电力变压器的继电保护原理及诊断

继电保护防止因短路故障或不正常运行状态造成电气设备或供配电系统的损坏,提高供电可靠性,因此,电保护是变电所二次回路的重要组成部分,也是供电设计的主要内容.

一、电力变压器的常见故障和保护配置

1、常见故障

常见故障分短路故障和不正常运行状态.

(1)变压器的短路故障

按发生在变压器油箱的内外,分内部故障和外部故障.内部故障有匝间短路、相间短路和单相碰壳故障.外部故障有套管及其引出线的相间短路、单相接地故障.

(2)变压器的不正常运行状态有过负荷、油面降低和变压器温度升高等.

2、保护配置

(1)装设过电流保护和电流速断保护装置用于保护相间短路;

(2)800kVA以上油浸式变压器和400kVA及以上车间内油浸式变压器应装设气体保护装置用于保护变压器的内部故障和油面降低;

(3)单台运行的变压器容量在10000kVA及以上和并列运行的变压器每台容量在6300kVA及以上或电流速断保护的灵敏度不满足要求时应装设差动保护装置用于保护内部故障和引出线相间短路;

(4)装设过负荷保护和温度保护装置分别用于保护变压器的过负荷和温度升高.

二、变压器二次侧短路流经一次侧的穿越电流和电流保护的接线方式

变压器电流保护的基本原理与电力线路保护类似,但由于变压器的接线组别和保护的接线方式,变压器二次侧短路时流经一次侧的穿越电流分布不同,将影响变压器保护的灵敏度.

1、Yyno联结的变压器二次侧单相短路时一次侧的穿越电流

Yyno联结的变压器,二次侧发生单相短路时,一次侧穿越短路电流分布不对称.

2、变压器电流保护的接线方式

(1)两相两继电器式接线(适用于相间短路保护)

对Yyno联结的变压器,二次侧发生单相短路时,流经保护装置穿越电流仅为二次侧的三分之一(设变压器变比为1),保护灵敏度只有相间保护的三分之一.

对Yd11联结的变压器二次侧ab两相短路,流经保护装置的穿越电流仅为二次侧的,保护灵敏度也将降低.

(2)两相一继电器式接线(保护灵敏度随短路种类而异)

但Yyno联结的变压器二次侧发生单相短路和yd11联结的变压器二次侧发生两相短路,保护装置不动作,因此,该连线方式不能用于Yyno联结的变压器的电流保护.

三、变压器的电流保护

(1)接线和工作原理

和线路过电流保护的接线、工作原理完全相同.

(2)变压器过电流保护整定

和线路过电流保护的整定类似.

a.继电器的动作电流整定

式中,I1N为变压器一次侧额定电流;可靠系数Kre1、接线系数Kw、返回系数Kre同线路过电流保护;Ki为电流互感器的变比.

b.动作时限

变压器过电流保护动作时限应比二次侧出线过电流保护的最大动作时限大一个Δt.对车间变电所的变压器过电流保护动作时限,一般取0.5~0.7s.

c.灵敏度校验

式中,I(2)'K.min为变压器二次侧在系统最小运行方式下发生两相短路时一次侧的穿越电流.