为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失,保证电力系统连续安全运行,变压器一般应装设以下继电保护装置:
(1)防御变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。
(2)防御变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的(纵联)差动保护或电流速断保护。
(3)防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)后备的过电流保护(或复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护)。
(4)防御大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。 (5)防御变压器对称过负荷的过负荷保护。 (6)防御变压器过励磁的过励磁保护。 2、什么是瓦斯保护?有哪些优缺点?
答:(1)当变压器内部发生故障时,变压器油将分解出大量气体,利用这种气体动作的保护装置称瓦斯保护。
(2)瓦斯保护的动作速度快、灵敏度高,对变压器内部故障有良好的反应能力,但对油箱外套管及连线上的故障反应能力却很差。
3、瓦斯保护的保护范围是什么?
答:(1)变压器内部的多相短路。(2)匝间短路,绕组与铁芯或与外壳间的短路。(3)铁芯故障。(4)油面下降或漏油。(5)分接开关接触不良或导线焊接不良。
4.试述变压器瓦斯保护的基本工作原理。为什么差动保护不能完全代替瓦斯保护?
答:变压器瓦斯保护分为轻瓦斯和重瓦斯两种,用于反应变压器内部故障。 轻瓦斯保护的气体继电器由开口杯、干簧触点等组成,作用于信号。重瓦斯保护的气体继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成,作用于跳闸。
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,干簧触点断开。当变压器内部故障时,故障点局部发生高热,引起附近的变压器油膨胀,油内溶解的空气被逐出,形成气泡上升,同时油和其他材料在电弧和放电等的作用下电离而产生气体。当故障轻微时,排出的气体缓慢地上升而进入气体继电器,使油面下降,开口杯产生以支点为轴的逆时针方向转动,使干簧触点接通,发出信号。
当变压器内部故障严重时,将产生强烈的气体,使变压器内部压力突增,产生很大的油流向油枕方向冲击,因油流冲击挡板,挡板克服弹簧的阻力,带动磁铁向干簧触点方向移动,使干簧触点接通,作用于跳闸。
瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障,包括铁芯过热烧伤、油面降低等,但差动保护对此类故障则无反应。又如变压器绕组发生少数线匝的匝间短路,虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击,但表现在相电流上其量值却并不大,差动保护可能会不如瓦斯保护灵敏,因此,差动保护不能完全代替瓦斯保护的原因。
5.运行中的变压器瓦斯保护,当现场进行什么工作时重瓦斯保护应由“跳闸”位置改为“信号”位置运行?
答:当现场进行下述工作时,重瓦斯保护应由“跳闸”位置改为“信号”位置运行: (1)进行注油和滤油时。 (2)进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。
(3)除采油样和气体继电器上部放气阀放气外,在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时。
(4)开、闭气体继电器连接管土的阀门时。 (5)在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时。
(6)对于充氮变压器,当油枕抽真空或补充氮气时,变压器注油、滤油、充氮(抽真空)、更换硅胶及处理呼吸器时,在上述工作完毕后,经1h试运行后,方可将重瓦斯保护投入跳闸。
6.什么情况下变压器应装设瓦斯保护?
答: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;当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时,应瞬时动作发信号;当产生大量瓦斯时,应动作于断开变压器各侧断路器。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置,亦应装设瓦斯保护。
7.与变压器气体继电器连接油管的坡度为多少? 答:2%~4%。
8.当现场在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时,请问,重瓦斯保护应由什么位置改为什么位置运行。
答:当现场在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时,重瓦斯保护应由“跳闸”、
位置改为“信号”位置运行。
9.变压器新安装或大修后,投入运行发现:轻瓦斯继电器动作频繁,试分析动作原因和处理办法。
答:轻瓦斯的动作原因:可能在投运前未将空气排除,当变压器运行后,因温度上升,形成油的对流,内部储存的空气逐渐上升,空气压力造成轻瓦斯动作。
处理方法:应收集气体并进行化验,密切注意变压器运行情况,如:温度变化,电流、电压数值及音响有何异常,如上述化验和观察未发现异常,故可将气体排除后继续运行。
10、变压器差动保护与瓦斯保护各保护何种故障?能否相互代替? 答:变压器的差动保护是反映变压器绕组和引出线的相间短路,以及变压器的大接地电流系统侧绕组和引出线的接地故障的保护。
瓦斯保护是防御变压器油箱内部各种故障和油面降低、铁芯过热等本体内的任何故障的保护,特别是它对变压器绕组的匝间短路具有显著的优点,但不能反应油箱外部的故障,故两者不能相互代替。
11.变压器差动保护在外部短路暂态过程中产生不平衡电流(两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿)的主要原因有哪些(要求答出5种原因)?
答:在两侧二次电流的幅值和相位已完全补偿好的前提下,外部短路暂态过程中产生不平衡电流的主要原因有:
(1)如外部短路电流倍数太大,两侧电流互感器饱和程度不一致; (2)外部短路非周期分量电流造成两侧电流互感器饱和程度不同; (3)二次电缆截面选择不当,使两侧差动回路不对称;
(4)电流互感器设计选型不当,应用TP型于500kV,但中低压侧用5P或10P; (5)各侧均用TP型电流互感器,但电流互感器的短路电流最大倍数和容量不够大;
(6)各侧电流互感器二次回路的时间常数相差太大。
12.对于YN/△接线变压器,传统的差动保护为什么对一次侧绕组单相短路不灵敏?
答:传统的变压器差动保护,为了补偿变压器一次侧与二次侧的相位差,变压器二次侧的二次电流采用Y接的方式接入差动保护;变压器一次侧的二次电流
采用△接的方式接入差动保护,通常用作相间短路的保护,由于不具有比例制动特性,为解决区外故障时的不平衡电流问题,定值一般取得较高。当变压器一次侧发生单相接地故障时,故障电流中的零序分量在流经二次△接线时被滤掉,所以传统的变压器差动保护对单相短路不灵敏。
13.差动保护用电流互感器在最大穿越性电流时其误差超过10%,可以采取什么措施防止误动作?
答;(1)适当增大电流互感器变比; (2)将两组同型号电流互感器二次串联使用; (3)减少电流互感器二次回路负载;
(4)在满足灵敏度的前提下,适当提高动作电流; (5)对新型差动继电器可提高比率制动系数等。
14.变压器励磁涌流有哪些特点?目前差动保护中防止励磁涌流影响的方法有哪些?
答;(1)变压器励磁涌流的特点:
1)包含有很大成分的非周期分量,往往使涌流偏于时间轴的一侧。 2)包含有大量的高次谐波分量,并以二次谐波为主。 3)励磁涌流波形出现间断。
4)涌流在初始阶段数值很大,以后逐渐衰减。 (2)防止励磁涌流影响的方法有: 1)采用具有速饱和铁芯的差动继电器。
2)采用间断角原理鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别。 3)利用二次谐波制动原理。
4)利用波形对称原理的差动继电器。
15.330kV/llOkV/35kV变压器绕组为Y0/Y0/△-11接线,35kV侧没负荷,也没引线,变压器实际当作双绕组变用,采用的保护为微机双侧差动。问这台变压器差动的二次电流需不需要转角(内部转角成外部转角),为什么?
答:对高、中压侧二次电流必须进行转角。
一次变压器内部有一个内三角绕组,在电气特性上相当于把三次谐波和零序电流接地,使之不能传变。二次接线电气特性必须和一次特性一致,所以必须进
行转角,无论是采用内部软件转角方式还是外部回路转角方式。
若不转角,当外部发生不对称接地故障时,差动保护会误动。 15.微机变压器保护和常规保护比较,有什么特点? 答:与常规保护比较,微机保护有如下特点:
1)性能稳定,技术指标先进,功能全、体积小; 2)可靠性高,自检功能强; 3)灵敏性高、硬件规范化、模块化、互换性好,软件编制可标准化、模块化,便于功能的扩充;
4)调试整定、运行、维护方便;
5)具有通信接口,可接入厂站后台微机,将信息分析处理后,集中显示和打印。
16.变压器差动保护不平衡电流是怎样产生的?如何解决?
答:(1)变压器正常运行时的励磁电流——选用专用D级电流互感器或减小电流互感器二次侧负担或采用小气隙的电流互感器。(2)由于变压器各侧电流互感器型号不同而引起的不平衡电流——整定时引入同型系数。(3)由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流——传统保护中可采用自耦变流器或利用BCH型差动继电器中的平衡线圈;在微机保护中可采用在软件中引入平衡系数。(4)由于变压器改变调压分接头引起的不平衡电流——在整定中考虑。(5)变压器各侧绕组的接线方式不同——传统保护中采用相位补偿法,即变压器是星形接法的这一侧的TA接成三角形,变压器是三角形接法的这一侧的TA采用星形接法,同时变压器Y侧电流互感器选择变比时要在一次侧乘上3;在微机保护中则用软件进行相位校正。
17、为什么无论什么组别的变压器,其差动保护用CT二次绕组均可以采用星形接线接入LFP-900系列变压器差动保护装置?
答:因为在本装置内,变压器各侧电流存在的相位差可以由软件自动进行校正。
18、微机型比率差动继电器躲过励磁涌流,一般采用什么方式闭锁? 答:1、利用励磁涌流的二次谐波;2、利用励磁涌流波的间断角;3、利用励磁涌流中的偶次谐波。
19.简述三相变压器空载合闸时励磁涌流的大小及波形特征与哪些因素有