摘要  本文在着重介绍220KV主变压器的三种继电保护形式的原理及保护动作的处理情况，简单介绍220KV主变压器的常见故障的不正常运行状态的同时。

关键词  变压器 继电保护

1 简介  

220KV变电站目前已经作为城市供电电网的主干变电站，220KV主变压器是变电站中十分重要的供电设备，它的故障将造成大面积停电事故，对供电可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时220KV的主变压器也是十分贵重的设备，一台变压器少则上千万，因此必须给220KV主变压器装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。

2  220KV主变压器的继电保护及保护动作处理

220KV主变压器保护装置采用双重化配置，保护装置一般具备以下功能：

(1)差动保护

(2)瓦斯保护

(3)后备保护

下面分别介绍这几种保护及这几种保护动作时的处理。

2．1 差动保护

主变压器差动保护是按循环电流原理设计的，是通过比较变压器两端电流幅值和相位的原理实现保护，差动保护主要由差动继电器构成。差动保护的优点是能够迅速有选择的切除保护范围内的故障，接线正确调试得当不发生误动。差动保护的保护范围为主变压器各侧电流互感器之间的一次电气部分，即：

(1)主变压器引出线及变压器绕组发生的多相短路；

(2)严重的单相匝间短路；

(3)绕组及引出线上的接地故障；

220KV主变压器差动保护动作原因有：

(1)主变压器及其套管引出线故障；

(2)保护二次线故障；

(3)电流互感器开路或短路；

(4)主变压器内部故障；

当差动保护动作后，首先根据220KV故障录波装置动作记录、主变压器及其套管和引出线有无故障痕迹及异常现象进行判断。故障录波装置记录着故障前、故障时、故障后的状态量，包括：电流、电压、动作时间、保护动作情况、断路器跳闸情况等。通过查看录波图、检查一次设备的情况可以对故障进行初步的分析，一次设备故障造成差动保护正确动作还是二次回路故障造成差动保护误动。

判断为一次设备故障下列情况应进行详细检查：

(1)检查变压器套管是否完整，连接变压器的母线上是否有闪络的痕迹。

(2)检查电缆头是否有损伤，电缆是否有移动现象。若检查结果没有上述现象，则应查明变压器内部是否有故障。当变压器内部有损伤时，则不允许将变压器合闸送电 有时，差动保护在其保护范围外部发生短路时，可能会误动作，如果变压器没有损伤的迹象时，则应检查差动保护的直流回路。若没有发现变压器故障，就可空载合闸试送电；合闸后，经检查正常时，方可与其它线路接通。

若跳闸时，一切都正常时，则可能为保护误动作。二次回路故障造成差动保护误动有，如下：

(1)直流系统两点双重接地引起的误动；

(2)差动保护跳闸回路和保护二次线短路造成差动保护误动；

(3)主变高、中、低压侧电流互感器开路或端子接触不良；

此时应将各侧的断路器和隔离开关断开，由试验人员试验差动保护的整套装置。若差动保护动作正确时则必须将故障找出。并消除后，方允许将变压器投入运行。

2．2 瓦斯保护

瓦斯保护是220KV主变压器不可缺少的安全保护。主变压器局部发生击穿或短路故障时，常常是破坏绝缘或变压器油产生气体。监视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成份，可以间接地推测故障发生的原因、部位和严重程度，在主变压器出现突然性严重故障时自动报警或切断电源。瓦斯保护主要由气体继电器构成，气体继电器在安装时，应该使主变压器内贮存空气及在故障时使空气迅速可靠地进人气体继电器，保证正确动作。

瓦斯保护分为两种：一是轻瓦斯保护动作于信号，另一种是重瓦斯保护动作于断路器跳闸。瓦斯保护根据事故的性质的不同，其动作也不同，一种是动作于信号并不跳闸，另一种是两种同时发生。

轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：

(1)因进行滤油、加油和启动强油循环装置而使空气进人变压器。

(2)因温度下降或漏油致使油面缓慢低落。

(3)因变压器轻微故障而产生少量气体。

(4)由于外部穿越性短路电流的影响。( 因直流回路绝缘破坏或接点劣坏引起的误动作。

引起重瓦斯保护动作跳闸的原因，可能是由于变压器内部发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种情况下，如检修后油中空气分离的太快，可能导致瓦斯保护动作于跳闸。发生瓦斯信号后，首先应停止音响信号，并检查瓦斯继电器动作的原因，如果不是上述原因造成的，则应立即收集瓦斯继电器的气体，并根据气体的多少、颜色、是否可燃等，判断其故障性质，可参照表l

表l 气体性质与故障对照表

重瓦斯保护动作时，若判明是内部故障应报告上级，并取油样化验，进行色谱分析，检查油的闲点。若油的闪点比过去降低5度以上，则说明变压器内部有故障，必须停下处理，严禁冒然送电。若内部无故障，系瓦斯保护误动作，则可在排除故障后送电

轻瓦斯保护动作时，根据气体分析，若属内部故障，应汇报上级，将变压器退出运行，进行处理。若是由于带电滤油、加油而引起的，则主变可继续运行。

2．3 后备保护

220KV主变压器后备保护一般包括：

(1)高压侧复合电压方向过流保护，方向指向主变，作为主变、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护。（中低压侧无电源，可不用方向）

(2)中压侧复合电压方向过流保护，一般方向指向变压器，在中压侧有电源时，做为变压器的后备保护。我们现在往往中压侧是开环运行的，一般不存在电源，有些地方将方向元件退出和“中压侧复压过流保护”相同应用，多一套保护而矣。作为中压侧母线及各中压侧出线的相间故障的后备保护。

(3)低压侧复合电压方向过流保护, 作为低压侧母线及各低压侧出线的相间故障的后备保护。（定值较高，时间和线路速断配合，一般只考虑保证低压侧母线故障有灵敏度）

(4)高压侧复合电压过流保护，做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护。

(5)中压侧复合电压过流保护，作为中压侧母线及各中压侧出线的相间故障的后备保护。

(6)低压侧复合电压过流保护，作为低压侧母线及各低压侧出线的相间故障的后备保护。（定值低，要保证出线全线有灵敏度，时间与出线过流配合）

(7)高压侧零序方向过流保护，（一般方向多指向变压器），当方向指向高压侧母线时，作为高压侧母线及各高压侧出线的接地故障的后备保护。当方向指向变压器时：作为变压器、中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护，与中压侧零序方向一段或二段保护配合。与中压侧一段配合时一般不做中压侧线路的接地后备。且一般T1时间跳母联以缩小故障范围，T2时间跳主变开关。

(8)中压侧零序方向过流保护，方向一般指向中压侧母线，作为中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护。与出线一段配合。

(9)高压侧零序过流保护, 作为各类接地故障的总后备，一般定值低，时间长；

(10)中压侧零序过流保护，方向一般指向中压侧母线，作为作为中压侧母线及各中压侧出线的接地故障的后备保护。与出线二段配合。

(11)间隙保护，中性点产生过电压时动作，与主变的中性点接地零序保护配合使用；

3.1 电力变压器常见的故障

(1)芯体发生故障各部分绝缘老化；绕组层间、匝间发生短路；铜线质量不好形成局部过热；线圈绝缘受潮；系统短路使绕组造成的机械损伤；冲击电流造成的机械损伤等。

(2)变压器油故障：绝缘油因高温运行而氧化，吸收空气中的水分造成电气绝缘性能下降；油泥沉积阻塞油道使散热性能变坏；油绝缘降低造成闪络放电等。

(3)磁路故障：芯体间绝缘老化；穿芯螺丝或轭夹件碰接铁芯：压铁松动引起电磁铁振动

和噪声 铁芯接地不良形成间歇性静电放电 铁芯安装不良造成空洞声；芯片叠装不良造成铁损增加等

(4)结构方面故障：分接头接触不良而局部过热；分接头之间因油泥造成相间短路或表面闲络；油箱漏油；油温指示失灵；防爆管故障使油受潮等。对变压器来讲以上这些故障都是十分危险的，因为故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可引起爆炸，因此这些故障应该尽快加以切除；下载本文