一、干式變壓器常見(jiàn)故障、不正常運(yùn)行狀態(tài)及保護(hù)配置

內(nèi)部故障：

繞組相間短路、匝間短路、單相接地短路。

外部故障：

絕緣套管及引出線各種相間短路、單相接地短路。

干式變壓器不正常運(yùn)行狀態(tài)：

過(guò)負(fù)荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油溫過(guò)高、外部短路引起的過(guò)電流、電壓降低或頻率升高引起的干式變壓器過(guò)勵(lì)磁。

（1）主保護(hù)反應(yīng)干式變壓器油箱內(nèi)部短路故障，主保護(hù) 快速跳閘，瞬時(shí)動(dòng)作于全停。

a、干式變壓器差動(dòng)保護(hù)

b、瓦斯保護(hù)

c、電流速斷保護(hù)

（2）后備保護(hù)反應(yīng)干式變壓器的不正常工作狀態(tài)，后備保護(hù)一般發(fā)告警信號(hào)，或延時(shí)跳閘。

相間短路的后備保護(hù)

接地短路的后備保護(hù)

過(guò)負(fù)荷保護(hù)

過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

其它非電氣量保護(hù)（反映干式變壓器油溫、冷卻系統(tǒng)）

二、瓦斯保護(hù)

基本原理：反應(yīng)油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。

作用：反應(yīng)干式變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面降低。

測(cè)量元件：瓦斯繼電器

出口方式：輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，一般只發(fā)告警信號(hào)。

重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，發(fā)跳閘命令。跳開(kāi)干式變壓器各側(cè)斷路器；對(duì)于發(fā)變組接線，保護(hù)動(dòng)作于全停、啟動(dòng)快切。

三、干式變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

1.基本原理:電流差動(dòng)原理的應(yīng)用

一　干式變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理及接線

干式變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理也是基于基爾霍夫較好定律，即

 

式中： －干式變壓器各側(cè)電流的向量和。

二　實(shí)現(xiàn)干式變壓器縱差保護(hù)的技術(shù)難點(diǎn)

1、干式變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同

2、穩(wěn)態(tài)不平衡電流大

（1）干式變壓器有激磁電流

（2）干式變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓

（3）兩側(cè)差動(dòng)TA的變比與計(jì)算變比不同

干式變壓器型號(hào)SFL1—8000/35，變比38.5/6.3

3　暫態(tài)不平衡電流大

（1）兩側(cè)差動(dòng)TA型號(hào)、變比及二次負(fù)載不同

（2）空投干式變壓器的勵(lì)磁涌流

（3）干式變壓器過(guò)激磁

（4）大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時(shí)干式變壓器的零序電流

三　空投干式變壓器的勵(lì)磁涌流

涌流中含有很大的直流分量；

波形是間斷的，且間斷角很大

由于波形間斷，使其在一個(gè)周期內(nèi)正半波與負(fù)半波不對(duì)稱(chēng)；

含有很大的二次諧波分量

在同一時(shí)刻三相涌流之和近似等于零

四　干式變壓器縱差保護(hù)的實(shí)現(xiàn)

1　差動(dòng)保護(hù)兩側(cè)電流的移相方式

兩類(lèi)：通過(guò)改變差動(dòng)TA接線方式移相（即由硬件移相）；由計(jì)算機(jī)軟件移相

（1）改變差動(dòng)TA接線方式進(jìn)行移相

如干式變壓器為Y，d11接線其相位補(bǔ)償?shù)姆椒ㄊ菍⒏墒阶儔浩餍切蝹?cè)的電流互感器接成三角形，將干式變壓器三角形側(cè)的電流互感器接成星形，以補(bǔ)償30°的相位差。

（2）接入輔助TA的移相方式

對(duì)于YN,d接線的干式變壓器，其差動(dòng)TA的接線為Y，y，而在保護(hù)裝置中設(shè)置一組輔助TA，接成d形，接入干式變壓器高壓側(cè)差動(dòng)TA二次，對(duì)該側(cè)電流進(jìn)行移相，以達(dá)到正常工況下使各相差動(dòng)元件兩側(cè)電流相位相反的目的。

（3）用軟件對(duì)高壓側(cè)電流移相

即采用計(jì)算差動(dòng)TA二次兩相電流差的方式。

當(dāng)干式變壓器的接線組別為YN,d11時(shí)，在Y側(cè)流入A、B、C三個(gè)差動(dòng)元件的計(jì)算電流，應(yīng)分別取

對(duì)于Y，d接線的干式變壓器，當(dāng)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)某側(cè)電流移相時(shí)，差動(dòng)TA的接線均采用Y，y。

（4）用軟件在低壓側(cè)移相方式

在干式變壓器低壓側(cè)，將差動(dòng)TA二次各相電流移相的角度，也由干式變壓器的接線組別決定。當(dāng)干式變壓器接線組別為YN,d11時(shí)，則應(yīng)將低壓側(cè)差動(dòng)TA二次三相電流以次向滯后方向移動(dòng)30度；

3　差動(dòng)元件各側(cè)之間的平衡系數(shù)

若干式變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流不同，則從兩側(cè)流入各相差動(dòng)元件的電流大小亦不相同，從而無(wú)法滿足

。

 

在微機(jī)型干式變壓器保護(hù)中，引用了一個(gè)將兩個(gè)大小不等的電流折算成作用完全相同電流的平衡系數(shù)。

根據(jù)干式變壓器的容量，接線組別、各側(cè)電壓及各側(cè)差動(dòng)TA的變比，可以計(jì)算出差動(dòng)兩側(cè)之間的平衡系數(shù)。

下面舉例計(jì)算電流平衡系數(shù)，干式變壓器容量31.5/31.5/31.5，變比110/38.5/11,接線方式Y(jié)0/Y/d

五　微機(jī)干式變壓器縱差保護(hù)

1、比率制動(dòng)特性的差動(dòng)元件的原理

（1）動(dòng)作方程

（II）二段折線式差動(dòng)元件

三段折線式差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線

2　涌流閉鎖元件

（1）二次諧波制動(dòng)原理

利用差動(dòng)元件差電流中的二次諧波分量作為制動(dòng)量，區(qū)分出差流是故障電流還是勵(lì)磁涌流，實(shí)現(xiàn)躲過(guò)勵(lì)磁涌流。

（2）間斷角原理

干式變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障電流波形無(wú)間斷；而干式變壓器空投時(shí)，勵(lì)磁涌流的波形是間斷的，具有很大的間斷角（一般大于150度）。按間斷角原理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)，是根據(jù)差電流波形是否有間斷及間斷角的大小來(lái)區(qū)分故障電流與勵(lì)磁涌流的。

（3）波形對(duì)稱(chēng)原理

在微機(jī)型干式變壓器縱差保護(hù)中，采用波形對(duì)稱(chēng)算法，將勵(lì)磁涌流同干式變壓器故障電流區(qū)分開(kāi)來(lái)。勵(lì)磁涌流，波形間斷不對(duì)稱(chēng)。

（4）磁制動(dòng)原理

磁制動(dòng)涌流閉鎖原理，是利用計(jì)算干式變壓器的磁通特性來(lái)區(qū)分勵(lì)磁涌流與故障電流的

3 過(guò)激磁閉鎖元件

運(yùn)行中的干式變壓器，當(dāng)由于某種原因造成過(guò)激磁時(shí)，可能導(dǎo)致縱差保護(hù)誤動(dòng)。對(duì)于超高壓大型干式變壓器，為防止過(guò)激磁運(yùn)行時(shí)縱差保護(hù)誤動(dòng)，設(shè)置過(guò)激磁閉鎖元件。當(dāng)干式變壓器過(guò)激磁時(shí)，將縱差保護(hù)閉鎖。

干式變壓器縱差保護(hù)的過(guò)激磁閉鎖元件，實(shí)際上是采用5次諧波電流制動(dòng)元件。即當(dāng)差流中的5次諧波分量大于某一值時(shí)，將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。

4　差動(dòng)速斷元件

當(dāng)干式變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障TA飽和時(shí)，TA二次電流的波形將發(fā)生嚴(yán)重畸變，其中含有大量的諧波分量，從而使涌流判別元件誤判斷成勵(lì)磁涌流，致使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或延緩動(dòng)作，嚴(yán)重?fù)p壞干式變壓器。

為此設(shè)置差動(dòng)速斷元件。差動(dòng)速斷元件反映的也是差流。與差動(dòng)元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有諧波分量的大小，只要差流的有效值超過(guò)了整定值，它將迅速動(dòng)作而切除干式變壓器。

（1）啟動(dòng)電流對(duì)啟動(dòng)電流的整定原則是：可靠地躲過(guò)正常工況下較大的不平衡差流。

（2）拐點(diǎn)電流

⑶ 比率制動(dòng)系數(shù)S

比率制動(dòng)系數(shù)S的整定原則，按躲過(guò)干式變壓器出口三相短路時(shí)產(chǎn)生的較大不平衡差流來(lái)整定。

 

六、干式變壓器各保護(hù)裝置的配置原則

（一）氣體保護(hù)的配置原則

0.8MVA及以上油浸式干式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應(yīng)動(dòng)作于斷開(kāi)干式變壓器各側(cè)斷路器。

（二）差動(dòng)保護(hù)的配置原則

對(duì)于干式變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)干式變壓器的各側(cè)斷路器。

對(duì)6.3MVA及以上并列運(yùn)行干式變壓器，10MVA及以上單先運(yùn)行的干式變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的干式變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。

10MVA以下干式變壓器可裝設(shè)電流速斷保護(hù)或過(guò)電流保護(hù)

（三）過(guò)電流保護(hù)的配置原則

過(guò)電流保護(hù)作為干式變壓器外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備 。

包括過(guò)電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和阻抗保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓干式變壓器。

復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)，宜用于升壓干式變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)干式變壓器和過(guò)電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓干式變壓器。

負(fù)序電流和單相式低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)，可用于63MVA及以上升壓干式變壓器。

當(dāng)采用上述2）、3）的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。

（四）零序電流的配置原則

零序電流保護(hù)反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)中干式變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。110kV及以上大接地電流系統(tǒng)中，如果干式變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對(duì)于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓干式變壓器或降壓干式變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作干式變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。

（四）過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝置的配置原則

當(dāng)臺(tái)數(shù)并列運(yùn)行或單先運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。

對(duì)自耦干式變壓器和多繞組干式變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過(guò)負(fù)荷的情況。

過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶時(shí)限動(dòng)作于信號(hào)。在無(wú)經(jīng)常值班人員的變電所，必要時(shí)過(guò)負(fù)荷保護(hù)可動(dòng)作于跳閘或斷開(kāi)部分負(fù)荷。

（五）冷卻系統(tǒng)保護(hù)配置原則

對(duì)干式變壓器冷卻系統(tǒng)故障，裝設(shè)冷卻器全停保護(hù)裝置。

當(dāng)冷卻系統(tǒng)故障切除全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負(fù)載運(yùn)行20min,如20min后頂層溫度尚未達(dá)到75?，則允許上升到75?，但較長(zhǎng)運(yùn)行時(shí)間不得超過(guò)1h

對(duì)裝有冷卻系統(tǒng)裝置的干式變壓器，同時(shí)應(yīng)設(shè)溫度測(cè)量系統(tǒng)，并動(dòng)作信號(hào)及啟動(dòng)有關(guān)備用或輔助冷卻器。

（一）氣體保護(hù)的投切原則

干式變壓器運(yùn)行時(shí)，氣體保護(hù)裝置應(yīng)接信號(hào)和跳閘。

有載調(diào)壓分接開(kāi)關(guān)的氣體保護(hù)應(yīng)接跳閘。

用一臺(tái)斷路器控制兩臺(tái)干式變壓器時(shí)，如其中一臺(tái)轉(zhuǎn)入備用，應(yīng)將備用干式變壓器重瓦斯改接信號(hào)。

干式變壓器在運(yùn)行中濾油、補(bǔ)油、換替油泵等，應(yīng)將重瓦斯改接信號(hào)。

當(dāng)油位計(jì)的油面異常升高或呼吸系統(tǒng)有異常現(xiàn)象，需要打開(kāi)放氣或油閥門(mén)時(shí)，應(yīng)先將重瓦斯改接信號(hào)。

（二）差動(dòng)保護(hù)的投切原則

新干式變壓器在新投入充電時(shí)，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)投入跳閘位置。在充電無(wú)異常后，應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)退出，做測(cè)試極性、相位無(wú)異常后，方可投入跳閘。

差動(dòng)二次回路有工作時(shí)，應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)退出運(yùn)行。

如確屬差動(dòng)保護(hù)回路誤動(dòng)作，將主干式變壓器跳閘，可將差動(dòng)保護(hù)退出，先行試送主干式變壓器，并對(duì)差動(dòng)保護(hù)回路進(jìn)行檢查、處理。

 

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