变压器差动保护与瓦斯保护（变压器的继电保护）

一、变压器的故障类型

1、 油箱内部故障

a．种类相间短路、绕组的匝间短路和单相接地短路。

b．危害：产生高温电弧不仅会烧毁绕组和铁心，而且还会使变压器油绝缘受热分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸。

2、油箱外部故障

a．引线及绝缘套管处会产生各种相间短路和接地（对变压器外壳）短路。

b．危害：短路时，会造成绕组线圈变形，绕组绝缘降低。

二、变压器的继电保护种类及保护范围

1、瓦斯保护

用来防御变压器的内部故障。

当变压器内部发生故障，油受热分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护应动作。

容量在800 kV·A及以上的油浸式变压器和400 kV·A及以上的车间内变压器一般都应装设瓦斯保护。其中轻瓦斯动作于报警信号，重瓦斯动作于跳开各电源侧断路器。

瓦斯保护又称为气体继电保护，是防御油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。瓦斯保护可以很好地反映变压器的内部故障，如变压器绕组的匝间短路。

瓦斯继电器装设在变压器的油箱与储油柜之间的连通管上，如下图所示。

为了使油箱内产生的气体能够顺畅地通过瓦斯继电器排往储油柜，变压器安装时应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，连通管对油箱顶盖也有2%～4%的倾斜度。

瓦斯保护装置的工作原理

①在变压器正常工作时，瓦斯继电器的上、下油杯中都是充满油的，油杯因其平衡锤的作用使其上、下触点都是断开的。

②当变压器油箱内部发生轻微故障致使油面下降时，上油杯因其中盛有剩余的油使其力矩大于平衡锤的力矩而下降，从而使上触点接通，发出报警信号，这就是轻瓦斯动作。

③当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的大量气体冲击挡板，使下油杯降落，从而使下触点接通，直接动作于跳闸，这就是重瓦斯动作。

④如果变压器出现漏油，将会引起瓦斯继电器内的油慢慢流尽。先是上油杯降落，接通上触点，发出报警信号；当油面继续下降时，会使下油杯降落，下触点接通，从而使断路器跳闸，切除变压器。

2、纵联差动保护

变压器纵联差动保护是反映变压器一、二次侧电流差值的一种快速动作的保护装置，用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且也可用来保护变压器的匝间短路，其保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。

工作原理

• 变压器差动保护是利用保护区内发生短路故障时，变压器一、二次侧电流在差动回路中引起的不平衡电流而动作的一种保护。在正常运行和外部k-1点短路时，希望尽可能地小，理想情况下=0，但这几乎是不可能的，不仅与变压器和电流互感器的接线方式及结构性能等因素有关，而且与变压器的运行方式有关，因此只能设法使之尽可能地减少。

• 励磁涌流产生的原因是由于变压器铁心中磁通不能突变引起过渡过程产生的，因此，在变压器差动保护中减小励磁涌流影响的方法如下：

① 采用具有速饱和铁心的差动继电器。

② 采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。

③ 利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。

用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。

容量在10000 kV·A及以上单台运行的变压器和容量在6300 kV·A及以上并列以运行的变压器，都应装设纵联差动保护。

3、电流速断保护

用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。

容量在10000 kV·A以下单台运行的变压器和容量在6300 kV·A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保护。

对容量在2000 kV·A以上的变压器，当灵敏度不能满足要求时，应改为装设纵联差动保护。

在带时限过电流保护中，保护装置的动作电流都是按照线路最大负荷电流的原则整定的，因此，为了保证保护装置动作的选择性，就必须采用逐级增加的阶梯形时限特性。这就造成了短路点越靠近电源，保护装置动作时限越长，短路危害也越严重。为了克服这一缺点，同时又保证动作的选择性，一般采用提高电流整定值以限制保护动作范围的方法，减小保护动作时限，这就构成了电流速断保护。

由于无时限电流速断保护的动作电流躲过了被保护线路末端的最大短路电流，因此在靠近末端的一段线路上发生的不一定是最大的短路电流(例如两相短路电流)时，电流速断保护就不可能动作，也就是电流速断保护实际上不能保护线路的全长。这种保护装置不能保护的区域称为“保护死区”。

4、过电流保护

用来防御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后备保护，带时限动作于跳开各电源侧断路器。

5、过负荷保护

​变压器的过负荷保护用来表征变压器正常运行时出现的过负荷情况，只在变压器确有过负荷可能的情况下才予以装设，一般动作于信号。

过负荷保护只需要在一相上装一个电流继电器。

工作原理：在过负荷时，电流继电器动作，再经过时间继电器给予一定延时，最后接通信号继电器发出报警信号。过负荷保护的动作电流应躲过变压器的一次侧额定电流；过负保护的动作时限应躲过电动机的自起动时间，通常取10～15 s。

用来防御变压器因过负荷而引起的过电流。

保护装置只接在某一相的电路中，一般延时动作于信号，也可以延时跳闸，或延时自动减负荷（无人值守变电所）。

6、零序电流保护

零序电流保护装于变压器中性点接地引出线的电流互感器上，保护动作后切除变压器一、二次侧的断路器。

零序电流保护由电流元件和电压元件两部分组成。

​对低压侧为中性点直接接地系统（三相四线制），当高压侧的保护灵敏度不能满足要求时，应装设专门的零序电流保护。

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