電力變壓器繼電保護精選(五篇)

序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇電力變壓器繼電保護，期待它們能激發您的靈感。

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關鍵詞 電力變壓器；二次回路；瓦斯保護；定時限過電流

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）021-085-02

電力變壓器是電力系統變配電的重要設備，它的故障對配電的穩定、可靠和系統的正常運行都有明顯且比較嚴重的影響，同時，電力變壓器也是非常昂貴的設備，由此，提供對電力變壓器的繼電保護尤為重要。變壓器通常需要的保護裝置有瓦斯保護、縱差動保護或電流速斷保護、相間短路的后備保護、接地保護、過負荷保護、過勵磁保護等等。下面就電力變壓器常用的典型保護做分析。

對于輸電線路高壓側為110 kV及以上的工廠總降壓的主變壓器來說，應裝設過流保護、速斷保護和瓦斯保護。過流保護作為電流速斷保護的后備保護，在有可能超過電力負荷時，也需裝設過負荷裝置。但是如果單臺運行的電力變壓器容量在10000千伏安及以上和并列運行的電力變壓器每臺容量在6300千伏安及以上時，則要求裝設縱聯差動裝置保護來取代電流速斷保護。由于主電源出口處繼電保護裝置動作時限為 2 s，則變壓器保護的過電流保護動作時限可整定為1.5 s。

1 裝設瓦斯保護

當變壓器油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。

2 裝設定時限過電流保護

2.3.2 過負荷保護動作時限

上述設計的電流及電壓回路、保護操作回路的繼電保護回路圖設計情況如下：

1）電流回路：A相第一個繞組頭端與尾端編號1A1，1A2，如果是第二個繞組則用2A1，2A2，其他同理。

2）電壓回路：母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，變電站高壓側母線電壓接線，如圖2。

①為了保證PT二次回路在莫端發生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關ZK替代保險。

②采用了PT刀閘輔助接點G來切換電壓。當PT停用時G打開，自動斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側向一次側反饋電壓造成人身和設備事故，N600不經過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良，PT二次側失去接地點。

③1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當加在其上的電壓超過一定數值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護接地點。

④傳統回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。

⑤因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯系，設計了電壓小母線1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面數值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。

⑥PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設在主控制室的輔助繼電器屏上。

3）保護操作回路：

繼電保護操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路構成該回路的主要部分，220 kV操作電壓回路也是應用同樣的原理設計形成的，傳統電氣保護的閥值、開關量進行邏輯計算后，提交給操作回路。對微機裝置進行保護。因此微機裝置保護僅僅是將傳統的操作回路小型化，板塊化。下面的操作回路見圖3。

1）當開關閉合時，DL1立即斷開，然后DL2閉合。HD、HWJ、TBJI繞組、TQ組成回路，點亮HD，HWJ開始操作，但是由于線圈的各個繞組有較大的電阻阻值，致使TQ上獲得的電壓不至于讓其執行跳開動作，保護跳閘出口時，TJ、TYJ、TBJI線圈、TQ直接連通，TQ上線圈電流變大，獲得較大電壓后開始工作，由于TBJI接點動作自保持，所以TBJI繞組線圈一直等待所有斷路器斷開后，TBJI才返回（即DL2斷開）。

2）二次保護合閘回路原理與二次保護跳閘回路相同。

3）在二次回路合閘繞組線圈上并聯了TBJV回路，這個保護回路是為了防止在線圈失去電壓跳閘過程中又有電壓合閘命令，由于短時間內的繁復跳合閘而損壞機構。例如合閘后繞組充放電的延遲效應，及容易造成合閘接點HJ或者KK的5，8粘連，當開關在跳閘過程中，使得TBJI閉合，HJ、TBJV繞組、TBJI接通，TBJV動作時TBJV繞組線圈自保持，相當于將合閘線圈短路了（同時TBJV閉觸點斷開，合閘繞組線圈被屏蔽）。這個回路叫防躍回路，防止開關跳躍的意思，簡稱防躍。

4）D1、D2兩個二極管的單相連通讓KKJ合閘后的繼電器開始工作，KKJ的工作通過手動合閘來完成，手動跳閘的目的是讓KKJ復歸，KKJ是電磁保持繼電器，動作后并不是自動返回的，所以KKJ又稱手動合閘繼電器，廣泛用于“備自投”、“重合閘”，“不對應”等的二次回路設計。

5）HYJ與TYJ是感壓型的跳合閘壓力繼電器，它一般接入斷路器機構的氣壓接點，根據SF6產生的氣體所造成的氣體壓力而動作，所在以SF6為絕緣介質的滅弧開關量中，若氣體發生泄露，那么當氣體壓力降到不能夠滅弧的時侯，接點J1和J2連通，將操作回路斷開，防止操作發生，造成火災隱患。在設計和施工中，值得注意的是當氣壓低閉鎖電氣操作時候，不能夠在現場直接用機械方法使開關斷開，氣壓低閉鎖是因為滅弧氣壓已不能滅弧，這個時候任何將開關斷開的方法都容易造成危險，容易讓滅弧室炸裂，造成設備損毀，正確的方法是先把負荷斷路器的負荷去掉之后，再手動把開關跳開，保證電氣的安全特性。

6）輔助的位置繼電器HWJ，TWJ，主要用于顯示二次回路當前開關的合跳閘位置和跳合閘線圈的工作狀況。例如，在運行時，只有TQ完好，TWJ才動作。

所有保護及安控裝置作用于該斷路器的出口接點都必須通過該斷路器的操作系統，不允許出口接點直接接入斷路器。

目前的保護裝置都已經采用微機式保護方式，但從電氣操作的靈敏性、快速性、安全性考量，機電式保護在許多電廠及變電站被廣泛的使用著。

參考文獻

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[3]程逢科，李公靜.電氣二次回路應用入門[J].中國電力出版社.

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電力變壓器的結構和功能是電力系統的重要組成部分，其運行過程中會遇到很多問題，這些問題將會或多或少的影響電力系統的安全，尤其是大容量電力變壓器受損會對企業電力系統造成致命破壞。因此，只有加強電力變壓器的繼電保護，將變壓器合理應用到繼電保護裝置中，才能保證電力系統的安全。本文重點分析了電力變壓器的繼電保護對策，闡述了電力變壓器在續電工作中的重要作用，展望了電力變壓器在繼電保護方面的未來。

【關鍵詞】電力變壓器 繼電保護 軟件系統

電力變壓器的正常運行可以保證電力的有效運輸，而保證電力變壓器正常發揮功能的關鍵是繼電保護，其工作能否完成將影響著電力體系的完整度。只有對電力變壓器的機電保護對策進行科學分析，才能在電力變壓器續電出現故障時做出合理應對，更好地處理電力運輸過程中可能出現的各種意外狀況，從而保證電力系統的穩定性和安全性。

1 電力變壓器繼電保護的常見故障

1.1 電力變壓器繼電保護概況

電力變壓器繼電保護主要有三種功能。第一，對電力系統出現的不正常信號和非正常狀態做出有效應對，而達到維護繼電保護功能的目的。第二，對電力變壓器出現的非正常狀態和故障進行判斷，及時切斷問題而達到有效控制事故發生的目的。第三，盡量避免電力變壓器的繼電保護功能因停電和設備損壞等問題而產生經濟損失的情況，從而保證電力變壓器的有效運轉。

1.2 電力變壓器繼電保護的常見故障

1.2.1 內部原因造成的故障分析

內部原因造成的繼電保護故障主要是電力變壓器內部結構出現的機構性故障或功能性故障導致，如果變壓器繞組出現故障或者變壓器外殼接地線路出現故障都會引起繼電保護故障，甚至會引發電網停電或者電力變壓器被迫切除的情況。如果變壓器出現短路，不能立即對變壓器實行切除和停機，就會導致電力變壓器燒毀或者不能運轉的嚴重后果。

1.2.2 外部原因造成的故障分析

外部原因造成的故障主要有因油箱外部引線出現搭接情況、電力變壓器的絕緣皮套出現發熱情況等問題而引發的繼電保護故障。如果電力變壓器外部出現短路情況，可能會使電力變壓器因電壓過高而產生嚴重損害。

1.3 電力變壓器繼電保護裝置的配備原則

當電力變壓器內部出現短路或者油面下降的情況時，應該設置瓦斯保護；當外部短路引發變壓器過電流的情況時，應該根據電力變壓器容量和運行情況，設置電流保護、復合電壓啟動的過電流保護等裝置作為后備保護；當長時間的過負荷對電力設備產生損害時，應根據過符合情況設置負荷保護裝置；當電力變壓器出現溫度升高問題或者冷卻出現故障時，應該根據變壓器標準的規定，設置作用于信號的設備；110kv及以上中性點直接接地的電力網，應該根據電力變壓器中心點接地的實際情況設置零序電流保護和零序電壓保護裝置。

2 電力變壓器繼電保護的要點分析

2.1 提高電力變壓器繼電保護技術的可靠性

電力變壓器的繼電保護方式主要是采用方法庫和數據倉庫。這兩種方式可以有效地保證系統升級和維護的可靠性。在方法庫上對電力系統進行升級和維護，為系統升級和換代提供了便利。因此，配備合理有效、性能優越的繼電保護裝置可以保證繼電保護的可靠性。

2.2 增強電力變壓器繼電保護技術的實用性

電力變壓器運行過程中的一些問題可以通過調節數據的共享性和適用性進行解決。如此一來，在分析問題和數據統計過程中可以增強數據的實用性，進而保證電力變壓器的正常運行。

2.3 按照國家標準進行電力變壓器設備設計

電力變壓器的設計工作應該嚴格按照國家標準進行，并且嚴格把控型號選擇的問題，以保證繼電保護的協調性。同時，在對電力變壓器進行繼電保護時，應該對繼電保護的工作情況和定期數值計算進行審核，保證電力變壓器的運行符合國家規范。

2.4 電力變壓器的運行應該以行動性為原則

在電力變壓器的運行過程中，應該根據其結構的特殊性和功能的實用性，在設備內部安裝保護裝置，當瓦斯超出限值，立即做出反應，從而保證繼電保護裝置工作的準確性和便捷性，保證電力變壓器的穩定性。

3 電力變壓器繼電保護的未來發展方向

3.1 軟件系統的發展

隨著社會科技的進步，電力變壓器的繼電保護應該向著自動化和智能化的方向發展。開發相關的軟件支撐起電力變壓器的繼電保護工作，建立相應的電力變壓器繼電保護的工作程序，進行系統的數據記錄和分析。通過其對相關數據的細致分析和高效決策來提高電力變壓器繼電保護的效果，從而維護電力變壓器的繼電保護功能。

3.2 數據庫的發展

國民經濟的快速發展使得電力變壓器需要向網絡化和信息化的方向發展。通過建立電力變壓器繼電保護的相關數據庫和資料來實現網絡化和信息化是最有效的途徑。具體就是根據電力變壓器繼電保護工作的實際情況，建立電力變壓器繼電保護工作正常運行、故障檢測和數據存儲的數據庫，對相關數據進行系統、科學的記錄，使資料庫可以作為電力變壓器繼電保護工作的堅強后盾。只有確保數據庫在電力變壓器繼電保護工作中的有效運用，保證數據庫對數據的全面統計，才能在設備出現故障后，準確的分析故障原因，找出解決故障的方法，從而保證電力變壓器的繼電保護工作正常運行。

4 結束語

電力變壓器的結構和功能作為電力系統的重要組成部分，其運行過程中會遇到的問題會影響整個電力系統的安全，尤其是大容量電力變壓器受損會對電力系統造成致命破壞。而電力變壓器的繼電保護是電力變壓器最重要的保護體系和設備，同時也是保護電力變壓器的有效手段，不僅可以保證電力變壓器的正常運行，而且還可以將發生故障的可能性降到最低。因此，為了能夠發揮電力變壓器繼電保護工作的最大價值，必須對電力變壓器的繼電保護技術進行分析，從而找到有效避免電力變壓器的繼電保護工作的正常進行，保證電力系統的安全性和穩定性，減少電力系統故障發生的概率。

參考文獻

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[5]趙洪梅.電力變壓器的繼電保護[J].電力與能源，2008，34.

作者簡介

高海濤（1980-），男，陜西省洋縣人。工程碩士學位。現為吉林石化公司工程師。主要研究方向為電氣運行管理。

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關鍵詞：電力變壓器；繼電保護；優化探究

一、電力變壓器常見的故障分析

電力變壓器在使用時可能會因為人為或者環境中這種或者那種因素，造成種種問題。這部分故障主要分為兩種，分別是內部故障和外部故障。內部故障主要是由于電力變壓器的油箱里可能存在問題，人們在使用時不注意，而導致油箱出現油料泄露或者油箱損壞的問題，從而使變壓器在使用時出現問題。而外部故障主要是油箱的外部，這部分主要是發生在絕緣套管或者其引線上，人員不注意就很可能會導致絕緣套管的絕緣層破損或者引線損壞等現象。

二、電力變壓器繼電保護優化分析

變壓器在電力系統中至關重要，可以說是電力系統中的關鍵所在，而繼電保護又是變壓器的重中之重，因此對變壓器進行繼電保護優化就具有非常重要的現實意義。

1.利用縱聯差動保護

縱聯差動保護主要針對變壓器內部短路和套管以及引出線等問題，主要通過切斷變壓器兩側的斷路器遏制故障的發生。而具體分為兩個方面：首先，應該裝設縱聯差動保護，在6.3×106VA以及以下并列運行，并且2×106VA以及以上用電流速斷保護一些不符合要求的變壓器。并且如果后備保護動作的延遲時間達到0.5秒，則需要裝設電流速斷裝置。

2.通過瓦斯保護

瓦斯保護主要運用于第一類變壓器故障，瓦斯保護主要可以用于油箱內油液不足的情況，例如對于0.4×106VA以上車間內油浸式變壓器以及0.8×106VA以上油侵式變壓器，我們都采用瓦斯來保護。

3.使反應變壓器對稱達到過負荷保護

當多個變壓器并列運行，并且每個變壓器利用電壓在4×105VA以及以上時，則需要根據實際情況裝設過負荷保護，同時過負荷保護也可以用于繞組變壓器和自耦變壓器，此時應該接于一相電流上，帶時限動作于信號，這樣就可以在發生故障時通過過負荷保護自動斷開部分負荷，達到保護電力系統的效果。

我國的電力事業隨著社會的發展日益強大，給人們生活帶來了極大的便利。而變壓器作為電力系統中的一個重要裝置，卻在電力系統正常運行的同時總是發生一些問題，因此，變壓器的繼電保護和優化就成為當今電力產業發展的關鍵。

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關鍵詞:電力系統繼電保護裝置;電力變壓器

Abstract: The power transformer is a very important component, but in the actual operation of power transformer fault occurs, all kinds of, affect the safety of the power system running, and improves economic efficiency. Therefore, the relay protection device is provided with good performance, reliable action is necessary.

Keywords: power system relay protection device of power transformer;

中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A 文章編號：

1、前言

隨著我國電力工業的迅猛發展,電網的規模也逐漸擴大,電網的密集度也在不斷提高。作為電力系統的主要部件—變壓器也時刻受到外界負荷的影響。電力變壓器正常運行中,可能會發生各類型的故障,例如超高壓輸電建設,越來越離不開大型的電力變壓器,它的故障也直接影響著整個電力系統的安全連續運行。因此,為了保證供電的可靠性和連續性,必須對電力變壓器繼電保護裝置的性能和動作可靠性做出相應的嚴格設置。

2、電力變壓器的故障類型及不正常狀態

電力變壓器的故障通常可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種。油箱內部故障主要是指發生在變壓器油箱內包括高壓側或低壓側繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及鐵芯的繞損等。變壓器內部故障非常危險，因為故障時產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體， 有可能引起變壓器油箱的爆炸，所以繼電保護應快速切除這些故障。油箱外部故障最常見的主要是變壓器繞組引出線和絕緣套管上發生的相間短路和接地短路(直接接地系統側)。變壓器的不正常運行狀態主要有：變壓器外部相問短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；負荷超過額定容量引起的過負荷；油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統故障引起的溫度升高。此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度，在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發生變壓器的過勵磁故障。這些不正常的運行狀態會使繞組、鐵芯和其他金屬構件過熱，威脅變壓器絕緣。

3、電力變壓器器繼電保護設計方案

3.1瓦斯保護設計

如果變壓器內部發生嚴重漏油或匝間短路、鐵心局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時，往往差動保護及其他保護均不能動作，而瓦斯保護卻能動作。瓦斯保護主要由氣體繼電器來實現，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導油管中。瓦斯保護分為兩種：一種是輕瓦斯保護動作于信號，根據氣體的數量、顏色、化學成分和可燃性等，判斷保護的原因和故障性質，運行人員能夠迅速發現故障并及時處理；另一種是重瓦斯保護動作于斷路器跳閘，監視氣體發生的速度，分析氣體的各種特征及成分，可以間接地推測故障發生原因、部位和嚴重程度，在變壓器出現突然性嚴重故障時自動報警或切斷電源。

3.2過電流保護設計

為反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，以及在變壓器內部故障時，作為差動保護和瓦斯保護的后備保護，變壓器應裝設過電流保護。過電流保護通常是指變壓器啟動電流按躲開最大負荷電流來整定的一種保護裝置。它主要在其各側母線故障時起作用，特別是中、低壓側母線的故障。主要分為以下3 種情況：

1）低壓變壓器過電流保護設計

變壓器低壓側一般采用三相式三卷變壓器，高、中壓側的阻抗保護很可能對壓側短路起不到保護作用，不能滿足作為相鄰元件后備保護的要求，這時可以同時在其高、中壓側均裝設復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護，低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護。復合電壓閉鎖過流保護裝置的電流元應按大于變壓器的額定電流整定，即I=K1/K2×I0 式中，K1 為可靠系數，取1.2～1.3 ；K2 為返回系數，取0.85 ；I0 為變壓器的額定電流。同時，為了正確反映各側的不對稱短路殘壓，此裝置還應安裝一套低電壓鎖閉元件。電壓元件的動作電壓應低于運行中可能出現的最低工作電壓，如大容量電動機啟動引起的電壓降低等，其計算如下：U=U0/K1×K2, 式中，U0 為校驗點故障時，電壓繼電器裝設母線上的最大殘壓；K1 為可靠系數，取1.2～1.25 ；K2 為返回系數，取1.15～1.2。__

2）高壓變壓器的保護設計

如果變壓器高壓側的過電流保護對低壓側母線有規定的靈敏系數時，則在變壓器低壓側斷路器與高壓側短路器上可配置過電流保護裝置，當低壓側母差保護校驗停運或故障拒動及開關與TA間故障時，此裝置成為低壓側母線的主保護及后備保護。但是，如果短路為非金屬性的，經弧光短路時，阻抗保護可能靈敏度不足或整定延時長于2.0s。因此，最好在高壓側設一個保護變壓器熱穩定的反時限過流保護，其整定值應由變壓器的熱穩定要求決定。同時，在低壓側另安裝保護或在低壓側中性線上裝設零序電流保護，跳高壓側短路器，其動作電流可按中性線不平衡電流不超過變壓器額定電流的25%。

3）負序過電流保護設計

當相間后備保護按遠后備原則配置時，應躲過被保護變壓器所連接相鄰線路發生一相斷線時流過保護安裝處的負序電流，并與相鄰線路零序電流保護的后備段在靈敏度上配合，以防止負序過電流保護非選擇性動作。設計時在各種兩相短路情況下，測量反時限、定時限和負序過過負荷報警回路動作電流的離散值。測量反時限、定時限和負序過負荷報警回路的動作電流范圍，刻度誤差和返回系數。當負序保護作為發信號用時，由于斷路合閘時的三相非同時，電力系統起動過程中的大電流、過流過程引起電流互感器的不平衡以及相鄰近設備發生相間短路故障時都會引起較大的負序電流，可用延時來躲過。因此，動作時間應大于相鄰設備的速斷保護動作時間與斷路器的分閘時間之和。當負序保護作為相間短路保護的后備保護時，即投跳閘時，動作時間應大于相鄰設備及本設備的相間后備保護的動作時間。

4、電力變壓器保護的應用

4.1變壓器的差動保護

差動保護的構成原理主要是利用比較變壓器高、低壓側的電流大小和相位來實現的。將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”，圖1 示出了適當地選擇兩側電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比；對于Y，dl1 的電力變壓器，同時再考慮采用“相位補償接線”，即變壓器星形側的電流互感器接成三角形，變壓器三角形側的電流互感器接成星形。當變壓器正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差接近于零(實際為由多種原因引起的不平衡電流，由于不平衡電流小)差動保護不動作，保護也不會動作。當變壓器內部(包括變壓器與電流互感器之間的引線)任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之和為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號。

圖1 雙繞組變壓器差動保護單相原理接線圖

差動保護在繼電保護的發展過程中， 有著獨特而無法替代的地位，其靈敏度高，選擇性好，實現簡單，不但能夠正確區分區內外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時地切除區內各種故障,因此差動保護被廣泛應用于各種電氣主設備和線路的保護中，作為電氣主設備的主保護，具有獨特的優點。

4.2變壓器的瓦斯保護

當變壓器油箱內部發生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體， 因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體， 此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部，迫使繼電器內油面降低，引起瓦斯信號動作。當變壓器發生穿越性短路故障，在穿越性故障電流作用下，油隙問的油流速度加快， 當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作，對此必須采取相應的措施。

4.3 變壓器的后備過流保護

變壓器后備保護作為變壓器自身的近后備和各側母線、線路的遠后備，地位也十分重要。雙繞組變壓器，后備保護應裝在主電源側，根據主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，以較短的時限縮小故障影響范圍，跳母聯或分段斷路器；較長的時限斷開變壓器各側的斷路器。三繞組變壓器和自耦變壓器，后備保護要分別裝在主電源側和主負荷側。主電源側的保護帶兩段時限，以較短的時限斷開未裝保護側的斷路器，主負荷側的保護動作于本側斷路器。當上述方式不符合靈敏性要求時，可在各側裝設后備保護，各側保護應根據選擇性的要求考慮加裝方向元件。

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【關鍵詞】電力系統；變壓器；常見故障；繼電保護

電力變壓器是電力系統中輸配電的主要設備，如果發生故障將會給電力系統的正常運行及供電可靠性帶來嚴重的影響。為了確保電力變壓器能夠安全運行,防止事故擴大,確保電力系統安全穩定的運行，可根據變壓器的容量、結構以及故障類型裝設相應的繼電保護裝置。1.電力變壓器常見故障及不正常運行狀態

變壓器油箱的內部原副邊繞組很有可能會發生相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及原副繞組之間的絕緣擊穿等故障。油箱內故障產生電弧,引起絕緣油劇烈氣化,很有可能會導致變壓器油箱內部爆炸。油箱外部套管和引出線也可能會發生相間短路以及接地短路。變壓器不正常工作狀態主要有外部短路、負荷引起的過電流、外部接地短路引起的中性點過電壓、油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統故障引起的溫度升高等。

根據情況和異常運行方式,變壓器一般需要配置以下保護

2.1差動保護或電流速斷保護

差動保護不僅能夠正確區分區內外故障，還可以在無其他元件的保護配合的情況下無延時的切除區內各種故障，因此差動保護經常作為電氣主設備的主保護被廣泛應用于各種電氣主設備和線路的保護中。 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中對裝設縱聯差動保護和電流速斷保護有如下規定：

2.1.1對6.3MVA以下廠用變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。

2.1.2對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護。

2.1.3對高壓側電壓為330kV及以上變壓器，可裝設雙重縱聯差動保護。

2.1.4對于發電機變壓器組，當發電機與變壓器之間有斷路器時，發電機裝設單獨的縱聯差動保護。當發電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MVA及以下發電機與變壓器組共用縱聯差動保護；100MVA以上發電機，除發電機變壓器共用縱聯差動保護外，發電機還應單獨裝設縱聯差動保護。對200~300MVA的發電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的縱聯差動保護，即采用雙重快速保護。

2.2過電流保護

電網中發生相間短路故障時，電流會突然增大，電壓突然下降，過流保護就是按線路選擇性的要求，整定電流繼電器的動作電流的。過電流保護可作為瓦斯保護和差動保護或電流速斷保護的后備保護，反應變壓器外部相間短路。一般過電流保護宜用于降壓變壓器；復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器和過電流保護不滿足靈敏性要求的降壓變壓器；負序電流和單相式低電壓起動過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器；對于升壓變壓器、系統聯絡變壓器，當采用過電流保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。

2.3零序電流保護

反應大接地電流系統中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，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側或三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器應裝設零序電流保護，作變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

利用接地時產生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現接地保護。將零序電流互感器套地三芯電纜上，電流繼電器接在互感器的二次線圈上，在正常運行或無接地故障時，由于電纜三相電流的向量之和等于零，零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小的不平衡電流），故電流繼電器不動作。當發生接地故障時，零序互感器二次線圈將出現較大的電流，使電流繼電器動作，以便發出信號或切除故障。

2.4過負荷保護

反應變壓器對稱過負荷的過負荷保護，僅作用于信號

對于400kVA及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。變壓器的過負荷電流，在大多數情況下，都是三相對稱的，故過負荷保護只要接入一相電流，由電流繼電器來實現，并經過一定的延時作用于信號。選擇保護安裝在哪一側時，要考慮它能夠反映變壓器所有各側線圈過負荷情況。在無經常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。

2.5過勵磁保護

目前的大型變壓器設計中，為了節省材料，降低造價，減少運輸重量，鐵心的額定工作磁通密度都設計得較高，接近飽和磁密，因此在過電壓情況下，很容易產生過勵磁。在過勵磁時，由于鐵心飽和，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加的很快，當工作磁密達到正常磁密的1.3~1.4倍時，勵磁電流可達到額定電流水平。其次由于勵磁電流是非正弦波，含有許多高次諧波分量，而鐵心和其他金屬構件的渦流損耗與頻率的平方成正比，可引起鐵心、金屬構件、絕緣材料的嚴重過熱，若過勵磁倍數較高，持續時間過長，可能使變壓器損壞。因此，高壓側為500kV的變壓器宜裝設過勵磁保護。裝設變壓器過勵磁保護的目的是為了檢測變壓器的過勵磁情況，及時發出信號或動作于跳閘，使變壓器的過勵磁不超過允許的限度，防止變壓器因過勵磁而損壞。

2.6瓦斯保護

瓦斯保護是反應變壓器內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是繞組的相間短路和匝間短路。當油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，應瞬時動作于信號；當油箱內故障嚴重時，產生的氣體量非常大，氣體流和油流相互夾雜著沖向油枕上部，由于壓強的作用，繼電器內部的油面降低，瓦斯保護啟動，瞬時斷開變壓器各側的斷路器。 《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定，0.4MVA及以上車間內油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護具有可靠、靈敏和速動性，但只能反應油箱內部的故障，不能反應引出線的故障。有時還會受到一些外界因素的影響，所以還需要設置其他后備保護。

2.7壓力保護

壓力保護也是變壓器油箱內部故障的主保護，當變壓器內部故障時，溫度升高，油膨脹壓力增高，彈簧帶動繼電器觸點，使觸點閉合，作用于切除變壓器。

2.8溫度及油位保護

溫度保護包括油溫和繞組溫度保護，當變壓器溫度升高到預先設定的溫度時，溫度保護發生告警信號，并投入啟動變壓器的備用冷卻器。

油位保護反應油箱內油位異常的保護。運行時，因變壓器漏油或其他原因使油位降低時動作，發出告警信號。

2.9冷控失電保護

為提高傳輸能力，對于大型變壓器均配置有各種的冷卻系統，如風冷、強迫油循環。在運行中，若冷控失電，變壓器的溫度將迅速升高。若不及時處理，可能導致變壓器繞組絕緣損壞。