調壓器 變頻電源 隔離變壓器 三相變壓器 干式變壓器 醫用隔離變壓器
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變壓器是一種連續運行的靜態設備,運行可靠,故障機會少。但由于絕大多數變壓器安裝在室外,受負荷和電力系統短路故障的影響,各種故障和異常情況在運行過程中不可避免。


變壓器保護需要哪些配置?

短路故障的主要保護:主要包括縱差保護、重瓦斯保護等。


短路故障后備保護:主要包括復合電壓閉鎖過流保護、零序(方向)過流保護、低阻抗保護等。


異常運行保護:主要包括過載保護、過勵磁保護、輕瓦斯保護、中性點間隙保護、溫度油位和冷卻系統故障保護等。


變壓器差動保護有哪些?

變壓器差動保護是變壓器電量的主要保護,其保護范圍包圍在各側電流互感器周圍。繞組相間短路、匝間短路等故障發生在此范圍內時,差動保護應動作。


1.變壓器勵磁涌流

空投變壓器產生的勵磁電流稱為勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關。測量表明,空投變壓器由于鐵芯飽和勵磁涌流大,通常為額定電流的2~6倍,最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器,差動回路中會產生較大的差流,導致差動保護誤動作。勵磁涌流具有以下特點:a.涌流值大,非周期分量明顯;b.波形尖頂,間歇;c.含有明顯的高諧波分量,尤其是二次諧波分量最明顯;d.勵磁涌流衰減。根據勵磁涌流的上述特點,為防止勵磁涌流引起的變壓器差動保護誤動,本工程采用二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大三種原理,實現差動保護的閉鎖。


2.二次諧波制動原理

二次諧波制動的本質是利用差流中的二次諧波分量來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一值(通常為20%)時,判斷差流是由勵磁涌流引起的,鎖定差動保護。因此,二次諧波制動比越大,基波中二次諧波電流越多,制動效果越差。


3.差速斷保護

當變壓器內部出現嚴重故障,故障電流大導致CT飽和時,CT二次電流中也含有大量諧波分量。根據上述描述,差動保護鎖可能會因二次諧波制動而停止或延遲。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題,通常會設置差速斷保護。差動速斷元件實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同,它反映了差流的有效值。無論差流的波形如何。只要差流的有效值超過差動速斷的整定值(通常高于差動保護的整定值),它就會立即移動變壓器,而不會通過勵磁涌流和其他鎖定。


變壓器后備保護

簡單介紹一下變壓器的主保護,繼續介紹變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置有很多種。這里簡單介紹一下變壓器的復壓閉鎖過流保護和接地保護。


1.復壓閉鎖過流保護

復壓閉鎖過流保護是中型變壓器短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器。系統聯絡變壓器和過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。由負序電壓和低電壓組成的復合電壓可以反映保護范圍內的各種故障,降低過流保護的整定值,提高靈敏度。復合電壓過流保護由復合電壓元件、過流元件和時間元件組成。保護的接入電流為變壓器側CT二次三相電流,接入電壓為變壓器側或其他側PT二次三相電壓。對于微機保護,本側電壓可以通過軟件提供給其他側面,從而保證復壓過流保護在任何側面進行PT維護時仍然可以使用。動作邏輯如下圖所示。


2.變壓器的接地保護

大中型變壓器接地短路故障的后備保護通常包括:零序過流保護、零序過電壓保護、間隙保護等。下面簡單介紹三種不同的中性點接地方法。



(1)中性點直接接地


直接接地電壓為110kV及以上中性點的變壓器,應在大電流接地系統側設置零序電流保護。變壓器側直接接地的變壓器,零序電流保護應帶方向,方向應指向各側母線。零序電流保護的原理與線路零序保護相似,可參考第30期。零序電流可取自中性點CT二次電流或本側CT二次三相電流。接入方向元件的零序電壓可取自本側PT開口的三角電壓或本側的二次三相電壓。微機保護裝置主要采用自產方式。對于大型三繞組變壓器,零序電流保護可采用三段式。I段II段帶方向,II段無方向。每段一般有兩級延遲,以較短的延遲縮小故障范圍(跳母聯或條本側開關),以較長的延遲切除變壓器(跳三側開關)。根據實際情況確定具體的保護配置。如圖所示,在零序方向電流保護I段或II段后,首先通過短延時t1或t3跳母聯或跳本側開關,以縮小故障影響范圍。如果故障量仍然存在,則通過長延時t2或t4跳三側開關切斷變壓器。無方向的III段直接通過延遲切除變壓器。


(2)中性點不接地


零序電流通過變壓器中性點構成零序電路。但是,如果所有變壓器的中性點都接地,接地點的短路電流將分流到每個變壓器上,從而降低零序過流保護的靈敏度。因此,為了將零序電流限制在一定范圍內,規定了中性點接地運行的變壓器數量。對于不接地運行的變壓器,為防止接地故障,故障點間隙電弧造成過電壓損壞變壓器,應配備零序電壓保護。由于全絕緣變壓器的中性點絕緣水平較高,當系統發生接地故障時,首先有零序電流保護中性點接地的變壓器。如果故障仍然存在,則有零序電壓保護中性點不接地的變壓器。


(3)中性點通過放電間隙接地


超高壓變壓器均為半絕緣變壓器,其中性點線圈對地絕緣弱于其他部位。中性點絕緣容易被擊穿。因此需要配置間隙保護。間隙保護的作用是保護中性點不接地變壓器中性點的絕緣安全。


在變壓器中性點對地之間安裝擊穿間隙。接地隔離開關閉合時,變壓器直接接地,投入零序過流保護。接地隔離開關斷開時,變壓器通過間隙接地,投入間隙保護。


采用間隙電流3I0和母線PT開口三角電壓3U0作為判斷來實現間隙保護。如果由于故障中性點的位置上升,間隙擊穿,產生較大的間隙電流3I0,則通過延遲切除變壓器進行間隙保護。此外,當系統發生接地故障時,中性點接地運行變壓器零序保護動作,首先切除中性點接地的變壓器。系統失去接地點后,如果故障仍然存在,母線PT的開口三角電壓3U0將非常大,此時間隙保護也將移動。


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