变压器的运行监测与保护.docx

变压器的运行监测与保护1. 变压器正常运行监测项目1.1电压的变动和示值及有载调压开关的档位指示1.2电流（无功、有功）的变动和示值1.3变压器顶层油温的变动和示值，及温度计本身是否正常1.4变压器绕组温度的变动和示值，及绕组温度计是否正常1.5变压器主体及冷却装置上的温度分布（下低上高），注意箱壳及箱沿上有无局部过热的 异常现象1.6变压器油位应与温度相对应：储油柜油面线表示的是在未投运前环境温度下的油位；变 压器投运后的油位指示是油升温后的油位1.7变压器呼吸是否正常：吸湿器油杯内油位正常，经常有气泡产生吸湿器内的吸潮剂变 色否1.8气体继电器内有无气体1.9套管油位（指油质电容式套管，套管有自己油系统）正常1.10变压器套管表面无放电痕迹、污迹1.11变压器的噪声音响正常，无异音和杂音1.12风扇、油泵、水泵（采用水冷器冷却的变压器）、油流继电器等在变压器运行中运转 的附件运转是否正常1.13水冷却器的油压应大于水压（对采用水冷器冷却的电炉，整流变压器等）1.14高、中、低压套管的电源线接头处有无过热现象（在空气中的温升不超过55K，油中不 超过15K）1.15压力释放阀有无渗油现象。

1.16各控制箱和二次端子箱有无受潮、渗雨水现象2. 变压器运行监视中的报警项目2.1 瓦斯报警：250―-300cm3 ；2.2压力释放阀报警：50—69kPa；2.3顶层变压器油温报警：自然油循环为80，强迫油循环为70r；2.4绕组温度报警：90—95°C（国家电网公司建议105r报警）；2.5强迫油循环油流方向报警：油流方向反向或油流继电器指针不到位；2.6油位报警：最低、最高油位报警；2.7冷却器故障报警：冷却器电源故障报警（1、11工作电源故障信号）；工作冷却器故障 报警；备用工作冷却器故障报警；冷却器全停故障报警3. 变压器的监测3.1监测的由来变压器的检测几十年来一直沿用的是定期进行预防性试验的检测方式，主要依靠定期停电进行绝缘预防性试验（按DL/T596-1996电力设备预防性试验规程），这对于运行中的变压器来说很不适应，近年来发展起来的监测装置，可以克服这种不足，利用带电测量和 监测技术，可以达到停电检测试验的效果，其简便易行，故障监测及时3.2监测的内容a、 油中气体含量利用化学方法的监测包括：油色谱监测，油中氢气浓度监测b、 铁心多点接地利用电气方法的监测c、 变压器局部放电的监测。

d、 变压器油箱箱体的温度分布和瓷套管接头过热利用红外线测温方法的监测3.3监测装置a、变压器油色谱监测装置：分监测三种气体（H、CO、CH ）、四种气体（CH、CH、2 4 2 2 4CH、CH ）及七种气体（CH、CH、CH、CH、H、CO、CO ）等多种油气体色谱分析2 6 2 4 2 2 426242 2装置各种装置对运行中无故障变压器油中各种气体的浓度允许上限值可参考下表中的数值 设限气体成分运行3年运行7年c旦15352 2CH100200CH1002002 61503002007502CO5001000co.6000110002b、 变压器油氢气浓度监测装置由于碳氢化合物中氢键的结合能最低，易析出氢气，因此氢气是各种故障特征气体的主要成 份，氢气予报警信号设定值为lOOOp L/L （相当于油中H2浓度60p L/L），报警信号设为 2000p L/L，产气速率超过200p L/月c、 变压器油氢和一氧化碳监测装置H2增大往往表明油裂解，CO增大表明固体绝缘材料可能裂解，目前国内较普遍采用加拿大 的产品HYDRAN型监测装置，报警设置值为100p L/L；d、 变压器油中乙炔监测装置；e、 变压器油的红外光谱监测装置；f、 变压器铁心多点接地监测装置；g、 变压器局部放电监测装置；h、 变压器故障红外监测装置：现场不停电的条件下进行温度测量的装置。

红外监测装置有 红外监测仪（即红外温度计，它是单点测量装置也称红外测温枪）及红外热像仪（它可以通 过仪器上电视屏或监测器上直接显示红外热像图）4. 变压器主体上的保护措施项目4.1瓦斯继电器的轻瓦斯报警和重瓦斯跳闸保护轻瓦斯报警的产气体积数值为250—300Cm3重瓦斯跳闸的油流速整定值，自然循环为0.8—1米/秒，强迫油循环为1.0—1.2米/秒，12万KvA以上为1.3米/秒4.2压力释放阀的压力释放保护开启压力整定在55kPa,或35 kPa （小变压器），波纹油箱小变压器为25 kPa4.3变压器活门：阀门和放气塞的保护：油样监测、主体注放油、排气4.4储油柜：承担油体积的膨缩，防护大气对油的氧化4.5油位计：油位升、降指示和最高、最低油位报警保护4.6吸湿器：变压器呼吸过滤用，内装蓝色硅胶（吸潮剂），防止潮气和灰尘进入变压器储 油柜内部4.7净油器：内装活性氧化铝（吸潮剂），通过油的热虹吸现象，自动净化油中的潮气和灰 尘4.8油滤油装置：保护油质，对主体内或有载开关油室内的变压器油进行滤油（在 正常运行情况下的不停电滤油），具有手动、自动、定时设置功能4.9油顶层温度过热保护：105°C时跳闸保护。

4.10绕组温度计过热保护：105C时跳闸保护（国家电网公司建议绕组温度不宜设跳闸保护）5. 变压器运行中的继电保护配置项目变压器继电保护项目包括瓦斯保护、差动保护（电流速断保护）、过电流保护、零序电 流保护、过负荷保护、过励磁保护，以及后备保护5.1变压器瓦斯保护：在油浸变压器油箱内发生电气故障，而使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体和油 流，瓦斯继电器利用这些产生的气体和油流实现的继电保护叫瓦斯保护瓦斯保护的主要内 容是为了防御变压器油箱内部的各种短路故障，绝缘击穿故障以及油面严重降低（大量失油） 瓦斯保护是变压器的主保护按国家标准《GB/T6451-1999》规定，800kVA及以上容量的油 浸变压器均要装设瓦斯保护瓦斯保护的整定值：气体体积达250〜300mL报警；跳闸整定油流速：对油自然循环变 压器为0.8〜1 m/s，对强迫油循环变压器为1.0〜1.2m/s, 12万kVA及以上变压器为1.2〜 1.3 m/s，有载开关油流速整定为1 m/s5.2变压器差动保护（纵差保护）电力系统中10000kVA及以上容量的单独运行的变压器，6300kVA及以上容量的并联运 行变压器，或工业企业中的重要变压器,通常装设纵差动保护°2000kVA及以上容量变压器， 如电流速断保护灵敏度不满足要求时，要装设纵差动保护。

5.2.1差动保护的定义变压器纵差保护是比较变压器两侧的电流数值及相位之差的变化设定的保护，俗称差动 保护差动保护也是变压器的主保护5.2.2差动保护内容差动保护的内容主要是防御变压器内部短路,大接地系统侧的绕组和引出线的单相接地 短路、相间短路5.2.3差动保护的不平衡电流差动保护的不平衡电流的产生：变压器正常运行时，流入差动回路的电流为零，保护不 会误动，而非故障引起的不平衡电流不应引起差动动作，这些不平衡电流包括稳态情况下的 不平衡电流和暂态情况下的不平衡电流稳态电流包括：a、 电流互感器型号、饱和特性、励磁电流不满足电流互感器的保护级允差的要求(俗称10% 误差曲线要求)引起的电流；b、 电流互感器的实际变比，计算变比不同引起的电流；c、 变压器调压分接头引起的电流暂态电流包括：a、 短路电流非周期分量作为互感器励磁电流，使其铁心饱和，误差增大而引起的电流；b、 空载合闸的励磁涌流以上这些不平衡电流均不应驱使差动保护动作，在五次冲击合闸时进行验证和对整定值 调整5.2.4差动保护的构成方式为了克服励磁涌流和不平衡电流对差动保护的影响，提高保护灵敏度，差动保护装置根 据前述励磁涌流的波形特性及变压器运行条件，有如下各种设置方式。

1) 差动电流速断保护：增加速断以提高灵敏度2) 带短路线圈的助磁式差动继电器构成的差动保护：利用波形对称原理有效躲过励 磁涌流3) 鉴别涌流间断角的差动保护：利用波形间断特性躲过励磁涌流，要求间断角为 60-65 °4) 二次谐波制动原理的差动保护:利用二次谐波的存在躲过励磁涌流，制动比为15% -20%5) 带制动特性的助磁式差动继电器构成的差动保护：用以躲过外部故障电流的不平 衡电流6) 带多侧制动特性的助磁式差动继电器构成的差动保护：用以躲过外部故障电流的 不平衡电流其中第⑤、⑥项比率制动式保护原理是：对变压器外部短路故障，流过差动继电器的不 平衡电流很大，据此整定的不平衡电流起动值很大，因而直接影响差动的灵敏度，为此必须 采用比率制动式的差动继电器构成差动保护，这种差动继电器利用外部故障时的短路电流来 实现制动，其动作电流随制动电流按照一定比例增大，故称比率制动式差动继电器它可以 降低保护动作电流值，提高保护的灵敏度，并能保证在保护区外故障时保护可靠制动，不误 动作此时差动继电器需要采用带制动特性的助磁式差动继电器或带多侧制动特性的助磁式 差动继电器5.2.5差动保护投入前的校验差动保护投入运行前必须进行带负荷测相位和差电压(差电流)，保证电流回路接线正确。

具体做法是，带负荷前将差动保护停用，测量各侧各相电流有效值和相位，测各相的差 电压（或差电流）；变压器充电时，差动要投入，变压器充电合闸五次，以检查差动保护躲 开励磁涌流的性能5.2.6变压器差动保护动作的检查判断和处理a、 变压器差动保护动作的原因：（1） 主变内部故障及其套管引出线故障2） 保护的二次线故障3） 电流互感器的开路或短路b、 差动保护动作后的检查：（1） 首先检查主变及其套管引出线有无故障痕迹和异常现象，如：瓦斯的轻重保护动 作如何，压力释放阀动作否，油温、油位有无变化，油箱等有无变形，套管及引出线有无炸 裂及变形等2） 检查站内直流系统是否有两点双重接地而引起误动，检查方法是先查一下差动动 作后的继电器触点是否打开，如果打开，测量出口中间继电器线圈两端有无电压，有电压说 明直流系统两点双重接地，引起误动3） 如果直流系统好，查差动保护跳闸回路和保护二次线有无短路，而形成差动的保 护误动此情况时中间继电器线圈两端有电压，同时差动保护触点均已返回）4） 检查电流互感器是否开路或端子接触不良c、 差动保护动作后的处理：（1） 如明显是变压器内部故障，应停止运行2） 如果是引出线故障应及时更换。

3） 如果出口中间继电器线圈两端没有电压，应是变压器内部故障，应停止运行4） 如果是直流系统两点重复接地，要及时清除接地点5） 如果是二次侧线路的短路应及时清除短路点5.2.7差动保护与瓦斯保护的比较差动保护和瓦斯保护都是变压器的主保护从设计原理上看是不同的：差动保护是按循环电流原理设计的，瓦斯保护是根据变压器 内部故障产气和油流设计的瓦斯保护是变压器独有的保护方式，而差动保护还可以应用到发电机、线路上从它们的保护作用和保护范围上看：差动保护的作用是高低压两侧之间的电气部分的故障保护，包括：引线、绕组、大电流 接地系统的故障瓦斯保护主要是保护变压器内部的故障：包括绕组的匝间、铁心、开关。