1、 5.3 5.3 电力变压器的保护电力变压器的保护 5.3.1电力变压器保护装置的设置电力变压器保护装置的设置 在工厂供电系统中，变压器占有很重在工厂供电系统中，变压器占有很重要的地位。因此，提高变压器工作的要的地位。因此，提高变压器工作的可靠性，对保证工厂安全供电具有非可靠性，对保证工厂安全供电具有非常重要的意义。常重要的意义。1、变压器的故障种类、变压器的故障种类 供配电系统的电力变压器有供配电系统的电力变压器有 总降变电所的主变压器；总降变电所的主变压器；车间变电所或建筑物变电所的配车间变电所或建筑物变电所的配电变压器。电变压器。电力变压器的常见故障分电力变压器的常见故障分短路故障和短路
2、故障和不正常不正常运行状态。运行状态。变压器的故障可分为变压器的故障可分为内部内部故障和故障和外部外部故障故障两类。两类。内部故障主要是变压器绕组的相间短内部故障主要是变压器绕组的相间短路、匝间短路和中性点接地侧单相接地短路、匝间短路和中性点接地侧单相接地短路。内部故障是很危险的，因为短路电流路。内部故障是很危险的，因为短路电流产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧毁产生的电弧不仅会破坏绕组的绝缘，烧毁铁心，而且出于绝缘材料和变压器油受热铁心，而且出于绝缘材料和变压器油受热分解会产生大量的气体，可能引起变压器分解会产生大量的气体，可能引起变压器油箱的爆炸。油箱的爆炸。变压器最常见的外部故障，是引出
3、线变压器最常见的外部故障，是引出线绝缘套管的故障。它可能引起引出线相间绝缘套管的故障。它可能引起引出线相间短路或接地短路或接地(对变压器外完对变压器外完)短路。短路。变压器的不正常运行状态有过负荷、变压器的不正常运行状态有过负荷、变压器温度升高及油面下降超过了允变压器温度升高及油面下降超过了允许程度等。变压器的过负荷和温度的许程度等。变压器的过负荷和温度的升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强升高将使绝缘材料迅速老化，绝缘强度降低，影响变压器的使用寿命外，度降低，影响变压器的使用寿命外，进一步引起其他故障。进一步引起其他故障。2 2、变压器的保护装置、变压器的保护装置 根据上述可能发生的故障及不正常
4、工作情根据上述可能发生的故障及不正常工作情况，变压器一般应装设下列保护装置。况，变压器一般应装设下列保护装置。瓦斯保护瓦斯保护 用来防御变压器的内部故障。用来防御变压器的内部故障。当变压器内部发生故障，油受热分解产生当变压器内部发生故障，油受热分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护应气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护应动作。容量在动作。容量在800KV800KVA A及以上的油浸式变压及以上的油浸式变压器和器和400kV400kVA A及以上的车间内变压器一般都及以上的车间内变压器一般都应装设瓦斯保护。其中轻瓦斯动作于预告应装设瓦斯保护。其中轻瓦斯动作于预告信号，重瓦斯动作于跳开各电源侧断
5、路器。信号，重瓦斯动作于跳开各电源侧断路器。(2)(2)纵联差动保护纵联差动保护 用来防御变压器内部故障及引出线套管的用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。容量在故障。容量在10000kV10000kVA A以上单台运行的变以上单台运行的变压器和容量在压器和容量在6300kV6300kVA A及以上并列运行的变及以上并列运行的变压器，都应装设纵联差动保护。压器，都应装设纵联差动保护。（3 3）电流速断保护）电流速断保护 用来防御变压器用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。容量在内部故障及引出线套管的故障。容量在10000kvA以下单台运行的变压器和容以下单台运行的变压器和容量在量在63
6、00 kvA以下并列运行的变压器，以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护来代替纵联差动一般装设电流速断保护来代替纵联差动保护。保护。对容量在对容量在2000kvA以上的变压器当灵以上的变压器当灵敏度不满足要求时，应改为装设纵差保敏度不满足要求时，应改为装设纵差保护。护。(4)(4)过电流保护过电流保护 用来防变压器内部和外部用来防变压器内部和外部故障。作为纵联差动保护或电流速断保护的故障。作为纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。带时限动作于跳开各电源侧断路后备保护。带时限动作于跳开各电源侧断路器。器。(5)(5)过负荷保护过负荷保护 用来防御变压器因过用来防御变压器因过负荷引起的过电流。
7、保护装置只接在某一相负荷引起的过电流。保护装置只接在某一相的电路中，一般延时动作于信号，也可以延的电路中，一般延时动作于信号，也可以延时跳闸，或延时自动减负荷时跳闸，或延时自动减负荷(无人值守变电无人值守变电所所)。(6)(6)单相接地保护单相接地保护 对低压侧为中性点直接对低压侧为中性点直接接地系统接地系统(三相四线制三相四线制)，当高压侧的保护灵，当高压侧的保护灵敏度不满足要求时装设专门的零序电流保护。敏度不满足要求时装设专门的零序电流保护。对于高压侧为对于高压侧为6 610kV10kV的车间变电所主变压的车间变电所主变压器应装设以下几种保护装置：器应装设以下几种保护装置：（1 1）带时限
8、的过电流保护装置。变压器速）带时限的过电流保护装置。变压器速断保护的后备保护，一般变压器均应装设。断保护的后备保护，一般变压器均应装设。（2 2）电流速断保护装置。带时限的过电流）电流速断保护装置。带时限的过电流保护动作时间大于保护动作时间大于0.50.50.7s0.7s均应装设。均应装设。（3 3）瓦斯保护装置。变压器内部故障和油）瓦斯保护装置。变压器内部故障和油面降低时的保护装置。面降低时的保护装置。（4 4）过负荷保护装置）过负荷保护装置（5 5）温度保护装置）温度保护装置 5.3.25.3.2变压器的继电保护变压器的继电保护 继电保护多安装在电源侧，使整个变继电保护多安装在电源侧，使整
9、个变压器处在保护范围之内。为了扩大保压器处在保护范围之内。为了扩大保护范围，安装的电流互感器应尽量靠护范围，安装的电流互感器应尽量靠近高压断路器。近高压断路器。1 1、变压器的过电流保护、变压器的过电流保护 变压器过电流保护主要是对变压器外变压器过电流保护主要是对变压器外部故障进行保护，也可作为变压器内部故障进行保护，也可作为变压器内部故障的后备保护。变压器过电流保部故障的后备保护。变压器过电流保护的组成、工作原理与线路过电流保护的组成、工作原理与线路过电流保护完全相同，动作电流整定计算公式护完全相同，动作电流整定计算公式与线路过申流保护也基本相同，即与线路过申流保护也基本相同，即 （5-44
10、5-44）式中，式中，I1N为变压器一次侧额定电流；为变压器一次侧额定电流；可靠系数可靠系数Kre1、接线系数、接线系数Kw、返回系、返回系数数Kre同线路过电流保护；同线路过电流保护；Ki为电流互感器的变比。为电流互感器的变比。N1irew1reKA.opI)35.1(KKKKI 变压器过电流保护动作时间的整定同线路变压器过电流保护动作时间的整定同线路过电流保护，按过电流保护，按“阶梯原则阶梯原则”原则整定。原则整定。变压器过电流保护动作时限应比二次侧出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线过电流保护的最大动作时限大一个tt。对车间变电所的变压器过电流保护动作
11、时对车间变电所的变压器过电流保护动作时限，动作时间可整定为最小值（限，动作时间可整定为最小值（0.5s0.5s）。）。灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运灵敏度按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路电流换算到高压侧行方式下发生两相短路电流换算到高压侧来校验。来校验。1.5 （5-45）式中，式中，为变压器二次侧在系统最小运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行方式下发生两相短路时一次侧的穿越电流。流。1)2(min.opKSIIK)2(min.KI变压器过电流保护装置动作跳闸，应作如下检查和处理变压器过电流保护装置动作跳闸，应作如下检查和处理（1 1）检查
12、母线及母线上的设备是否有短路；）检查母线及母线上的设备是否有短路；（2 2）检查变压器及各侧设备是否短路；）检查变压器及各侧设备是否短路；（3 3）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动）检查低压侧保护是否动作，各条线路的保护有无动作；作；（4 4）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；）确认母线无电时，应拉开该母线所带的线路；（5 5）如是母线故障，应视母线设置情况，用倒母线或转）如是母线故障，应视母线设置情况，用倒母线或转带负荷的方法处理；带负荷的方法处理；（6 6）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；）经检查确认是否越级跳闸，如是，应试送变压器；（7 7）试送良好，应逐路
13、检查故障线路。）试送良好，应逐路检查故障线路。2 2、变压器的电流速断保护、变压器的电流速断保护 图图5-295-29是变压器的定时限过电流保护是变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图。定时限过电和电流速断保护接线图。定时限过电流保护和电流速断保护均为两相两继流保护和电流速断保护均为两相两继电器式接线。电器式接线。当过电流保护装置动作时限大于当过电流保护装置动作时限大于0.5s0.5s时，为尽快地切除相间短路故障变压时，为尽快地切除相间短路故障变压器，应装设速断保护装置。器，应装设速断保护装置。图图5-295-29变压器的定时限过电流保护和电流速断保护接线图变压器的定时限过电流保护和电流
14、速断保护接线图 变压器电流速断保护的动作电流，与线路变压器电流速断保护的动作电流，与线路的电流速断保护相似，应躲过变压器二次的电流速断保护相似，应躲过变压器二次侧母线三相短路时的最大穿越电流，即侧母线三相短路时的最大穿越电流，即（5-46）式中，式中，为变压器二次侧母线在系统最为变压器二次侧母线在系统最大运行方式下三相短路时一次侧的穿越电大运行方式下三相短路时一次侧的穿越电流；流；Kre1为可靠系数，同线路的电流速断保为可靠系数，同线路的电流速断保护。护。)3(max.Kiw1reKA.opIKKKImax.KI 变压器电流速断保护的灵敏度校验，与线变压器电流速断保护的灵敏度校验，与线路速断保
15、护灵敏度校验一样，以变压器一路速断保护灵敏度校验一样，以变压器一次侧最小两相短路电流次侧最小两相短路电流 进行校验，即进行校验，即（5-47）)2(min.KI2op1)2(minKSIIK 变压器的电流速断保护与线路的电流变压器的电流速断保护与线路的电流速断保护一样，也有保护速断保护一样，也有保护“死区死区”，一般只能保护到变压器电源侧的部分一般只能保护到变压器电源侧的部分线圈。因此，电流速断保护必须和瓦线圈。因此，电流速断保护必须和瓦斯保护以及过电流保护互相配合，才斯保护以及过电流保护互相配合，才能可靠地对中小容量的变压器起到保能可靠地对中小容量的变压器起到保护作用。护作用。必须指出，变压
16、器在空载投入或短路必须指出，变压器在空载投入或短路切除后电压突然恢复时，将有励磁涌切除后电压突然恢复时，将有励磁涌流流入变压一次绕组，其初始值可达流流入变压一次绕组，其初始值可达变压器额定电流的变压器额定电流的6 68 8倍，但衰减很倍，但衰减很快，其稳定值只占额定电流的快，其稳定值只占额定电流的2 21010。显然，当流入励磁涌流时，速断保护显然，当流入励磁涌流时，速断保护装置不应误动作。装置不应误动作。通常在变压器开始运行时，应将变压通常在变压器开始运行时，应将变压器空载投入几次。以检验按式器空载投入几次。以检验按式(5(546)46)整定的速断保护装置是否动作，如果整定的速断保护装置是否
17、动作，如果动作，应将速断保护的动作电流适当动作，应将速断保护的动作电流适当增大，直到使速断保护不动作。运行增大，直到使速断保护不动作。运行经验证实，速断保护的动作电流只要经验证实，速断保护的动作电流只要大于变压器一次额定电流的大于变压器一次额定电流的3 35 5倍，倍，即可避免流过励磁涌流时错误地断开即可避免流过励磁涌流时错误地断开变压器。变压器。3 3、变压器的过负荷保护、变压器的过负荷保护 变压器过负荷保护的组成、工作原理变压器过负荷保护的组成、工作原理与线路过负荷保护的组成、工作原理与线路过负荷保护的组成、工作原理完全相同，动作电流整定计算公式与完全相同，动作电流整定计算公式与线路过负荷
18、保护基本相同，动作电流线路过负荷保护基本相同，动作电流整定按变压器一次侧额定电流整定，整定按变压器一次侧额定电流整定，动作时间取动作时间取1.01.01.5s1.5s。运行中的变压器发出过负荷信号时，运行中的变压器发出过负荷信号时，应检查变压器各侧电流是否超过规定应检查变压器各侧电流是否超过规定值，然后检查变压器的轴温、油位是值，然后检查变压器的轴温、油位是否正常，同时将冷却器全部投入运行，否正常，同时将冷却器全部投入运行，及时掌握过负荷情况，并按规定巡视及时掌握过负荷情况，并按规定巡视检查。检查。4 4、电力变压器的瓦斯保护、电力变压器的瓦斯保护(1)(1)瓦斯保护工作原理。瓦斯保护工作原理
19、。瓦斯保护又称气体保护。气体保护是瓦斯保护又称气体保护。气体保护是保护油浸式电力变压器内部故障的一保护油浸式电力变压器内部故障的一种主要保护装置。种主要保护装置。气体保护装置主要由气体继电器构成。气体保护装置主要由气体继电器构成。当变压器油箱内部故障时，电弧的高当变压器油箱内部故障时，电弧的高温使变压器油分解为大量的油气体，温使变压器油分解为大量的油气体，气体保护就是利用这种气体来实现保气体保护就是利用这种气体来实现保护的装置。护的装置。规定：对于规定：对于800kVA800kVA及以上的油浸式变及以上的油浸式变压器以及压器以及400kVA400kVA及以上的车间内油浸及以上的车间内油浸式变压
20、器均应装设瓦斯保护装置。轻式变压器均应装设瓦斯保护装置。轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于断路器跳闸。器跳闸。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，也称气体继电器，它安装于变压器油也称气体继电器，它安装于变压器油箱与油枕之间的连通管上，如图箱与油枕之间的连通管上，如图5-305-30所示。所示。图图5-30 5-30 气体继电器在变压器的安装气体继电器在变压器的安装 1 1油箱油箱 2 2联通管联通管 3 3气体继电器气体继电器 4 4油枕油枕 为让变压器的油箱内产生的气体顺利为让变压器的油箱内产生的气体顺利通过与瓦斯继电器连接的管道流入油
21、通过与瓦斯继电器连接的管道流入油枕，应保证连通管对变压器油箱顶盖枕，应保证连通管对变压器油箱顶盖有有2 24 4的倾斜度，变压器安装应的倾斜度，变压器安装应取取1 11.51.5的倾斜度。的倾斜度。瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式瓦斯继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型，由于浮筒式瓦斯继电器的两种类型，由于浮筒式瓦斯继电器的接点不够可靠，有时会出现误动作，接点不够可靠，有时会出现误动作，所以现在广泛应用的是开口杯式。所以现在广泛应用的是开口杯式。FJ3FJ38080型开口杯式瓦斯继电器其结构示型开口杯式瓦斯继电器其结构示意图如图意图如图5-315-31所示。所示。图图5-31 FJ35-31
22、FJ38080型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图型开口杯式瓦斯继电器的结构示意图 1-1-盖；盖；2-2-容器；容器；3-3-上油杯；上油杯；4-4-永久磁铁；永久磁铁；5-5-上动触点；上动触点；6-6-上静上静触点；触点；7-7-下油杯；下油杯；8-8-永久磁铁；永久磁铁；9-9-下动触点；下动触点；10-10-下静触点；下静触点；11-11-支架；支架；12-12-下油杯平衡锤；下油杯平衡锤；13-13-下油杯转轴下油杯转轴14-14-挡板；挡板；15-15-上油杯平衡上油杯平衡锤；锤；16-16-上油杯转轴；上油杯转轴；17-17-放气阀；放气阀；18-18-接线盒接线盒 变压器正常运行
23、时，上开口杯变压器正常运行时，上开口杯3 3及下开及下开口杯口杯7 7都浸在池内，均受到浮力。因平都浸在池内，均受到浮力。因平衡锤的重量所产生的力矩大于开口杯衡锤的重量所产生的力矩大于开口杯（包括杯内的油重）一侧的力矩，开（包括杯内的油重）一侧的力矩，开口杯处于向上倾斜的位置，此时上、口杯处于向上倾斜的位置，此时上、下两对触点都是断开的。下两对触点都是断开的。如图如图5-325-32（a a）图图5-5-32 32 气气体体继继电电器器工工作作原原理理示示意意图图（2 2）气体继电器工作原理）气体继电器工作原理 当变压器内部发生轻微故障时，产生的气当变压器内部发生轻微故障时，产生的气体聚集在继
24、电器的上部，迫使继电器内油体聚集在继电器的上部，迫使继电器内油面下降，上浮子的开口杯面下降，上浮子的开口杯3 3逐渐露出油面，逐渐露出油面，浮力逐渐减小，上油杯回其中盛有残余的浮力逐渐减小，上油杯回其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落，这时上接点闭合而接通信号回路，降落，这时上接点闭合而接通信号回路，这称之为这称之为“轻瓦斯动作轻瓦斯动作”。如图。如图5-325-32（b b）当变压器内部发生严重故障时，产生当变压器内部发生严重故障时，产生的大量气体或强烈的油流将冲击挡板的大量气体或强烈的油流将冲击挡板1414，使下开口杯，使下开口杯7 7
25、立刻向下转动，使下立刻向下转动，使下触点接通跳闸回路，这称之为触点接通跳闸回路，这称之为“重瓦重瓦斯动作斯动作”。如图。如图5-325-32（c c）如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电如果变压器油箱漏油，使得瓦斯继电器内的油也慢慢流尽，先是继电器的器内的油也慢慢流尽，先是继电器的上油杯下降，发出信号，接着继电器上油杯下降，发出信号，接着继电器的下油杯下降，使断路器跳闸。如图的下油杯下降，使断路器跳闸。如图5-325-32（d d）（3 3）变压器瓦斯保护的电气原）变压器瓦斯保护的电气原理图如图理图如图5-335-33所示。所示。图图5-33 5-33 瓦斯保护的原理接线图瓦斯保护的原理接线图 瓦
26、斯保护动作快，灵敏度高，结构瓦斯保护动作快，灵敏度高，结构简单，在工厂中使用相当广泛，它简单，在工厂中使用相当广泛，它能反映变压器油箱内的各种故障，能反映变压器油箱内的各种故障，但不能反映变压器引出端子以上的但不能反映变压器引出端子以上的故障。故障。（4 4）变压器瓦斯保护动作后的故障分析）变压器瓦斯保护动作后的故障分析 当变压器瓦斯保护动作后，应根据情况来当变压器瓦斯保护动作后，应根据情况来分析和判断故障的原因并进行处理。分析分析和判断故障的原因并进行处理。分析过程如下所述：过程如下所述：收集瓦斯继电器内的气体做色谱分析。收集瓦斯继电器内的气体做色谱分析。具体做法如下：具体做法如下：可在气体
27、继电器顶部打开放气阀，用干净可在气体继电器顶部打开放气阀，用干净的玻璃瓶收集蓄积的气体（注意：人体不的玻璃瓶收集蓄积的气体（注意：人体不得靠近带电部分），通过分析气体性质可得靠近带电部分），通过分析气体性质可判断故障的原因和处理要求，如表判断故障的原因和处理要求，如表5-25-2所示。所示。表表5-2 5-2 气体继电器动作后的气体分析和处理要求气体继电器动作后的气体分析和处理要求气体性质气体性质故障原因故障原因处理要求处理要求无色、无臭、不可燃无色、无臭、不可燃变压器含有空气变压器含有空气允许继续运行允许继续运行灰白色、有剧臭、可燃灰白色、有剧臭、可燃纸质绝缘物烧毁纸质绝缘物烧毁应立即停电检
28、修应立即停电检修黄色、难燃黄色、难燃木质绝缘部分烧毁木质绝缘部分烧毁应停电检修应停电检修深灰色或黑色、易燃深灰色或黑色、易燃油内闪络、油质炭化油内闪络、油质炭化分析油样，必要时停电检修分析油样，必要时停电检修如无气体，应检查二次回路和瓦斯继电器的接线如无气体，应检查二次回路和瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好；柱及引线绝缘是否良好；检查油位、油温、油色有无变化；检查油位、油温、油色有无变化；检查防爆管是否爆裂喷油；检查防爆管是否爆裂喷油；检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油检查变压器外壳有无变形，焊缝是否开裂喷油如果经检查未发现任何异常，而确定是因二次如果经检查未发现任何异常，而确定是因
29、二次回路故障引起误动作时，可退出瓦斯保护，投入回路故障引起误动作时，可退出瓦斯保护，投入其他保护，试送变压器，并密切监视；其他保护，试送变压器，并密切监视；在瓦斯保护动作原因未查清前，不得合闸送电在瓦斯保护动作原因未查清前，不得合闸送电 5 5、变压器的差动保护、变压器的差动保护 变压器的过电流保护、电流速断保护、变压器的过电流保护、电流速断保护、瓦斯保护等各有优点和不足之处。过瓦斯保护等各有优点和不足之处。过电流保护动作时限较长，切除故障不电流保护动作时限较长，切除故障不迅速；电流速断保护由于迅速；电流速断保护由于“死区死区”的的影响使保护范围受到限制；瓦斯保护影响使保护范围受到限制；瓦斯保
30、护只能反映变压器的内部故障，而不能只能反映变压器的内部故障，而不能保护变压器套管和引出线的故障。变保护变压器套管和引出线的故障。变压器的差动保护正是为了解决这一问压器的差动保护正是为了解决这一问题而设置的。题而设置的。（l l）变压器差动保护的工作原理）变压器差动保护的工作原理 变压器的差动保护由变压器两侧的电流互变压器的差动保护由变压器两侧的电流互感器和继电器等构成，其原理接线图如图感器和继电器等构成，其原理接线图如图 5-34所示。差动保护是反映被保护元件两所示。差动保护是反映被保护元件两侧电流差而动作的保护装置。将变压器两侧电流差而动作的保护装置。将变压器两侧的电流互感器按同极性串联起来
31、，使继侧的电流互感器按同极性串联起来，使继电器电器KAKA跨接在两连线之间，于是流入电流跨接在两连线之间，于是流入电流互感器的电流就是两侧电流互感器二次绕互感器的电流就是两侧电流互感器二次绕组电流之差，即组电流之差，即IKAI1I2。若。若I1I2，则，则IKA0。在变压器正常工作或保护区域外部短在变压器正常工作或保护区域外部短路时，电流互感器二次侧电流同时增路时，电流互感器二次侧电流同时增加，流入继电器的动作电流也是为零，加，流入继电器的动作电流也是为零，或仅为变压器一、二次侧的不平衡电或仅为变压器一、二次侧的不平衡电流，不平衡电流小于继电器动作电流，流，不平衡电流小于继电器动作电流，故保护
32、装置不动作，如图故保护装置不动作，如图5-345-34（a a）所）所示。示。(a)(a)外部故障，保护不动作外部故障，保护不动作 (b)(b)内部故障，保护动作内部故障，保护动作图图5-34 5-34 变压器差动保护的工作原理图变压器差动保护的工作原理图 当变压器在差动保护范围内短路时，当变压器在差动保护范围内短路时，在单电源的情况下，在单电源的情况下，I20，流入继电，流入继电器回路的电流器回路的电流 IKAI1，如图，如图5-33（b）所示。此时继电器回路的电流大于其所示。此时继电器回路的电流大于其动作电流，保护装置动作，使动作电流，保护装置动作，使QF1、QF2同时跳闸，切除变压器。同
33、时跳闸，切除变压器。变压器差动保护的保护范围是变压器变压器差动保护的保护范围是变压器两侧电流互感器安装地点之间的区域。两侧电流互感器安装地点之间的区域。它可以保护变压器内部及两侧绝缘套它可以保护变压器内部及两侧绝缘套管和引出线上的相间短路，保护反应管和引出线上的相间短路，保护反应灵敏，动作无限时。灵敏，动作无限时。由于变压器差动保护具有动作迅速、由于变压器差动保护具有动作迅速、选择性好的优点，所以在工厂企业的选择性好的优点，所以在工厂企业的大、中变电所中应用较广。差动保护大、中变电所中应用较广。差动保护还可用于线路和高压电动机的保护。还可用于线路和高压电动机的保护。（2 2）变压器差动保护动作
34、跳闸后的检）变压器差动保护动作跳闸后的检查和处理：查和处理：查变压器本体有无异常，检查差动查变压器本体有无异常，检查差动保护范围内的瓷瓶是否有闪络、损坏，保护范围内的瓷瓶是否有闪络、损坏，引线是否有短路；引线是否有短路；如果变压器差动保护范围内的设备如果变压器差动保护范围内的设备无明显故障，应检查继电保护及二次无明显故障，应检查继电保护及二次回路是否有故障，直流回路是否有两回路是否有故障，直流回路是否有两点接地：点接地：经以上检查无异常时，应在切除负荷后经以上检查无异常时，应在切除负荷后立即试送一次，试送后又跳闸，不得再送；立即试送一次，试送后又跳闸，不得再送；如果是因继电器或二次回路故障、直
35、流如果是因继电器或二次回路故障、直流两点接地造成的误动作，应将差动保护退两点接地造成的误动作，应将差动保护退出运行，将变压器送电后，再处理一、二出运行，将变压器送电后，再处理一、二次回路故障及直流接地；次回路故障及直流接地；差动保护及重瓦斯保护同时动作使变压差动保护及重瓦斯保护同时动作使变压器跳闸时，不经内部检查和试验，不得将器跳闸时，不经内部检查和试验，不得将变压器投入运行。变压器投入运行。6 6、保护故障分析实例、保护故障分析实例 某中型工厂新建某中型工厂新建35kV35kV变电所在运行中变电所在运行中发生多次越级跳闸事故。发生多次越级跳闸事故。10kV10kV线路线路WL1WL1故障（如
36、图故障（如图5-355-35所示），其断路器跳所示），其断路器跳闸，但同时变压器过电流保护跳闸，闸，但同时变压器过电流保护跳闸，造成造成10kV10kV母线停电，中断其他线路的母线停电，中断其他线路的供电。供电。图图5-35 电力线路电力线路经继电保护人员现场的分析，估计有以下几种原因引起经继电保护人员现场的分析，估计有以下几种原因引起变压器过电流保护动作。变压器过电流保护动作。（l l）变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；）变压器过电流保护整定值与下级整定值配合不当；（2 2）变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；）变压器过电流保护整定值校验不准，取值过小；（3 3）WL1WL1
37、线路过电流整定值校验不准，取值过大；线路过电流整定值校验不准，取值过大；（4 4）变压器过电流继电器线圈井联接成串联，以致整定）变压器过电流继电器线圈井联接成串联，以致整定值减小一半；值减小一半；（5 5）WL1WL1线路过电流继电器线圈串联接成并联，以致整线路过电流继电器线圈串联接成并联，以致整定值增大一半：定值增大一半：（6 6）变压器过电流时间与）变压器过电流时间与WL1WL1线路过电流时间配合不当。线路过电流时间配合不当。根据以上可能发生的原因逐一进行检查、根据以上可能发生的原因逐一进行检查、检验，都正确无误。为了进一步查明原因，检验，都正确无误。为了进一步查明原因，继电保护人员做了如
38、下的实验：在变压器继电保护人员做了如下的实验：在变压器和和 WL1WL1线路保护柜的电流互感器二次侧的线路保护柜的电流互感器二次侧的试验端子排处，把两过电流保护的交流回试验端子排处，把两过电流保护的交流回路串联起来，再串接路串联起来，再串接WL1WL1的断路器的主接点。的断路器的主接点。冲击性地加入可使两过电流保护动作的电冲击性地加入可使两过电流保护动作的电流值。正常的话，流值。正常的话，WL1WL1的断路器主接点先动的断路器主接点先动作，断开试验交流电源（模拟短路电流）。作，断开试验交流电源（模拟短路电流）。而变压器的继电保护装置达不到动作时间而变压器的继电保护装置达不到动作时间而复位，不会
39、跳闸。而复位，不会跳闸。但事实上变压器和但事实上变压器和W L1W L1的断路器都动作跳的断路器都动作跳闸。因此判断问题出在变压器保护回路的闸。因此判断问题出在变压器保护回路的接线上。接线上。经查变压器保护装置的二次接线，发现过经查变压器保护装置的二次接线，发现过电流保护装置的时间继电器接点接错，动电流保护装置的时间继电器接点接错，动作时间缩短，与线路的过电流保护动作时作时间缩短，与线路的过电流保护动作时间一样。因而在线路故障时，变压器过电间一样。因而在线路故障时，变压器过电流保护和线路过电流保护同时动作，造成流保护和线路过电流保护同时动作，造成越级跳闸母线停电。越级跳闸母线停电。根据以上故障
40、分析得出：电气人员对根据以上故障分析得出：电气人员对任何一套保护做试验时，不但要做好任何一套保护做试验时，不但要做好各继电器的检验，还要认真做好整组各继电器的检验，还要认真做好整组试验。查二次接线故障时，要把控制、试验。查二次接线故障时，要把控制、保护、信号回路原理图和安装接线图保护、信号回路原理图和安装接线图结合在一起分析，查找故障时少走弯结合在一起分析，查找故障时少走弯路。并要求安装人员保证施工质量，路。并要求安装人员保证施工质量，及时发现缺陷并改正。及时发现缺陷并改正。7 7、变压器的异常声音、变压器的异常声音 变压器正常运行时，一般有均匀的变压器正常运行时，一般有均匀的“嗡嗡嗡嗡”声，
41、这是由于交变磁通引起声，这是由于交变磁通引起铁心振动而发出的声音，如果运行中铁心振动而发出的声音，如果运行中有其他的声音，则属于异常声音。从有其他的声音，则属于异常声音。从变压器的声音可判断故障，变压器异变压器的声音可判断故障，变压器异常声音有如下情况：常声音有如下情况：（1 1）当有大容量的动力设备启动时，负荷）当有大容量的动力设备启动时，负荷变化较大，使变压器声音增大；变化较大，使变压器声音增大；（2 2）过负荷使变压器发出很高而已沉重的）过负荷使变压器发出很高而已沉重的“嗡嗡嗡嗡”声：声：（3 3）个别零件松动，如铁心的穿心螺丝夹）个别零件松动，如铁心的穿心螺丝夹得不紧，使铁心松动，变压
42、器发出强烈而得不紧，使铁心松动，变压器发出强烈而不均匀的噪音；不均匀的噪音；（4 4）内部接触不良，或绝缘有击穿，变内部接触不良，或绝缘有击穿，变压器发出放电的压器发出放电的“劈啪劈啪”声：声：（5 5）系统短路或接地，通过很大的短路电）系统短路或接地，通过很大的短路电流，使变压器有很大的噪音；流，使变压器有很大的噪音；6 6）系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细）系统发生铁磁谐振时，变压器发出粗细不均的噪音。不均的噪音。（7 7）变压器高压套管脏污和裂损时，会发）变压器高压套管脏污和裂损时，会发生表面闪络，发出生表面闪络，发出“嘶嘶嘶嘶”或或“味时味时”的的响声，晚上可看到火花。响声，晚上可看
43、到火花。（8 8）变压器电源电压过高时，会使变压器）变压器电源电压过高时，会使变压器过励磁，响声增大巨尖锐。过励磁，响声增大巨尖锐。（9 9）变压器绕组发生层间或匝间短路时，）变压器绕组发生层间或匝间短路时，变压器会发出变压器会发出“咕嘟咕嘟咕嘟咕嘟”的开水沸腾声。的开水沸腾声。（l0l0）变压器的铁心接地断线时，变压器）变压器的铁心接地断线时，变压器将产生将产生“哗剥哗剥哗剥哗剥”的轻微放电声。的轻微放电声。（1111）变压器投入运行时，若分接开关不）变压器投入运行时，若分接开关不到位，将发出较大的到位，将发出较大的“瞅瞅瞅瞅”响声，严重响声，严重时造成高压熔丝熔断；如果分接开关接触时造成高
44、压熔丝熔断；如果分接开关接触不良，就会产生轻微的不良，就会产生轻微的“吱吱吱吱”火花放电火花放电声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开声，一旦负荷加大，就有可能烧坏分接开关的触头。遇到这种情况，要及时停电修关的触头。遇到这种情况，要及时停电修理。理。变压器发生异常响声因素很多，故障的部变压器发生异常响声因素很多，故障的部位也不尽相同，只有在工作中不断地积累位也不尽相同，只有在工作中不断地积累经验，才能准确判断。经验，才能准确判断。变压器在运行中，值班人员应定期进变压器在运行中，值班人员应定期进行检查，以便了解和掌握变压器的运行检查，以便了解和掌握变压器的运行情况，在巡视检查中，可以通过仪行情况，
45、在巡视检查中，可以通过仪表和保护装置等设备了解变压器的运表和保护装置等设备了解变压器的运行情况，也可以通过观察、监听。在行情况，也可以通过观察、监听。在变压器发生异常运行时，应加强监视，变压器发生异常运行时，应加强监视，正确判断，迅速查出原因，并及时采正确判断，迅速查出原因，并及时采取措施，正确处理。取措施，正确处理。5.3.3 5.3.3 变压器的单相接地保护变压器的单相接地保护 在工厂在工厂6 610100.4kV0.4kV的变配电系统中，变的变配电系统中，变压器低压侧基本上都是按三相四线制连接压器低压侧基本上都是按三相四线制连接的，为大电流接地系统、当变压器低压侧的，为大电流接地系统、当
46、变压器低压侧出现单相对地短路时，短路电流很大，应出现单相对地短路时，短路电流很大，应设置保护装置动作于跳闸。尽管变压器高设置保护装置动作于跳闸。尽管变压器高压侧装设的过电流保护可以兼做低压侧的压侧装设的过电流保护可以兼做低压侧的单相接地保护，但保护的灵敏度往往达不单相接地保护，但保护的灵敏度往往达不到要求。到要求。为提高保护的可靠性；一般可用变压为提高保护的可靠性；一般可用变压器低压侧装设带过电流脱扣器的自动器低压侧装设带过电流脱扣器的自动空气开关或低压倒三相装设熔断器来空气开关或低压倒三相装设熔断器来解决，也可以在变压器低压侧中性点解决，也可以在变压器低压侧中性点引出线上装设专门的零序电流保
47、护，引出线上装设专门的零序电流保护，以及改两相两继电器式接线为两相三以及改两相两继电器式接线为两相三继电器式接线、三相三继电器式接线继电器式接线、三相三继电器式接线等。等。图图5-365-36所示为变压器的零序电流保护所示为变压器的零序电流保护原理电路，保护装置由零序电流互感原理电路，保护装置由零序电流互感器和过电流继电器组成，当变压器低器和过电流继电器组成，当变压器低压侧发生单相接地短路时，零序电流压侧发生单相接地短路时，零序电流经电流互感器使电流继电器动作，断经电流互感器使电流继电器动作，断路器跳闸，将故障切除。路器跳闸，将故障切除。图图5-36 变压器的零序电流保护变压器的零序电流保护
48、零序电流保护的动作电流按躲过变压器二零序电流保护的动作电流按躲过变压器二次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电次侧最大不平衡电流整定，最大不平衡电流取变压器二次侧额定电流的流取变压器二次侧额定电流的25%，即，即（5-48）式中，式中，Krel为可靠系数，取为可靠系数，取1.2；Ki为零序电为零序电流互感器的变比；流互感器的变比；I2N为变压器二次侧的额为变压器二次侧的额定电流。定电流。N2i1reKA.opI25.0KKI 零序电流保护的动作时间一般取零序电流保护的动作时间一般取0.50.7s，以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。以躲过变压器瞬时最大不平衡电流。保护灵敏度校验，按变压器二次侧干线末
49、保护灵敏度校验，按变压器二次侧干线末端最小单相短路电流端最小单相短路电流 校验。校验。)1(min.KI（5-49）11op)(min.KSIIK 1.5 （架空线路）（架空线路）1.25（电缆线路）（电缆线路）5.4 5.4 工厂低压供电系统的保护工厂低压供电系统的保护 工厂低压供电系统的保护，是指工厂工厂低压供电系统的保护，是指工厂380380220V220V供电系统的保护。对低压供供电系统的保护。对低压供电系统，一般应装设短路保护和过负电系统，一般应装设短路保护和过负荷保护。由于低压线路直接面向用电荷保护。由于低压线路直接面向用电设备，当事故发生后，保护装置应尽设备，当事故发生后，保护装
50、置应尽可能迅速地切断故障，以防止事故引可能迅速地切断故障，以防止事故引起线路或设备的损坏。起线路或设备的损坏。低压配电系统各级保护之间也要满足低压配电系统各级保护之间也要满足选择性配合，但由于低压供电线路一选择性配合，但由于低压供电线路一般不长，当保护的选择性难以完全满般不长，当保护的选择性难以完全满足时，要根据设备的重要性决定选择足时，要根据设备的重要性决定选择性的配置。低压供电系统的保护装置性的配置。低压供电系统的保护装置可用熔断器和低压自动空气开关构成。可用熔断器和低压自动空气开关构成。5.4.15.4.1熔断器保护熔断器保护 1 1、低压熔断器、低压熔断器 低压熔断器主要是用于低压低压
