第一章 高压开关柜二次线路用电力变压器的稳定性设计

第一节 电力变压器运行状态及保护配置

一、变压器故障及异常运行状态

在供电工程中，变压器是重要电气设备之一，尽管变压器是静止设备，结构可靠，故障机会比较少，但运行经验表明，在实际运行中仍可能发生各种类型的故障和异常运行 状况，给系统的安全可靠运行带来严重影响，必须根据变压器的容量及重要性，装设性能 良好、运行可靠的保护装置。

变压器的故障可分为油箱内部和油箱外部两种故障。变压器油箱内部故障主要有 相间短路、单相匝间短路、单相接地故障等。变压器内部故障，不仅会烧毁变压器，而且 由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化，容易导致变压器油箱爆炸。变压器油箱外部故 障主要是绝缘套管和引出线上的相间短路及单相接地故障。此类故障有可能引起变压 器绝缘套管爆炸，从而破坏电力系统正常运行。

此外，变压器还可能出现一些异常运行状态，如漏油造成的油位下降；由于外部短路引 起的过电流或长时间过负荷、过电压等，使变压器绕组过热，绕组绝缘加速老化，甚至引起内部故障，缩短变压器的使用寿命。因此，对这类异常运行也应采取积极措施加以消除。

二、变压器保护配置

（1）瓦斯保护。用来反应变压器内部故障，当变压器内部发生故障，油分解产生气体 或当变压器油面降低时，瓦斯保护应动作。容量在 800kVA及以上的油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。

（2）纵联差动保护。用来反应变压器内部及引出线套管的故障，容量在 10MVA及以上单 台运行的变压器、容量在 6.3MVA及以上并列运行的变压器，都应装设纵联差动保护。

（3）电流速断保护。用来反应变压器外部短路故障。容量在 10MVA以下单台运行的变压器、容量在 6.3MVA以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护。

（4）过电流保护。用来反应变压器内部和外部故障，作为纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。

（5）过负荷保护。用来防止变压器的对称过负荷，因此保护装置只接在某一相的电路中，并且动作于信号。

（6）温度信号装置。为了监视变压器的上层油温不超过规定值（一般为 80℃）而装 设。当超过油温规定值时，温度信号装置动作发出信号或自动开启变压器冷却风扇。

第二节 变压器瓦斯保护

电力变压器是利用变压器油作绝缘和冷却介质的，因此当变压器油箱内部发生各种 故障时，短路电流都会产生电弧，使变压器油和其他绝缘物分解，产生大量的气体。利用 这些气体形成的压力或冲力可使保护动作。这种反应气体形成的压力而动作的保护装置，叫做瓦斯保护。

气体保护的主要元件是气体继电器。气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接官道中，为了使气体在管道中更好地流动，在安装具有气体继电器的变压器时，变压器顶盖与水平面间应有1%~1.5%的坡度；通往继电器的连接管应具有2%~4% 的坡度。这样当变压器发生内部故障时，可使气流易于进入油枕，并能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。

目前国内中小型变压器采用的气体继电器是 QJ1-80型。它用开口杯代替了老式的密封浮筒，用干簧触点代替了水银触点，从而有效地防止了由于浮筒漏油而产生的误动作，并提高了气体继电器的防振性能。

当发生轻微故障时，气体聚集在继电器的上部，油面下降，开口杯露出油面，这时开 口杯在空气中的重力加上杯内油的重力所产生的力矩，大于平衡重锤所产生的力矩，于 是开口杯降下来，使固定在开口杯上的永久磁铁接近干簧触点。当气体聚积到一定容积 时，干簧触点接通，发出轻瓦斯信号。还可通过改变轻瓦斯平衡重锤的位置，使轻瓦斯触 点动作的气体容积在 250~300CM3的范围内调整。

当变压器油箱内发生严重故障时，油、气流冲击挡板的力量大于弹簧 的弹力时，挡板