1、本科毕业论文（20 届）电力变压器瓦斯保护动作分析及处理所在学院专业班级 电气工程及其自动化学生姓名指导教师完成日期目 录摘要 .IAbstract .II1.引言 .11.1 课题的背景及意义 .11.2 变压器故障保护发展现状 .21.3 变压器瓦斯保护 .31.3.1 瓦斯保护概述 .31.3.2 瓦斯保护的控制 .31.4 本文主要工作 .42.变压器瓦斯保护 .42.1 变压器工作原理 .42.2 瓦斯保护工作原理 .52.3 变压器瓦斯保护的范围 .62.4 瓦斯继电器的动作原理 .72.5 瓦斯保护检验 .72.5.1 瓦斯继电器的检验 .72.5.2 瓦斯保护安装的检验 .82
2、.6 瓦斯保护运行时的措施 .83 瓦斯保护动作分析 .83.1 瓦斯保护动作的原因分析 .83.1.1 轻瓦斯保护动作的原因分析 .93.1.2 重瓦斯保护动作的原因分析 .103.2 瓦斯保护装置动作的处理 .113.2.1 瓦斯保护信号动作 .113.2.2 瓦斯继电器动作跳闸 .123.3 瓦斯保护动作后处理措施 .143.3.1 重瓦斯保护动作的处理步骤 .143.3.2 轻瓦斯保护动作的处理步骤 .143.4 继电器中气体的鉴别 .153.4.1 瓦斯气体点燃 .153.4.2 点燃试验与色谱分析 .154 变压器瓦斯保护误动作分析及处理 .174.1 瓦斯保护误动作的分析 .17
3、4.2 处理措施 .174.2.1 安装与投放 .174.2.2 检修、运行与维护 .184.3 变压器瓦斯保护的反事故分析处理 .195 变压器开关故障分析及处理方法 .205.1 无负载的分接开关分析 .205.2 有负载的分接开关分析 .226 毕业设计结论 .22参考文献 .24致 谢 .26ContentsAbstract .I1.Introduction .II1.1 Background and significance of the subject.11.2 Development status of transformer fault protection.11.3 Tran
4、sformer gas protection .21.3.1 Gas protection overview.31.3.2 Control of gas protection.31.4 This paper mainly works .32.Transformer gas protection .42.1 Transformer working principle .42.2Working principle of gas protection.42.3 Range of transformer gas protection .52.4 Action principle of gas rela
5、y .62.5Action principle of gas relay .72.5.1Inspection of gas relay.72.5.2 Inspection of gas protection and installation.72.6 Measures for the operation of gas protection .83 Gas protection action analysis.83.1Analysis of the causes of gas protection action.83.1.1 Cause analysis of light gas protect
6、ive action.83.1.2 Cause analysis of heavy gas protection action .93.2The operation of gas protection device .103.2.1 Gas protection signal action .113.2.2 Action trip of gas relay.113.3 The action of gas protection and the treatment measures .123.3.1 Treatment of action of heavy gas protection .143.
7、3.2 The treatment steps of light gas protection action.143.4Identification of gas in relay.143.4.1 Gas gas ignition.153.4.2 Ignition test and chromatographic analysis.154 Analysis and treatment of fault movement gas protection.154.1 Analysis of malfunction of gas protection .174.2 Treatment measures
8、.174.2.1 Installation and delivery .174.2.2 Maintenance, operation and maintenance .174.3Anti accident analysis and treatment of transformer gas protection .185 Transformer switch fault analysis and processing method .195.1No-load tap-changer analysis.205.2Have a load of tap-changer is analyzed.206
9、Graduation design conclusion .22Reference.24Thank.26I电力变压器瓦斯保护动作分析及处理【摘要】本文阐述了变压器瓦斯保护的工作原理、保护范围 ，瓦斯保护动作主要原因，瓦斯动作信号处理对策，继电器气体的鉴别与色谱分析提出了变压器瓦斯保护的安装与投放，防止变压器瓦斯保护误动作的措施及处理方法，并提出了反事故措施。借此来完成变压器瓦斯保护误动作的分析及防范处理。变压器主要用于稳压、电压变换、隔离、电压变换。按用途分种类多多，主要有单相变压器、干式变压器、箱式变压器、防雷变压器、整流变压器、配电变压器、电力变压器等。按铁心形状主要有 E 型和 C 型铁
10、。变压器是电力系统正常运行关键设备之一，由于变压器的长时间高效率运行，故障事故总不可避免的产生。但其具有无可替代性，尤其是大型变压设备太过昂贵，没有办法经常更换，所以变压器的维护也很引起人们的高度重视。因此，对于变压器的异常状态运行和常见故障进行分析和经验总结，对于及时准确的把握故障原因，及时的采取处理方法确保设备的安全运行意义重大。对此，将变压器维护的方法进行全面的总结以及将新流行的方法用于实际十分重要。关键词：变压器 瓦斯保护 处理IIAnalysis and treatment of gas protection action of power transformerAbstract T
11、his paper expounds the transformer gas protection working principle, the protection range, gas protection action main original.Because gas motion signal processing strategies, to graphic identification and analysis of gas relay proposed transformer gas protection installation and delivery, to preven
12、t the transformer gas protection false action measures and treatment methods, and puts forward the anti accident measures.The analysis and prevention of the wrong action of the transformer gas protection.Transformer is mainly used for voltage stability; The voltage transformation; Isolation; Voltage
13、 transformation. Classification according to the use of, basically have single phase transformers, dry type transformer, box-type transformer, lightning protection of transformer, rectifier transformer, distribution transformer, power transformer, etc. According to the core shape is mainly E type an
14、d C type iron. Transformer is one of the normal operation of power system, key equipment, because of the long time of transformer running with high efficiency, always inevitably produce fault accident. But it has no alternative, especially large variable pressure equipment is too expensive, often ha
15、ve no way to change, so the maintenance of transformer is also has caused the great attention of people. Therefore, for the abnormal state of transformer operation and common fault analysis and experience summary, for timely and accurate grasp the cause of the problem, timely processing methods ensu
16、re the safety of the equipment operation is of great significance. To this, the transformer maintenance methods to conduct a comprehensive summary and the new popular method used in the actual is very important. Keywords:Transformer Gas Protection11.引言1.1 课题的背景及意义 电力变压器作为联系不同电压等级网络的设备，是电力系统中极其重要组成部分
17、，它在电力系统的发电，输电，配电等各个环节中被广泛使用。随着近些年来，电力系统规模的不断扩大，电压等级的提高，增加了很多大容量的变压器，因而它的安全运行与否，是整个电力系统能否连续稳定工作的关键，也是电力系统可靠工作的必要条件。而且电力变压器本身造价昂贵，一旦发生故障而遭到破坏，将给维修带来很大困难，造成大的经济损失。因此，必须根据变压器的容量和重要程度，并考虑到可能发生的各种故障类型和不正常运行状态，来装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。分析电力变压器的故障，可分为短路故障和不正常运行状态两种，而变压器的短路故障，又可按发生在变压器的内外部情况分为内部故障和外部故障。变压器的内部故障主要是
18、指各相绕组之间发生的相间短路、绕组的线匝之间发生的匝间短路、绕组或引出线通过外壳发生的接地短路故障等。变压器的外部故障主要是指外部绝缘套管和引出线上发生的相间短路和直接接地短路故障。根据上述故障类型和不正常运行状态，变压器应装设以下保护：(1)瓦斯保护对于变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作，同时也能反应绕组的开焊故障。(2)纵联差动保护或电流速断保护为反应变压器绕组和引出线的相间短路故障，中性点直接接地侧绕组和引出线的接地短路故障以及绕组匝间短路故障，应装设纵联差动保护或电流速断保护。保护动作后，跳开变压器各电源侧的断路器。(3)反应
19、外部相间短路的后备保护动作于变压器的外部故障和作为主保护的后备保护，根据变压器容量和应用情况，可分别采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护、阻抗保护。(4)反映外部接地短路的接地保护对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时，应装设零序电流保护。当电力网中部分变压器中性点接地运行，应根据具体情况，装设专有的保护装置，如零序过电压保护，中性点装放电间隙加零序电流保护等。(5)过负荷保护2对 0.4MVA 以上的变压器，当数台并列运行，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。过负荷保护接于一相电流上，并延时作
20、用于信号。(6)过励磁保护高电压侧电压为 500KV 及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。(7)非电量保护对变压器本体和有载调压部分的温度，油箱内压力升高以及冷却系统的故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。为实现上述保护内容的功能，适应当今大容量变压器应用的日益增多以及电力系统网络日益复杂化的趋势，并伴随着计算机技术的迅速发展，微机继电保护装置在高压电王中得到了广泛的应用，成为目前继电保护中最重要的保护形式。微机保护相比与传统的保护装置，具有更高的可靠性、快速性和灵敏度，可更大限度的保证电力系统和变压器的安全运行，减
21、少事故的损失。1.2 变压器故障保护发展现状追溯变压器保护的发展历史，以 1931 年 RECordway 提出比率差动的变压器保护标志着差动保护作为变压器主保护时代的到来。电流差动保护也以其原理简单、选择性好、可靠性高的特点在变压器保护中获得了极其成功的应用。但由此带来的技术难题是如何将变压器的励磁涌流与内部故障区分开来。变压器保护的发展史也自此成为一部变压器励磁涌流鉴别技术发展史。1941 年，CD Hayward 首次提出了利用谐波制动的差动保护，将谐波分析引入到变压器差动保护中，并逐渐成为国外研究励磁涌流制动方法的主要方法。1958 年，RLSharp 和 W.E.GlassBurn
22、提出了利用二次谐波鉴别变压器励磁涌流的方法，并在模拟式保护中加以实现，同时，还提出了差动加速的方案，以差动加速、比率差动、二次谐波制动来构成整个谐波制动式保护的主体，并一直延续至今。微机变压器保护的研究开始于 60 年代末 70 年代初。1969 年，Rockerfller首次提出数字式变压器保护的概念，揭开了数字式变压器保护研究的序幕，之后，O.P.Malik 和 Degens 对变压器保护的数字处理和数字滤波作出了研究：1972 年，Skyes 发表了计算机变压器谐波制动保护方案，使得微机室变压器保护的发展向实用化方向迈进。变压器保护在进入数字微机时代后，利用微机强大的运算和处理能力，新的
23、励磁涌流鉴别方法不断被提出，为励磁涌流的鉴别提供了新思路，沿着这个思路，波形比较法、波形对称法和积分性波形对称法相继被提出现在实3用的微机变压器保护中识别励磁涌流的方法也主要是：二次谐波闭锁、间断角闭锁、波形对称原理等。实践表明，在过去几十年间，上述原理基本上能达到继电保护要求。然而，随着电力系统以及变压器制造技术的日益发展，利用涌流特征的各种判据在实用中均遇到了一些无法协调的矛盾。 为了保障变压器安全、可靠地运行，电力工作者不断深入分析其运行特性，研究新原理，新方法提高变压器保护的性能，对其理论探讨与装置研制一直在不断进行。针对差动保护中的励磁涌流问题，国内外积极研究各种原理予以解决，如：二
24、次谐波制动、间断角、电压制动、磁通特性原理和等值电路法等。另外，将新兴学科和方法（如模糊集合论、专家系统、人工神经网络等）运用到变压器的保护中也是研究的热点之一。而随着计算机及网络技术的迅猛发展，高性能的微处理器芯片层出不穷，微机变压器保护装置的性能不断得到改善，整个微机保护系统正向傻瓜化,人工智能化,网络化，保护、控制、测量、数据通信一体化，标准化方向发展。1.3 变压器瓦斯保护1.3.1 瓦斯保护概述瓦斯保护是变压器内部故障的基本保护，它的主要器件是瓦斯继电器，安装的位置在油箱与油枕之间的联接管道中。当变压器油箱内部发生故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解，从而产生大量的
25、可燃性气体，这种可燃性气体统称为瓦斯气体。故障程度越严重，产生的瓦斯气体越多，流速越快，气流中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产生的热气流和热油流实施保护动作。在瓦斯保护装置中，反应这些特性的基本器件是瓦斯继电器。在变压器正常工作时，瓦斯继电器的容器内一般是充满变压器油的，它的两对灵敏水银触点是断开的。如果变压器内部出现轻微故障，此时上面一对水银触点闭合，接通信号回路，发出报警信号，即继电器轻瓦斯动作。如果变压器内部发生严重故障，使下面一对水银触点闭合，接通跳闸回路，切断与变压器连接的所有电源，从而起到保护变压器的作用，即继电器中瓦斯保护。1.3.2 瓦斯保护的
26、控制变压器在充油或新注入油后，应当经常打开瓦斯继电器内的放气阀门，防止油中的空气在变压器带负载受热上升。当空气进入继电器时，可能使瓦斯继电器动作。为了防止断路器或信号的误动作，可以利用压板，将瓦斯保护切换至作用信号，直至不再存在空溢出为止。瓦斯继电器的接点，是由于油的流动4或气流的冲击而闭合。因此，接点的闭合有冲击性，为了使接点发出的脉冲有足够时间使断路器跳开，出口中间继电器应有自保持回路。1.4 本文主要工作本文阐述了变压器瓦斯保护的工作原理、保护范围 ，瓦斯保护动作主要原因，瓦斯动作信号处理对策，继电器气体的鉴别与色谱分析提出了变压器瓦斯保护的安装与投放，防止变压器瓦斯保护误动作的措施及处
27、理方法，并提出了反事故措施。2.变压器瓦斯保护2.1 变压器工作原理图2-1 变压器工作原理图如图 2-1 所示，当一个交流电压 U1 接到初级绕组的线圈时，由于交流电的强度和极性是不停的正、负交替变化，因此初级绕组的线圈所产生的磁力线数目也不停改变。由于磁场强度的不断变化，促使缠绕在同一贴欣赏的另一端线圈产生感应电动势 U2.变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯(或磁芯)中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压( 或电流 )。变压器由铁芯 (或磁芯) 和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。理想变压器：不计一次、二次绕组的电阻和铁耗，其间耦合系数 K=1 的变压器称之为理想变压器。描述理想变压器的电动势平衡方程式为 e1(t)=-N1d/dt e2(t)=-N2d/dt 若一次、二次绕组的电压、电动势的瞬时值均按正弦规律变化，则有不计铁芯损失，根据能量守恒原理可得，由此得出一次、二次绕组电压和电流有效值的关系，令K=N1/N2，称为匝比(亦称电压比 )，U1/U2=N1/N2，即对同一变压器的任意两
