论文部分内容阅读
[摘 要]变压器在整个电力系统中都起着至关重要的作用，无论是干式变压器还是油浸式变压器都有着不可替代的地位，当变压器在运行时，由于内部故障，有时候我们无法及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采用瓦斯保护和差动保护作为主保护后，一定程度上避免了类似事件的发生，本文主要介绍了油浸式变压器所用的主保护。
[关键词]变压器 瓦斯保护 差动保护
中图分类号：P828 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0062-01
一、差动保护
电流差动保护是继电保护中的一种保护。差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。
1.1 差动保护原理
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。
1.2 差动保护功能
主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。
在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。
从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流流过。
变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。
差动保护是反映被保护元件（或区域）两侧电流差而动作的保护装置。差动保护是保护变压器的内部短路故障，电流互感器安装在变压器的两侧，在正常负荷情况或外部发生短路时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变压比和接线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不动作；在变压器内部发生短路时，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。
由于变压器一、二次电流、电压大小不同，相位不同，电流互感器特性差异，电源侧有励磁电流，都将造成不平衡电流流过继电器，必须采用相应措施消除不平衡电流的影响。
1.3 差动保护主要措施
（1）减小稳态情况下的不平衡电流
变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。
（2）减小电流互感器的二次负荷
这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻（适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度）；采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为lA）等。
（3）采用带小气隙的电流互感器
这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。比率差动保护是差动保护的一种。
差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启动的门槛将会抬高，保证穿越性故障不误动。
二、瓦斯保护
瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。
2.1 瓦斯保护范围
瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。
2.2 瓦斯继电器动作的原理
当变压器出现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点接通，发出信号。如果是严重故障，油流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。
2.3 瓦斯保护安装方式
瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注重：
（1）首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。
（2）新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证书，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。
（3）气体继电器应水平安装，顶盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中答应继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，但与水平面倾斜不应超过4%。
（4）打开碟阀向气体继电器充油，布满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注重充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕。
（5）进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。
（6）投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试
2.4 瓦斯保护装置运行维护
（1）一般注意事项：
a.变压器正常运行时，轻瓦斯保护投信号位、重瓦斯保护投跳闸位；
b.重瓦斯保护改投信号位期间，变压器的差动保护必须正常投入；
c.在变压器上进行有可能引起瓦斯保护误动作的工作时，工作票中必须注明退出“重瓦斯保护”。
（2）在有下列工作時，必须将重瓦斯保护投至信号位置；工作结束后，将重瓦斯保护投跳闸位：
（3）在有下列工作时，必须将重瓦斯保护投至信号位置；工作结束后，变压器带负荷运行24小时，经专业人员检查无异常后，将重瓦斯保护投跳闸位。
三、结束语
作为变压器主保护，在变压器运行中，瓦斯保护和差动保护有且至少有一个必须投入运行，禁止两者同时退出，瓦斯保护和差动保护配合共同作为油浸式变压器的主保护。
参考文献
[1] 王爱霞.张秀阁.电机学.北京：中国电力出版社，2005.
[2] 谷水清.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2005.
[关键词]变压器 瓦斯保护 差动保护
中图分类号：P828 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）28-0062-01
一、差动保护
电流差动保护是继电保护中的一种保护。差动保护是根据“电路中流入节点电流的总和等于零”原理制成的。
1.1 差动保护原理
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。
1.2 差动保护功能
主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障，同时也可以用来保护变压器单相匝间短路故障。
在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。
从理论上讲，正常运行及外部故障时，差动回路电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常运行和外部短路时，差动回路中仍有不平衡电流流过。
变压器差动保护的范围是构成变压器差动保护的电流互感器之间的电气设备、以及连接这些设备的导线。由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内故障时，可以瞬时动作。
差动保护是反映被保护元件（或区域）两侧电流差而动作的保护装置。差动保护是保护变压器的内部短路故障，电流互感器安装在变压器的两侧，在正常负荷情况或外部发生短路时，流入差动继电器的电流为不平衡电流，在适当选择好两侧电流互感器的变压比和接线方式的条件下，该不平衡电流值很小，并小于差动保护的动作电流，故保护不动作；在变压器内部发生短路时，流入继电器的电流大于差动保护的动作电流，差动保护动作于跳闸。
由于变压器一、二次电流、电压大小不同，相位不同，电流互感器特性差异，电源侧有励磁电流，都将造成不平衡电流流过继电器，必须采用相应措施消除不平衡电流的影响。
1.3 差动保护主要措施
（1）减小稳态情况下的不平衡电流
变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级电流互感器；当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。
（2）减小电流互感器的二次负荷
这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻（适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度）；采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为lA）等。
（3）采用带小气隙的电流互感器
这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。比率差动保护是差动保护的一种。
差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启动的门槛将会抬高，保证穿越性故障不误动。
二、瓦斯保护
瓦斯保护是变压器内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，从油箱向油枕流动，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，反应这种气流与油流而动作的保护称为瓦斯保护，也叫气体保护。
2.1 瓦斯保护范围
瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。另外，瓦斯保护也易在一些外界因素（如地震）的干扰下误动作。
2.2 瓦斯继电器动作的原理
当变压器出现内部故障时，产生的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油面降低。当油面降低到一定程度后，上浮筒便下沉，使水银接点接通，发出信号。如果是严重故障，油流会冲击挡板，使之偏转，并带动挡板后的连动杆向上转动，挑动与水银接点卡环相连的连动环，使水银接点分别向与油流垂直的两侧转动，两水银接点同时接通，使开关跳闸或发出信号。
2.3 瓦斯保护安装方式
瓦斯继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，安装时应注重：
（1）首先将气体继电器管道上的碟阀关严。如碟阀关不严或有其他情况，必要时可放掉油枕中的油，以防在工作中大量的油溢出。
（2）新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证书，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，内部如有临时绑扎要拆开，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。
（3）气体继电器应水平安装，顶盖上标示的箭头方向指向油枕，工程中答应继电器的管路轴线方向往油枕方向的一端稍高，但与水平面倾斜不应超过4%。
（4）打开碟阀向气体继电器充油，布满油后从放气阀门放气。如油枕带有胶囊，应注重充油放气的方法，尽量减少和避免气体进入油枕。
（5）进行保护接线时，应防止接错和短路，避免带电操作，同时要防止使导电杆转动和小瓷头漏油。
（6）投入运行前，应进行绝缘摇测及传动试
2.4 瓦斯保护装置运行维护
（1）一般注意事项：
a.变压器正常运行时，轻瓦斯保护投信号位、重瓦斯保护投跳闸位；
b.重瓦斯保护改投信号位期间，变压器的差动保护必须正常投入；
c.在变压器上进行有可能引起瓦斯保护误动作的工作时，工作票中必须注明退出“重瓦斯保护”。
（2）在有下列工作時，必须将重瓦斯保护投至信号位置；工作结束后，将重瓦斯保护投跳闸位：
（3）在有下列工作时，必须将重瓦斯保护投至信号位置；工作结束后，变压器带负荷运行24小时，经专业人员检查无异常后，将重瓦斯保护投跳闸位。
三、结束语
作为变压器主保护，在变压器运行中，瓦斯保护和差动保护有且至少有一个必须投入运行，禁止两者同时退出，瓦斯保护和差动保护配合共同作为油浸式变压器的主保护。
参考文献
[1] 王爱霞.张秀阁.电机学.北京：中国电力出版社，2005.
[2] 谷水清.电力系统继电保护.北京：中国电力出版社，2005.