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电力变压器的保护有哪些?瓦斯保护原理

2019-06-13

电力变压器是电力系统中重要的电气设备,它的故障将对电力系统的安全连续运行带来严重影响,同时大容量的变压器也是非常贵重的设备。因此,必须根据电力变压器的容量和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。

电力变压器故障通常分为油箱内故障和油箱外故障。油箱内故障包括高压侧或低压侧绕组的相间短路、匝间短路,中性点直接接地侧的单相接地短路。这些故障对变压器来说是非常严重的,因为油箱内短路故障产生的电弧,不仅会损坏绕组的绝缘,烧坏铁芯,而且还会因为绝缘材料和变压器油的气化,可能引起油箱的爆炸。所以,继电保护应尽可能快地切除这些故障。

油箱外最常见的故障,主要是变压器套管和引出线上发生的相间与接地短路。

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的规定,变压器一般装设下列继电保护装置:

(1)反应变压器油箱内部各种故障和油面降低的瓦斯保护。0.8MVA及以上油浸式变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器,均应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时,应动作于断开变压器各侧断路器。

(2)反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。这些保护要瞬时动作于断开变压器各侧断路器。

什么是瓦斯保护?瓦斯保护的工作原理

瓦斯保护是变压器内部故障的主保护。对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时,由于电弧作用使变压器油及绝缘材料分解并产生大量的气体,从油箱向油枕流动,其强烈程度随故障的严重程度不同而不同。利用这种气体或液体流动而实现的保护称为瓦斯保护,也叫气体保护。这种继电器就称为气体继电器。

气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中,这样油箱内的气体都要通过气体继电器流向油枕,如图1所示。变压器顶盖沿气体继电器方向与水平面应具有1%~1.5%的坡度,导油管应有2%~4%的坡度,这样有利于气体通过气体继电器。(图中1—气体继电器、2—油枕、3—变压器顶盖、4—连接管道)

气体继电器有浮筒挡板式和开口杯挡板式两种型式,均有两对触点引出,这两对触点分别为轻瓦斯和重瓦斯。开口杯挡板式气体继电器的结构如图2所示。

变压器正常运行时,气体继电器充满油,开口杯浸在油内,处于上浮位置。触点断开。

变压器内部发生轻微故障时,产生的气体逐渐汇集在气体继电器的上部,迫使继电器内油面下降。开口杯在重力作用下随着油而降低而下沉,永久磁铁4随之落下,接通干簧触点5-6,发出"轻瓦斯动作"信号。值得注意的是,变压器漏油时,由于油面下降,气体继电器也将发出"轻瓦斯动作"信号。

变压器内部发生严重故障时,油箱内产生大量的气体,强烈油流冲击气体继电器挡板,当油流速度达到或者超过气体继电器整定值时,挡板被冲动,永久磁铁8靠近干簧触点9-10,触点闭合后发出“重瓦斯跳闸”脉冲,跳开变压器各侧的断路器。(动作示意图见图3)

瓦斯保护装置原理接线如图4所示。

气体继电器KG的上触点(轻瓦斯触点)闭合,发出“轻瓦斯动作”信号。气体继电器的下触点(重瓦斯触点)闭合,经信号继电器KS、切换片,起动出口中间继电器KOM,跳开变压器两侧的断路器。为了防止变压器内部故障时,冲击气体继电器挡板的油流速不稳,造成触点的抖动,致使断路器不能可靠跳闸,出口中间继电器采用具有保持特性的中间继电器。即重瓦斯触点一经闭合,出口中间继电器将起动并自保持到断路器跳开。

当变压器发生故障时,可交由专门的三相大电流发生器进行检测

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