变压器充电保护作用原理 变压器的保护配置

变压器充电保护是电力系统中非常重要的一种保护措施，它主要用于保护变压器在充电过程中的安全。

一、变压器充电保护的作用原理

1.1 变压器充电的概念

变压器充电是指将变压器接入电网，使其开始工作的过程。在变压器充电过程中，变压器的磁通量会发生变化，从而产生励磁电流。励磁电流的大小与变压器的容量、电压等级、连接方式等因素有关。

1.2 变压器充电过程中可能出现的问题

在变压器充电过程中，可能会遇到以下问题：

（1）励磁涌流：变压器充电时，励磁电流可能会产生很大的瞬时电流，称为励磁涌流。励磁涌流的大小可以达到变压器额定电流的几倍甚至几十倍，对变压器的绕组、绝缘材料等造成很大的热应力和机械应力，可能导致变压器损坏。

（2）谐波：变压器充电过程中，励磁电流中含有大量的谐波成分，这些谐波会对电网造成干扰，影响电网的稳定性。

（3）过电压：变压器充电过程中，由于励磁电流的变化，可能会在变压器的绕组中产生过电压，对变压器的绝缘造成威胁。

1.3 变压器充电保护的作用

变压器充电保护的主要作用是保护变压器在充电过程中的安全，避免因励磁涌流、谐波、过电压等问题导致变压器损坏。具体来说，变压器充电保护可以实现以下功能：

（1）限制励磁涌流：通过设置适当的保护动作时间，可以限制励磁涌流的大小，避免对变压器造成过大的热应力和机械应力。

（2）抑制谐波：通过设置谐波保护，可以检测到变压器充电过程中产生的谐波，并采取相应的措施，如调整变压器的参数、增加滤波器等，以减小谐波对电网的影响。

（3）防止过电压：通过设置过电压保护，可以检测到变压器充电过程中产生的过电压，并及时采取措施，如调整变压器的参数、增加避雷器等，以保护变压器的绝缘。

二、变压器充电保护的设置原则

2.1 保护范围的确定

变压器充电保护的保护范围应该包括变压器的所有绕组，以及与变压器连接的一次、二次侧设备。在设置保护时，应该充分考虑变压器的容量、电压等级、连接方式等因素，以确保保护的全面性和有效性。

2.2 保护动作时间的设置

变压器充电保护的动作时间应该根据励磁涌流的大小、变压器的容量、电网的稳定性等因素进行设置。一般来说，保护动作时间应该在几十毫秒到几百毫秒之间，以确保在励磁涌流出现时能够及时动作，同时避免误动作。

2.3 保护定值的设置

变压器充电保护的定值应该根据变压器的额定电流、励磁涌流的大小、电网的稳定性等因素进行设置。在设置定值时，应该充分考虑变压器的运行条件，以确保保护的灵敏度和可靠性。

2.4 保护方式的选择

变压器充电保护的方式有多种，如差动保护、过电流保护、零序保护等。在选择保护方式时，应该根据变压器的结构、电网的运行条件等因素进行综合考虑，以确保保护的有效性和可靠性。

变压器的保护配置

1.主保护

变压器的主保护主要由瓦斯保护和差动保护构成。

（1）变压器差动保护

变压器差动保护的原理基于 基尔霍夫第一定律 ，即变压器各侧电流的向量和为零。即变压器正常运行时或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流，纵差保护不动作。当变压器内部故障时，如忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。

对于变压器引出线、套管及内部短路故障，应装设纵联差动保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。对6.3MVA及以上并列运行变压器，10MVA及以上单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。10MVA以下变压器可装设电流速断保护或过电流保护。

（2）瓦斯保护

瓦斯保护是变压器油箱内绕组短路故障及异常的主要保护。当变压器内部故障时，其故障点产生由电弧的短路电流，造成油箱内局部过热并使变压器油分解，产生气体，进而造成喷油，冲击气体继电器，瓦斯保护动作。

瓦斯保护主要反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。通过瓦斯继电器进行测量。轻瓦斯动作，一般只发告警信号。重瓦斯保护动作，发跳闸命令，跳开变压器各侧断路器。0.8MVA及以上油浸式变压器应装设瓦斯保护。

2.后备保护

反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发告警信号，或延时跳闸。

高压侧（过流、失压）；低压侧（过流）；零序；过负荷

（1）过电流保护

过电流保护作为变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）的后备保护。包括过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，保护动作后应带时限动作于跳闸。过电流保护宜用于降压变压器。复合电压启动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。

（2）零序保护

零序电流保护反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。110KV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作为变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。

对于不接地运行的变压器，为防止接地故障时，故障点出息间隙电弧引起过电压损坏变压器，应设置零序电压保护。

（3）过负荷保护

当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应装能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。

三、变压器充电保护的方式

3.1 差动保护

差动保护是一种基于变压器两侧电流差值的保护方式。当变压器充电时，如果两侧电流的差值超过设定的定值，差动保护就会动作，切断变压器的电源，以保护变压器的安全。

3.2 过电流保护

过电流保护是一种基于变压器电流大小的保护方式。当变压器充电时，如果电流超过设定的定值，过电流保护就会动作，切断变压器的电源，以保护变压器的安全。

3.3 零序保护

零序保护是一种基于变压器零序电流的保护方式。当变压器充电时，如果零序电流超过设定的定值，零序保护就会动作，切断变压器的电源，以保护变压器的安全。

3.4 谐波保护

谐波保护是一种基于变压器谐波含量的保护方式。当变压器充电时，如果谐波含量超过设定的定值，谐波保护就会动作，采取相应的措施，如调整变压器的参数、增加滤波器等，以减小谐波对电网的影响。

3.5 过电压保护

过电压保护是一种基于变压器电压大小的保护方式。当变压器充电时，如果电压超过设定的定值，过电压保护就会动作，采取相应的措施，如调整变压器的参数、增加避雷器等，以保护变压器的绝缘。

变压器充电保护作用原理是通过多种保护措施的综合运用，确保变压器在充电过程中不会受到过电压、过电流、过度充电和过热等不利因素的影响。这些保护措施的实施不仅提高了变压器的安全性和可靠性，还保障了电网的整体稳定性和安全性。因此，在电力系统中应高度重视变压器充电保护的作用，并不断完善和优化相关保护措施。