了解变压器保护：从瓦斯继电器到差动保护

变压器是关键的、持续运行的静态资产，以其高可靠性而闻名。然而，由于它们通常安装在室外并暴露在变化的负载和系统故障电流下，因此它们仍然容易出现故障。因此，变压器保护对于确保电力系统安全可靠运行至关重要。

在本指南中，我们将探讨变压器保护的基础知识-，涵盖主要和备用保护方法、常见变压器故障以及有助于维持电网稳定性和防止代价高昂的损坏的保护装置类型。

 

变压器常见故障及异常

 

变压器故障大致分为内部故障和外部故障。

内部故障水箱内部发生的故障，包括相-到-相绕组短路、匝-到-匝短路、绕组-到-铁芯故障以及断线。

外部故障涉及外部套管端子之间的短路或套管对地的闪络。

内部故障尤其危险。高-能量电弧会严重损坏铁芯和绕组绝缘层。它还会分解绝缘油，产生可能导致储罐破裂或爆炸的气体。因此，故障检测后立即隔离至关重要。

异常操作条件诸如过载、油位低、外部故障引起的过流、温度或压力过高以及冷却系统故障等，需要及时报警，以提示操作人员干预并防止升级。

 

变压器保护系统配置

 

非-电气保护方案

 

 

1. 瓦斯继电器（气体和油流保护）

该关键保护通过感测油箱内的气体堆积（来自油分解）和油流激增来检测故障。

小故障（报警阶段）：轻微过热导致的缓慢气体积聚会触发浮子机构，发出警报。

主要故障（跳闸阶段）：严重的内部故障导致强烈的气体产生和快速的油流使挡板偏转，立即使断路器跳闸。

关键角色：瓦斯继电器是一种至关重要的初级保护，对-匝间短路等可能不会产生显着电流差的故障高度敏感。

 

2、压力保护

泄压装置和突发压力继电器等设备通过响应电弧引起的罐内危险压力升高来提供主要保护。

 

3. 温度和油位监测

这些系统会针对高油/绕组温度或异常油位触发警报，从而实现预防性维护并避免绝缘退化。

 

4、冷却系统故障保护

完全失去冷却会导致温度快速升高。该保护会发出警报，并在一段时间延迟后采取纠正措施，使变压器跳闸以防止热损坏。

 

差动保护：电气初级屏蔽

 

该保护比较进入和离开变压器的电流。任何显着差异（差动电流）都表明保护区内存在内部故障。

 

1. 管理浪涌电流

给变压器通电会产生临时的高-磁化浪涌电流（额定电流的 6-8 倍），该电流仅流经初级侧，从而产生错误的差分信号。浪涌电流具有明显的特点：
一个。高振幅，具有强直流分量。
b.具有明显死角（间歇性）的尖峰波形。
c.谐波含量高，特别是二次谐波。

现代继电器使用谐波抑制（例如，二次谐波阻断）或波形分析技术来区分浪涌电流和真正的故障电流，从而防止误操作。

 

2.瞬时高-设置微分元件

对于导致电流互感器 (CT) 饱和的严重内部故障，谐波含量可能会阻塞主差动元件。 High-Set Differential 函数提供了一种解决方案。它纯粹根据差动电流的大小运行，绕过所有谐波抑制逻辑，以确保关键故障的超-快速跳闸。

 

备份保护策略

 

如果主系统发生故障，备份保护可确保故障清除。

 

1. 电压-抑制/控制过流保护

该方案是针对相故障的敏感备份。它将过流元件与欠压和/或负序电压检测结合在一起。-电压限制允许较低的电流拾取设置，提高灵敏度，同时在稳定负载条件下保持安全。

 

 

 

 

 

未接地（隔离）中性：为了限制接地故障电流，一些变压器不接地。它们受到中性电压位移（残余过电压 - 3U0）保护的保护，如果接地变压器断开后系统接地故障仍然存在，该保护就会启动。

 

通过中性点接地电阻器 (NGR) 接地：限制故障电流的常用方法。保护通常监视通过 NGR 的电流。

 

结论
精心设计的-多层保护系统对于变压器的可靠性和使用寿命至关重要。-了解这些原则-从基本的气体和压力监测到先进的差动和备用方案-是确保电力系统安全的关键。与专家合作，为您的关键资产实施正确的保护策略。