李明正

(宁夏吴忠供电局，宁夏 吴忠 751100)

1 引言

变压器是电力系统中的重要设备之一，它的故障对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。变压器故障通常是伴随着电弧和放电以及剧烈燃烧而发生，随后电力设备即发生短路或其他故障，轻则可能仅仅是机器停转，照明完全熄灭，严重时会发生重大火灾乃至造成人身伤亡事故。同时大容量的变压器也是非常贵重的设备，如何对变压器进行保护设计，确保变压器的安全运行受到了电力工程技术人员的广泛关注和高度重视，故此必须根据变压器容量和重要程度来进行保护设计和装设专用的保护装置，加强变压器的保护模式，以使电力供应更加安全可靠。

变压器常用的保护装置有:瓦斯保护、纵联差动保护、过负荷保护。

2 瓦斯保护运行原则设计

瓦斯保护是反映变压器内部故障的重要保护。轻瓦斯反映变压器内部的轻微故障或不正常现象，动作于信号;重瓦斯保护反映变压器内短路故障，动作于跳闸。

对运行中的变压器进行加油、滤油、清理呼吸道、换矽胶等工作之前，应先将重瓦斯跳闸压板改接于信号位置。工作完毕完全停止排气泡时，方可将重瓦斯压板恢复至跳闸位置。

经大修或换油后投运的变压器，应根据瓦斯继电器的类型来确定将瓦斯保护投跳闸或信号。若变压器的重瓦斯继电器为挡板式，在变压器投运时可将重瓦斯保护投跳闸。

轻瓦斯发出信号时，要鉴定继电器内集聚气体的性质，重瓦斯保护继续运行。当重瓦斯保护动作跳闸后，变压器未经检查试验禁止投入运行。

(1)旁路开关带主变开关运行

①应将被带主变开关的差动CT回路切换至主变套管CT。

②切换过程中，为防差动保护误动，应将差动保护短时退出。

③变压器后备保护跳本侧压板切换至跳旁路开关

(2)内桥接线的变电站主变差动保护，其高压差动CT分别取自高压进线开关和高压母联开关，当开关工作时应防止其CT开路造成主变差动保护误动。

(3)变压器的间隙保护在变压器中性点不接地时投入，当变压器中性点接地运行时退出。

(4)并联运行的变压器后备保护跳母联压板，单台运行时要解除(和分路能配合的投入)，停电工作变压器跳母联的压板必须解除。

(5)系统变压器中性点接地方式规定

①凡与系统并列的220kV变压器(含发电厂高备变)及省调调度的发电厂110kV变压器接地方式由省调统一规定，系统内的自耦变压器中性点经常保持接地运行。

②一个变电站有多台变压器运行，只允许有一个接地点，应优先考虑代负荷调压变压器接地，当中性点接地变压器停运时，应先将运行中的另一台变压器接地。

③发电厂、变电站如果有两台变压器接地，应分别接在两组母线上运行。

④在两组以上的发电机—变压器组运行的发电厂，当一组中的发电机停运而变压器继续运行时，如果该变压器接地运行(自耦变除外)，应倒换为接有发电机那台变压器接地。

⑤当变压器高、中压任一侧断开，变压器继续运行，则变压器断开侧中性点必须接地并投入零序保护。变压器特别是大型变压器事故较多，往往出现瓦斯保护信号动作或开关跳闸。若瓦斯保护动作，变压器开关跳闸，一般情况下，其事故过程已结束，后果比较严重。因此，必须在瓦斯信号动作时，认真检查，仔细分析，正确判断，立即采取措施。

3 纵联差动保护设计

3.1 采用HH54P AC220型继电器作为差动保护继电器

变压器差动保护接线及等效电路如图1所示。

图1 利用快速饱和变流器限制激磁涌流

但是，由于许多因素的影响，在正常运行和外部故障时，在继电器中流过不平衡电流，会直接影响差动保护的灵敏度。其原因是:

(1)变压器两侧装设的电流互感器型式不同;

(2)两侧电流互感器变比不同;

(3)在运行中改变变压器变比;

(4)励磁涌流的产生;

(5)变压器个侧绕组接线形式不同。

3.2 三绕组变压器差动保护设计

三绕组变压器差动保护的动作原理和双绕组变压器差动保护的动作原理是一样的，也是按循环电流原理构成的。正常运行和外部短路时，三绕组变压器三侧电流向量和(折算至同一电压等级)为零。它可能是一侧流入另两侧流出，也可能由两侧流入，而从第三侧流出。所以，若将任何两侧电流相加再去和第三侧电流相比较，就构成三绕组变压器的差动保护。其原理接线如图2所示。

图2 三绕组变压器的差动保

当正常运行和外部短路时，若不平衡电流忽略不计，则流入继电器的电流为零，即

iR=iI2+iII2+iIII2=0

当内部短路时，流入继电器的电流则为iR=iI2+iII2+iIII2=∑iK/na

即等于各侧短路电流(二次值)的总和。

可见在正常及区外短路时，保护不会动作，而发生内部故障时，保护将灵敏动作。

为保证三绕组变压器差动保护的可靠性和灵敏性，应注意以下几点:

(1)各侧电流互感器的变比应统一按变压器最大额定容量来选择。

(2)外部短路时的三绕组变压器比双绕组变压器的不平衡电流大，宜采用带制动特性的BCH－1型差动继电器，若BCH－1型仍不满足灵敏度要求，可采用二次谐波制动的差动保护，

(3)为解决实际变比与计算变比不一致而引起的不平衡电流，以保证每两侧线圈之间的平衡，对BCH－1型差动保护，应将两组平衡线圈分别接在二次电流较小的两侧。

3.3 变压器差动保护带负荷测试

要排除设计、安装、整定过程中的疏漏(如线接错、极性弄反、平衡系数算错等等)，就要收集充足、完备的测试数据。

3.3.1 差流(或差压)。

变压器差动保护是靠各侧CT二次电流和差流工作的。所以，差流(或差压)是差动保护带负荷测试的重要内容。电流平衡补偿的差动继电器(如LCD－4、LFP－972、CST－31A型差动继电器)，用钳形相位表或通过微机保护液晶显示屏依次测出A相、B相、C相差流，并记录;磁平衡补偿的差动继电器(如BCH－1、BCH－2、DCD－5型差动继电器)，用0.5级交流电压表依次测出A相、B相、C相差压，并记录。

3.3.2 各侧电流的幅值和相位。

只凭借差流判断差动保护正确性是不充分的，因为一些接线或变比的小错误，往往不会产生明显的差流，且差流随负荷电流变化，负荷小，差流跟着变小，所以，除测试差流外，还要用钳形相位表在保护屏端子排依次测出变压器各侧A相、B相、C相电流的幅值和相位(相位以一相PT二次电压做参考)，并记录。此处不推荐通过微机保护液晶显示屏测量电流幅值和相位。

3.3.3 变压器潮流。

通过控制屏上的电流、有功、无功功率表，或者监控显示器上的电流、有功、无功功率数据，或者调度端的电流、有功、无功功率遥测数据，记录变压器各侧电流大小，有功、无功功率大小和流向，为CT变比、极性分析奠定基础。负荷电流要越大越好，负荷电流越大，各种错误在差流中的体现就越明显，就越容易判断。然而，实际运行的变压器，负荷电流受网络限制，不会很大，但至少应满足所用测试仪器精度要求，以及差流和负荷电流的可比性。若二次负荷电流只有0.2A而差流有65mA时，判断差动保护的正确性就相当困难。

4 变压器的过流保护

为了防止外部短路引起变压器线圈的过电流，并作为差动保护的后备，变压器还必须装设过电流保护。

对于单侧电源，过电流保护安装在电源侧，其动作电流应按躲过变压器的最大工作电流整定。即:

式中:Kf为返回系数，取0.85;Kz为自起动系数，取2;Ig为变压器的工作电流57.74A。

保护装置灵敏度:

式中:I(2)dmin为最小运行方式下，保护范围末端发生两短路电流。

5 变压器的过负荷保护

变压器过负荷大都是三相对称的，所以过负荷保护可采用单电流继电器接线方式，经过一定延时作用信号，动作时间通常取10s，保护装置的动作电流，按躲过变压器额定电流整定。即:

6 结束语

现代生产的变压器，虽然结构可靠，故障机会较少，但在实际运行中，仍有可能发生各种类型故障和异常运行，同时大容量的变压器又是十分重的设备，因此，为了保证电力系统安全连续地运行，并将故障和异常运行对电力系统的影响限制到最小范围，必须根据变压器容量大小、电压等因素装设必要的、动作可靠的继电保护装置。