一、干式變壓器常見(jiàn)故障、不正常運行狀態(tài)及保護配置

內部故障：

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(xiàn)各種相間短路、單相接地短路。

干式變壓器不正常運行狀態(tài)：

過(guò)負荷、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)勵磁。

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

a、干式變壓器差動(dòng)保護

b、瓦斯保護

c、電流速斷保護

（2）后備保護反應干式變壓器的不正常工作狀態(tài)，后備保護一般發(fā)告警信號，或延時(shí)跳閘。

相間短路的后備保護

接地短路的后備保護

過(guò)負荷保護

過(guò)勵磁保護

其它非電氣量保護（反映干式變壓器油溫、冷卻系統）

二、瓦斯保護

基本原理：反應油箱內部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。

作用：反應干式變壓器油箱內的各種故障以及油面降低。

測量元件：瓦斯繼電器

出口方式：輕瓦斯保護動(dòng)作，一般只發(fā)告警信號。

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

三、干式變壓器縱差動(dòng)保護

1.基本原理:電流差動(dòng)原理的應用

一　干式變壓器縱差保護的構成原理及接線(xiàn)

干式變壓器縱差保護的構成原理也是基于基爾霍夫較好定律，即

 

式中： －干式變壓器各側電流的向量和。

二　實(shí)現干式變壓器縱差保護的技術(shù)難點(diǎn)

1、干式變壓器兩側電流的大小及相位不同

2、穩態(tài)不平衡電流大

（1）干式變壓器有激磁電流

（2）干式變壓器帶負荷調壓

（3）兩側差動(dòng)TA的變比與計算變比不同

干式變壓器型號SFL1—8000/35，變比38.5/6.3

3　暫態(tài)不平衡電流大

（1）兩側差動(dòng)TA型號、變比及二次負載不同

（2）空投干式變壓器的勵磁涌流

（3）干式變壓器過(guò)激磁

（4）大電流系統側接地故障時(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)周期內正半波與負半波不對稱(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的實(shí)現

1　差動(dòng)保護兩側電流的移相方式

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

（1）改變差動(dòng)TA接線(xiàn)方式進(jìn)行移相

如干式變壓器為Y，d11接線(xiàn)其相位補償的方法是將干式變壓器星形側的電流互感器接成三角形，將干式變壓器三角形側的電流互感器接成星形，以補償30°的相位差。

（2）接入輔助TA的移相方式

對于YN,d接線(xiàn)的干式變壓器，其差動(dòng)TA的接線(xiàn)為Y，y，而在保護裝置中設置一組輔助TA，接成d形，接入干式變壓器高壓側差動(dòng)TA二次，對該側電流進(jìn)行移相，以達到正常工況下使各相差動(dòng)元件兩側電流相位相反的目的。

（3）用軟件對高壓側電流移相

即采用計算差動(dòng)TA二次兩相電流差的方式。

當干式變壓器的接線(xiàn)組別為YN,d11時(shí)，在Y側流入A、B、C三個(gè)差動(dòng)元件的計算電流，應分別取

對于Y，d接線(xiàn)的干式變壓器，當用計算機軟件對某側電流移相時(shí)，差動(dòng)TA的接線(xiàn)均采用Y，y。

（4）用軟件在低壓側移相方式

在干式變壓器低壓側，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(xiàn)組別決定。當干式變壓器接線(xiàn)組別為YN,d11時(shí)，則應將低壓側差動(dòng)TA二次三相電流以次向滯后方向移動(dòng)30度；

3　差動(dòng)元件各側之間的平衡系數

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

。

 

在微機型干式變壓器保護中，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。

根據干式變壓器的容量，接線(xiàn)組別、各側電壓及各側差動(dòng)TA的變比，可以計算出差動(dòng)兩側之間的平衡系數。

下面舉例計算電流平衡系數，干式變壓器容量31.5/31.5/31.5，變比110/38.5/11,接線(xiàn)方式Y0/Y/d

五　微機干式變壓器縱差保護

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(xiàn)式差動(dòng)元件

三段折線(xiàn)式差動(dòng)元件的動(dòng)作特性曲線(xiàn)

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，區分出差流是故障電流還是勵磁涌流，實(shí)現躲過(guò)勵磁涌流。

（2）間斷角原理

干式變壓器內部故障時(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）。按間斷角原理構成的差動(dòng)保護，是根據差電流波形是否有間斷及間斷角的大小來(lái)區分故障電流與勵磁涌流的。

（3）波形對稱(chēng)原理

在微機型干式變壓器縱差保護中，采用波形對稱(chēng)算法，將勵磁涌流同干式變壓器故障電流區分開(kāi)來(lái)。勵磁涌流，波形間斷不對稱(chēng)。

（4）磁制動(dòng)原理

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

3 過(guò)激磁閉鎖元件

運行中的干式變壓器，當由于某種原因造成過(guò)激磁時(shí)，可能導致縱差保護誤動(dòng)。對于超高壓大型干式變壓器，為防止過(guò)激磁運行時(shí)縱差保護誤動(dòng)，設置過(guò)激磁閉鎖元件。當干式變壓器過(guò)激磁時(shí)，將縱差保護閉鎖。

干式變壓器縱差保護的過(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。即當差流中的5次諧波分量大于某一值時(shí)，將差動(dòng)保護閉鎖。

4　差動(dòng)速斷元件

當干式變壓器內部嚴重故障TA飽和時(shí)，TA二次電流的波形將發(fā)生嚴重畸變，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磁涌流，致使差動(dòng)保護拒動(dòng)或延緩動(dòng)作，嚴重損壞干式變壓器。

為此設置差動(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S

比率制動(dòng)系數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、干式變壓器各保護裝置的配置原則

（一）氣體保護的配置原則

0.8MVA及以上油浸式干式變壓器應裝設瓦斯保護。當油箱內故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，應瞬時(shí)動(dòng)作于信號；當產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，應動(dòng)作于斷開(kāi)干式變壓器各側斷路器。

（二）差動(dòng)保護的配置原則

對于干式變壓器引出線(xiàn)、套管及內部短路故障，應裝設縱聯(lián)差動(dòng)保護。保護瞬時(shí)動(dòng)作于斷開(kāi)干式變壓器的各側斷路器。

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

10MVA以下干式變壓器可裝設電流速斷保護或過(guò)電流保護

（三）過(guò)電流保護的配置原則

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

包括過(guò)電流保護、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護、復合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動(dòng)作后應帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。

過(guò)電流保護宜用于降壓干式變壓器。

復合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護，宜用于升壓干式變壓器、系統聯(lián)絡(luò )干式變壓器和過(guò)電流保護不滿(mǎn)足靈敏性要求的降壓干式變壓器。

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

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

（四）零序電流的配置原則

零序電流保護反應大接地電流系統中干式變壓器外部接地短路的零序電流保護。110kV及以上大接地電流系統中，如果干式變壓器中性點(diǎn)可能接地運行，對于兩側或三側電源的升壓干式變壓器或降壓干式變壓器應裝設零序電流保護，作干式變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

（四）過(guò)負荷保護裝置的配置原則

當臺數并列運行或單先運行并作為其他負荷的備用電源時(shí)，應根據可能過(guò)負荷的情況裝設過(guò)負荷保護。

對自耦干式變壓器和多繞組干式變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側過(guò)負荷的情況。

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

（五）冷卻系統保護配置原則

對干式變壓器冷卻系統故障，裝設冷卻器全停保護裝置。

當冷卻系統故障切除全部冷卻器時(shí)，允許帶額定負載運行20min,如20min后頂層溫度尚未達到75?，則允許上升到75?，但較長(cháng)運行時(shí)間不得超過(guò)1h

對裝有冷卻系統裝置的干式變壓器，同時(shí)應設溫度測量系統，并動(dòng)作信號及啟動(dòng)有關(guān)備用或輔助冷卻器。

（一）氣體保護的投切原則

干式變壓器運行時(shí)，氣體保護裝置應接信號和跳閘。

有載調壓分接開(kāi)關(guān)的氣體保護應接跳閘。

用一臺斷路器控制兩臺干式變壓器時(shí)，如其中一臺轉入備用，應將備用干式變壓器重瓦斯改接信號。

干式變壓器在運行中濾油、補油、換替油泵等，應將重瓦斯改接信號。

當油位計的油面異常升高或呼吸系統有異?，F象，需要打開(kāi)放氣或油閥門(mén)時(shí)，應先將重瓦斯改接信號。

（二）差動(dòng)保護的投切原則

新干式變壓器在新投入充電時(shí)，差動(dòng)保護應投入跳閘位置。在充電無(wú)異常后，應將差動(dòng)保護退出，做測試極性、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)，應將差動(dòng)保護退出運行。

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

 

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