變壓器是一種連續(xù)運(yùn)行的靜態(tài)設(shè)備，運(yùn)行可靠，故障機(jī)會(huì)少。但由于絕大多數(shù)變壓器安裝在室外，受負(fù)荷和電力系統(tǒng)短路故障的影響，各種故障和異常情況在運(yùn)行過程中不可避免。

引文作者:上海蓋能電氣市場(chǎng)部（專注干式變壓器30年）

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變壓器保護(hù)需要哪些配置？

短路故障的主要保護(hù)：主要包括縱差保護(hù)、重瓦斯保護(hù)等。

短路故障后備保護(hù)：主要包括復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)、零序（方向）過流保護(hù)、低阻抗保護(hù)等。

異常運(yùn)行保護(hù)：主要包括過載保護(hù)、過勵(lì)磁保護(hù)、輕瓦斯保護(hù)、中性點(diǎn)間隙保護(hù)、溫度油位和冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)等。

變壓器差動(dòng)保護(hù)有哪些？

變壓器差動(dòng)保護(hù)是變壓器電量的主要保護(hù)，其保護(hù)范圍包圍在各側(cè)電流互感器周圍。繞組相間短路、匝間短路等故障發(fā)生在此范圍內(nèi)時(shí)，差動(dòng)保護(hù)應(yīng)動(dòng)作。

1.變壓器勵(lì)磁涌流

空投變壓器產(chǎn)生的勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流的大小與變壓器的結(jié)構(gòu)、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關(guān)。測(cè)量表明，空投變壓器由于鐵芯飽和勵(lì)磁涌流大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達(dá)8倍以上。由于勵(lì)磁涌流只在充電側(cè)流入變壓器，差動(dòng)回路中會(huì)產(chǎn)生較大的差流，導(dǎo)致差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。勵(lì)磁涌流具有以下特點(diǎn):a.涌流值大，非周期分量明顯；b.波形尖頂，間歇；c.含有明顯的高諧波分量，尤其是二次諧波分量最明顯；d.勵(lì)磁涌流衰減。根據(jù)勵(lì)磁涌流的上述特點(diǎn)，為防止勵(lì)磁涌流引起的變壓器差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，本工程采用二次諧波含量高、波形不對(duì)稱、波形間斷角大三種原理，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)保護(hù)的閉鎖。

2.二次諧波制動(dòng)原理

二次諧波制動(dòng)的本質(zhì)是利用差流中的二次諧波分量來判斷差流是故障電流還是勵(lì)磁涌流。當(dāng)二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一值(通常為20%)時(shí)，判斷差流是由勵(lì)磁涌流引起的，鎖定差動(dòng)保護(hù)。因此，二次諧波制動(dòng)比越大，基波中二次諧波電流越多，制動(dòng)效果越差。

3.差速斷保護(hù)

當(dāng)變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障，故障電流大導(dǎo)致CT飽和時(shí)，CT二次電流中也含有大量諧波分量。根據(jù)上述描述，差動(dòng)保護(hù)鎖可能會(huì)因二次諧波制動(dòng)而停止或延遲。這將嚴(yán)重?fù)p壞變壓器。為了解決這個(gè)問題，通常會(huì)設(shè)置差速斷保護(hù)。差動(dòng)速斷元件實(shí)際上是縱差保護(hù)的高定值差動(dòng)元件。與一般差動(dòng)元件不同，它反映了差流的有效值。無論差流的波形如何。只要差流的有效值超過差動(dòng)速斷的整定值（通常高于差動(dòng)保護(hù)的整定值），它就會(huì)立即移動(dòng)變壓器，而不會(huì)通過勵(lì)磁涌流和其他鎖定。

變壓器后備保護(hù)

簡(jiǎn)單介紹一下變壓器的主保護(hù)，繼續(xù)介紹變壓器的后備保護(hù)。變壓器的后備保護(hù)配置有很多種。這里簡(jiǎn)單介紹一下變壓器的復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)和接地保護(hù)。

1.復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)

復(fù)壓閉鎖過流保護(hù)是中型變壓器短路故障的后備保護(hù)。適用于升壓變壓器。系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過流保護(hù)不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。由負(fù)序電壓和低電壓組成的復(fù)合電壓可以反映保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，降低過流保護(hù)的整定值，提高靈敏度。復(fù)合電壓過流保護(hù)由復(fù)合電壓元件、過流元件和時(shí)間元件組成。保護(hù)的接入電流為變壓器側(cè)CT二次三相電流，接入電壓為變壓器側(cè)或其他側(cè)PT二次三相電壓。對(duì)于微機(jī)保護(hù)，本側(cè)電壓可以通過軟件提供給其他側(cè)面，從而保證復(fù)壓過流保護(hù)在任何側(cè)面進(jìn)行PT維護(hù)時(shí)仍然可以使用。動(dòng)作邏輯如下圖所示。

2.變壓器的接地保護(hù)

大中型變壓器接地短路故障的后備保護(hù)通常包括:零序過流保護(hù)、零序過電壓保護(hù)、間隙保護(hù)等。下面簡(jiǎn)單介紹三種不同的中性點(diǎn)接地方法。

(1)中性點(diǎn)直接接地

直接接地電壓為110kV及以上中性點(diǎn)的變壓器，應(yīng)在大電流接地系統(tǒng)側(cè)設(shè)置零序電流保護(hù)。變壓器側(cè)直接接地的變壓器，零序電流保護(hù)應(yīng)帶方向，方向應(yīng)指向各側(cè)母線。零序電流保護(hù)的原理與線路零序保護(hù)相似，可參考第30期。零序電流可取自中性點(diǎn)CT二次電流或本側(cè)CT二次三相電流。接入方向元件的零序電壓可取自本側(cè)PT開口的三角電壓或本側(cè)的二次三相電壓。微機(jī)保護(hù)裝置主要采用自產(chǎn)方式。對(duì)于大型三繞組變壓器，零序電流保護(hù)可采用三段式。I段II段帶方向，II段無方向。每段一般有兩級(jí)延遲，以較短的延遲縮小故障范圍(跳母聯(lián)或條本側(cè)開關(guān))，以較長(zhǎng)的延遲切除變壓器(跳三側(cè)開關(guān))。根據(jù)實(shí)際情況確定具體的保護(hù)配置。如圖所示，在零序方向電流保護(hù)I段或II段后，首先通過短延時(shí)t1或t3跳母聯(lián)或跳本側(cè)開關(guān)，以縮小故障影響范圍。如果故障量仍然存在，則通過長(zhǎng)延時(shí)t2或t4跳三側(cè)開關(guān)切斷變壓器。無方向的III段直接通過延遲切除變壓器。

(2)中性點(diǎn)不接地

零序電流通過變壓器中性點(diǎn)構(gòu)成零序電路。但是，如果所有變壓器的中性點(diǎn)都接地，接地點(diǎn)的短路電流將分流到每個(gè)變壓器上，從而降低零序過流保護(hù)的靈敏度。因此，為了將零序電流限制在一定范圍內(nèi)，規(guī)定了中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器數(shù)量。對(duì)于不接地運(yùn)行的變壓器，為防止接地故障，故障點(diǎn)間隙電弧造成過電壓損壞變壓器，應(yīng)配備零序電壓保護(hù)。由于全絕緣變壓器的中性點(diǎn)絕緣水平較高，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，首先有零序電流保護(hù)中性點(diǎn)接地的變壓器。如果故障仍然存在，則有零序電壓保護(hù)中性點(diǎn)不接地的變壓器。

(3)中性點(diǎn)通過放電間隙接地

超高壓變壓器均為半絕緣變壓器，其中性點(diǎn)線圈對(duì)地絕緣弱于其他部位。中性點(diǎn)絕緣容易被擊穿。因此需要配置間隙保護(hù)。間隙保護(hù)的作用是保護(hù)中性點(diǎn)不接地變壓器中性點(diǎn)的絕緣安全。

在變壓器中性點(diǎn)對(duì)地之間安裝擊穿間隙。接地隔離開關(guān)閉合時(shí)，變壓器直接接地，投入零序過流保護(hù)。接地隔離開關(guān)斷開時(shí)，變壓器通過間隙接地，投入間隙保護(hù)。

采用間隙電流3I0和母線PT開口三角電壓3U0作為判斷來實(shí)現(xiàn)間隙保護(hù)。如果由于故障中性點(diǎn)的位置上升，間隙擊穿，產(chǎn)生較大的間隙電流3I0，則通過延遲切除變壓器進(jìn)行間隙保護(hù)。此外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器零序保護(hù)動(dòng)作，首先切除中性點(diǎn)接地的變壓器。系統(tǒng)失去接地點(diǎn)后，如果故障仍然存在，母線PT的開口三角電壓3U0將非常大，此時(shí)間隙保護(hù)也將移動(dòng)。