一、干式變壓器常見故障、不正常運行狀態及保護配置

內部故障：

繞組相間短路、匝間短路、單相接地短路。

外部故障：

絕緣套管及引出線各種相間短路、單相接地短路。

干式變壓器不正常運行狀態：

過負荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油溫過高、外部短路引起的過電流、電壓降低或頻率升高引起的干式變壓器過勵磁。

（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，瞬時動作于全停。

a、干式變壓器差動保護

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，后備保護一般發告警信號，或延時跳閘。

相間短路的后備保護

接地短路的后備保護

過負荷保護

過勵磁保護

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：反應油箱內部所產生的氣體或油流而動作。

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：輕瓦斯保護動作，一般只發告警信號。

重瓦斯保護動作，發跳閘命令。跳開干式變壓器各側斷路器；對于發變組接線，保護動作于全停、啟動快切。

三、干式變壓器縱差動保護

1.基本原理:電流差動原理的應用

一　干式變壓器縱差保護的構成原理及接線

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　實現干式變壓器縱差保護的技術難點

1、干式變壓器兩側電流的大小及相位不同

2、穩態不平衡電流大

（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　暫態不平衡電流大

（1）兩側差動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）干式變壓器過激磁

（4）大電流系統側接地故障時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，使其在一個周期內正半波與負半波不對稱；

含有很大的二次諧波分量

在同一時刻三相涌流之和近似等于零

四　干式變壓器縱差保護的實現

1　差動保護兩側電流的移相方式

兩類：通過改變差動TA接線方式移相（即由硬件移相）；由計算機軟件移相

（1）改變差動TA接線方式進行移相

如干式變壓器為Y，d11接線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接線的干式變壓器，其差動TA的接線為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TA二次，對該側電流進行移相，以達到正常工況下使各相差動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TA二次兩相電流差的方式。

當干式變壓器的接線組別為YN,d11時，在Y側流入A、B、C三個差動元件的計算電流，應分別取

對于Y，d接線的干式變壓器，當用計算機軟件對某側電流移相時，差動TA的接線均采用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TA二次各相電流移相的角度，也由干式變壓器的接線組別決定。當干式變壓器接線組別為YN,d11時，則應將低壓側差動TA二次三相電流以次向滯后方向移動30度；

3　差動元件各側之間的平衡系數

若干式變壓器兩側差動TA二次電流不同，則從兩側流入各相差動元件的電流大小亦不相同，從而無法滿足

。

 

在微機型干式變壓器保護中，引用了一個將兩個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，接線組別、各側電壓及各側差動TA的變比，可以計算出差動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,接線方式Y0/Y/d

五　微機干式變壓器縱差保護

1、比率制動特性的差動元件的原理

（1）動作方程

（II）二段折線式差動元件

三段折線式差動元件的動作特性曲線

2　涌流閉鎖元件

（1）二次諧波制動原理

利用差動元件差電流中的二次諧波分量作為制動量，區分出差流是故障電流還是勵磁涌流，實現躲過勵磁涌流。

（2）間斷角原理

干式變壓器內部故障時，故障電流波形無間斷；而干式變壓器空投時，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保護，是根據差電流波形是否有間斷及間斷角的大小來區分故障電流與勵磁涌流的。

（3）波形對稱原理

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

（4）磁制動原理

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

3 過激磁閉鎖元件

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

干式變壓器縱差保護的過激磁閉鎖元件，實際上是采用5次諧波電流制動元件。即當差流中的5次諧波分量大于某一值時，將差動保護閉鎖。

4　差動速斷元件

當干式變壓器內部嚴重故障TA飽和時，TA二次電流的波形將發生嚴重畸變，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，致使差動保護拒動或延緩動作，嚴重損壞干式變壓器。

為此設置差動速斷元件。差動速斷元件反映的也是差流。與差動元件不同的是：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了整定值，它將迅速動作而切除干式變壓器。

（1）啟動電流對啟動電流的整定原則是：可靠地躲過正常工況下較大的不平衡差流。

（2）拐點電流

⑶ 比率制動系數S

比率制動系數S的整定原則，按躲過干式變壓器出口三相短路時產生的較大不平衡差流來整定。

 

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。當油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，應瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于斷開干式變壓器各側斷路器。

（二）差動保護的配置原則

對于干式變壓器引出線、套管及內部短路故障，應裝設縱聯差動保護。保護瞬時動作于斷開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，應裝設縱聯差動保護。

10MVA以下干式變壓器可裝設電流速斷保護或過電流保護

（三）過電流保護的配置原則

過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差動保護（或電流速斷保護）的后備 。

包括過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護、負序電流保護和阻抗保護，保護動作后應帶時限動作于跳閘。

過電流保護宜用于降壓干式變壓器。

復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓干式變壓器、系統聯絡干式變壓器和過電流保護不滿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過電流保護，可用于63MVA及以上升壓干式變壓器。

當采用上述2）、3）的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，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，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。

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負荷的情況。

過負荷保護應接于一相電流上，帶時限動作于信號。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。

（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，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?，但較長運行時間不得超過1h

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

（一）氣體保護的投切原則

干式變壓器運行時，氣體保護裝置應接信號和跳閘。

有載調壓分接開關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，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常現象，需要打開放氣或油閥門時，應先將重瓦斯改接信號。

（二）差動保護的投切原則

新干式變壓器在新投入充電時，差動保護應投入跳閘位置。在充電無異常后，應將差動保護退出，做測試極性、相位無異常后，方可投入跳閘。

差動二次回路有工作時，應將差動保護退出運行。

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

 

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