型变压器在设计过程中，为了减少材料成本和运输成本，变压器在额定工作状况下已经接近磁通饱和，因此在变压器空载合闸时很容易达到磁通饱和，从而产生较大的励磁涌流。励磁涌流的大小与变压器的容量、铁芯结构、合闸初相角、剩磁大小等很多因素有关，因此具有很强和分散性。因此如何有效的鉴别励磁涌流和内部故障成为变压器差动保护的关键问题。励磁涌流的主要特点是：具有较多的非周期分量，二次谐波含量较高，具有明显的间断角等。基于励磁涌流的以上特点，目前鉴别励磁涌流的主要方法有二次谐波制动法、间断角闭锁法、磁通特性法和等值电路法，二次谐波制动法是利用差动电流中二次谐波分量作为励磁涌流的闭锁判据，以躲过变压器空投时的励磁涌流导致的保护误动，二次谐波制动法励磁涌流的闭锁判据：为二次谐波电流， 为基波电流含量， 为二次谐波制动比。间断角闭锁法的原理是基于励磁涌流波形中有较大的间断角这一典型特征进行鉴别。目前广泛采用的间断角判据为：间断角 ，波宽 。即当间断角大于 时或者波宽小于 时，判为励磁涌流，闭锁变压器差动保护；当间断角间断角小于于 时且波宽大于 时判为可能发生内部故障，开放变压器差动保护出口。
变压器电流速断保护
对 6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。
反应变压器对称过负荷的过负荷保护。
对于400kVA及以上的变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源是向电子设备提供功率的装置，也称电源供应器，它提供计算机中所有部件所需要的电能。时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器是指它的绕组是初级和次级是在同一调绕组上的变压器。根据结构还可细分为可调压式和固定式。[全文]和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。变压器的过负荷电流，在大多数情况下，都是三相对称的，故过负荷保护只要接入一相电流，电流继电器来实现，并进过一定的延时作用于信号。选择保护安装在哪一侧时，要考虑它能够反映变压器所有各侧线圈过负荷情况。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
零序电流保护
利用接地时产生的零序电流使保护动作的装置，叫零序电流保护。在电缆是一种用以传输电能信息和实现电磁能转换的线材产品。既有导体和绝缘层，有时还加有防止水份侵入的严密内护层，或还加机械强度大的外护层，结构较为复杂，截面积较大的产品叫做电缆。零序电流互感器是一种专门用来变换零序电流的电流互感器。在电力系统产生零序接地电流时与继电保护装置或信号配合使用，使装置元件动作，实现保护或监控。于电力系统快速发展，运行方式多种多样，各种类型的保护装置层出不穷，又有大批的保护装置进口，故所需零序电流互感器的种类也非常多。[全文]来实现接地保护。将零序电流互感器套地三芯电缆上，电流继电器输入量(激励量)是电流并当其达到规定的电流值时做出相应动作的一种继电器。[全文]接在互感器的二次线圈上，在正常运行或无接地故障时，由于电缆三相电流的向量之和等于零，零序互感器二次线圈的电流也为零（只有很小的不平衡电流），故电流继电器是我们生活中常用的一种控制设备，通俗的意义上来说就是开关，在条件满足的情况下关闭或者开启。继电器的开关特性在很多的控制系统尤其是离散的控制系统中得到广泛的应用。从另一个角度来说，由于为某一个用途设计使用的电子电路，最终或多或少都需要和某一些机械设备相交互，所以继电器也起到电子设备和机械设备的接口作用。[全文]不动作。当发生接地故障时，零序互感器二次线圈将出现较大的电流，使电流继电器动作，以便发出信号或切除故障。
反应变压器过励磁的过励磁保护。
目前的大型变压器设计中，为了节省材料，降低造价，减少运输重量，铁心的额定工作磁通密度都设计得较高，约在1.7~1.8?T，接近饱和磁密（1.9~2?T），因此在过电压情况下，很容易产生过励磁。另因磁化曲线比较“硬”，在过励磁时，由于铁心饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加的很快，当工作磁密达到正常磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流可达到额定电流水平。其次由于励磁电流是非正弦波，含有许多高次谐波分量，而铁心和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，可引起铁心、金属构件、绝缘材料又称电介质。通俗讲绝缘材料就是能够阻止电流在其中通过的材料，即不导电材料。常用的绝缘材料有：气体：如空气、六氟化硫等。液体：如变压器油、电缆油、电容器油等；固体材料：包括两类，一是无机绝缘材料，如云母、石棉、电瓷、玻璃等，另一类是有机物质，如纸、棉纱、木材、塑料等。[全文]的严重过热，若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。因此，高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护。
装设变压器过励磁保护的目的是为了检测变压器的过励磁情况，及时发出信号或动作于跳闸，使变压器的过励磁不超过允许的限度，防止变压器因过励磁而损坏。
变压器瓦斯保护反应变压器油是石油的一种分镏产物，它的主要成分是烷烃,环烷族饱和烃,芳香族不饱和烃等化合物。[全文]箱内部各种故障和油面降低。0.8MVA及以上
油浸式变压器是变压器的一种结构型式，即变压器的线圈是浸泡在油中的。油浸式变压器由于防火的需要，一般安装在单独的变压器室内或室外，具有体积大、成本低、维修简单、散热好、过负荷能力强、适应环境广泛的特点。? 油浸式变压器在运行中，绕组和铁芯的热量先传给油，然后通过油传给冷却介质，油浸式变压设备是以油作为变压器主要绝缘手段，用于两级电网之间、两区域电网之间联络，而且油浸式变压器大量用于电厂、钢厂、铁路等大型机械制造业，油浸式变压设备是依靠油作冷却介质。它适用于石化、电力、轻纺、冶金、机械、建材、煤炭、矿山、城建、民航、港口等行业和企业的电力系统，作为额定频率50HZ，额定容量30～1600KVA，高压侧额定电压10KV，低压侧额定电压0.4KV配电之用。[全文]和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器断路器
断路器又叫空气开关，是一种很基本的低压电器，断路器具有过载、短路和欠电压保护功能，能保护线路和电源的能力。它可用来分配电能，不频繁地启动异步电动机，对电源线路及电动机等实行保护，当它们发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，其功能相当于熔断器式开关与过欠热继电器等的组合。而且在分断故障电流后一般不需要变更零部件，一获得了广泛的应用。[全文]。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
