变压器主要保护

变压器有关保护

电力变压器是电力系统中的重要电气设备。大容量变压器造价十分昂贵，其故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响。因此应根据变压器容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置，用以随时保护保证变压器的正常运行。

变压器保护主要包括以下几个方面：瓦斯保护、纵差保护、外部相间短路的后备保护、外部接地短路的后备保护、过负荷保护、过励磁保护、其他非电气量的保护等，其中瓦斯保护和纵差保护属于主保护。

一、瓦斯保护

在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体（含瓦斯成分），从油箱向油枕流动，反应这种气体与油流而动作的保护成为瓦斯保护。 瓦斯保护的测量元件是气体继电器，气体继电器安装在变压器油箱和油枕的通道上。 瓦斯保护又分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护。轻瓦斯保护是指当变压器内发生轻微故障时，产生的气体较少且速度较慢，气体上升后逐渐积聚在继电器的上部，是气体继电器内的右面下降，是其中一个触点闭合而作用与信号。

重瓦斯保护是指当变压器内发生严重故障时，强烈的电弧将产生大量的气体，油箱压力迅速升高，迫使变压器油沿着油箱冲向油枕，在油流的强烈冲击下，是另一触点接闭而动作与跳闸。

轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号，而重瓦斯保护动作，发跳闸命令。瓦斯保护能够反应油箱内部各种故障，且灵敏度高。但是瓦斯保护却不能反应油箱外的引出线和绝缘套管上的短路故障。

二、纵差保护

差动保护是利用基尔霍夫电流定理工作的，当变压器正常工作或区外故障时，将其看作理想变压器，则流入变压器的电流和流出电流（折算后的电流）相等，差动继电器不动作。当变压器内部故障时，两侧（或三侧）向故障点提供短路电流，差动保护感受到的二次电流和的正比于故障点电流，差动继电器动作。

变压器差动保护中其差动回路中不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多，所以必须采取措施躲开不平衡电流或设法减小不平衡电流的影响。 而引起变压器差动不平衡电流的因素有：

1

变压器保护分析 电气0804 朱明岗

（1）电流互感器的计算变比与实际变比不同

在变压器保护中对变压器两侧一次电流进行幅值折算时需要应用变压器变比，但折算变比有可能与实际变比不同，从而引起不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。

（2）变压器带负载调节分接头

带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了变压器的变比，出现不平衡差流。克服措施是增大动作电流门槛值。

（3）电流互感器传变误差

变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感器的型号不同，它们的特性差别较大，故引起较大的不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。

（4）变压器励磁涌流

当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁心中的磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和，出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可达变压器额定电流的4～8倍，如不采取措施变压器纵差保护将会误动。

三、外部相间短路的后备保护

相间后备保护用以防止变压器外部短路引起变压器绕组的过电流及作为变压器本身差动保护和瓦斯保护的后备，当变压器所连接母线未装设专用母线保护时也作为母线的保护。 相间后备保护可选用过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。

①过电流保护

动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定：

IopKrelKrnaIL.max需要分别考虑躲过并列运行的变压器切除一台时产生的过负荷电流，躲过电动机负荷的自起动电流等，动作时限和灵敏度需要与相邻元件的过电流保护相配合。

②复合电压启动的过电流保护

负序过电压继电器作为不对称故障的电压保护，而低电压继电器作为三相短路的电压保护。 动作电流按躲过变压器额定电流整定 ：

IopKrelKrnaIN

2

变压器保护分析 电气0804 朱明岗

负序电压过电压继电器的动作电压按躲过正常运行时出现的最大不平衡电压整定：

Uop.2(0.06~0.12)UNnTv③负序过电流保护

负序电流保护灵敏度较高，但整定计算相对复杂，由于负序电流不反应三相对称短路，所以必须加装一套单相式低电压启动的过电流保护来反应三相短路故障。

④低阻抗保护

当电流、电压保护不满足灵敏度要求或根据系统各保护之间配合的要求，可采用阻抗保护。阻抗保护常用于330-500KV大型升压及降压变压器，作为变压器引线、母线及相邻线路相间故障后备保护。

四、 外部接地短路的后备保护

对110kV及以上中性点直接接地电网（大接地电流系统）中的变压器，应装设接地故障后备保护，作为变压器内部绕组、引线以及相邻元件（母线和线路）接地故障的后备保护。变压器接地故障的后备采用零序保护。

变压器接地保护的方式与变压器中性点的接地方式以及所连系统的中性点运行方式密切相关。

变压器中性点是否接地运行与变压器中性点的绝缘水平有关。220KV及以上大型变压器，高压绕组一般采用分级绝缘，中性点绝缘有两种：500KV变压器中性点绝缘水平38KV，必须直接接地运行；220KV变压器中性点绝缘水平110KV，可以直接接地也可以在系统中不失去接地点情况下不接地运行。变压器中性点不同的运行方式，接地保护的配置也不尽相同。

①中性点直接接地的变压器零序电流保护

由两段式零序过电流保护构成，通常以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限动作于断开变压器各侧断路器。

②中性点可能接地或不接地变压器的零序电流、电压保护

对于有多台变压器并列运行的情况，通常只有部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地。当相邻母线或线路发生接地故障，故障元件保护拒动时，则中性点接地变压器的零序电流保护动作，将中性点接地变压器切除，此时中性点不接地变压器可能产生过电压。

对于变压器的过负荷保护、过励磁保护、其他非电气量的保护等，实际应用的比较少而已。

3

变压器保护分析 电气0804 朱明岗

当前变压器主保护主要用的是瓦斯保护和纵差保护，但是随着电力系统容量的日益增大，范围越来越广，对变压器的要求也将越来越高，对其保护装置的要求也将更加严格，新的保护方式将会诞生。与此同时，我们也将从全局出发，发展我们的电力系统事业，更深一步的进行电力系统继电保护的相关研究！

4

电气0804 朱明岗

1081180428