【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓器上加裝有專(zhuān)用的散熱裝置，作為變壓器的冷卻器。大型電力變壓器均為三相變壓器或由三個(gè)單相變壓器組成的三相變壓器。將變壓器同側(cè)的三個(gè)繞組按一定的方式連接起來(lái)，組成某一接線組別的三相變壓器。雙卷電力變壓器的接線組別主要有：Y0/Y、YN/△、△/△、及△/△－△。理論分析表明，接線組別為Y0/Y壓器，運(yùn)行時(shí)某側(cè)電壓波形要發(fā)生畸變，從而使變壓器的損耗增加，進(jìn)而使變壓器過(guò)熱。因此，為避免油箱壁局部過(guò)熱，三相鐵芯變壓器按Y/Y聯(lián)接的方式，只適用于容量為1800KVA以下的小容量變壓器。而超高壓大容量的變壓器均采用Y0/△的接線組別。在超高壓電力系統(tǒng)中，Y0/△接線的變壓器，呈Y形聯(lián)接的繞組為高壓側(cè)繞組，而呈△形聯(lián)接的繞組為低壓側(cè)繞組，前者接大電流系統(tǒng)（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)），后者接小電流系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)）。在實(shí)際運(yùn)行的變壓器中，在Y0/△接線的變壓器的接線組別中，以Y0/△11為最多，Y0/△1及Y0/△5的也有。Y0/△11接線組別的含意是：（a）變壓器高壓繞組接成Y型，且中性點(diǎn)接地，而低壓側(cè)繞組接成△；（b）低壓側(cè)的線電壓（相間電壓）或線電流分別滯后高壓側(cè)對(duì)應(yīng)相線電壓或線電流3300。3300相當(dāng)于時(shí)鐘的11點(diǎn)鐘，故又稱(chēng)11點(diǎn)接線方式。同理，Y/△－1接線組別，則表示△側(cè)的線電流或線電壓分別滯后Y側(cè)對(duì)應(yīng)相線電流或線電壓300。相當(dāng)時(shí)鐘的1點(diǎn)，分別稱(chēng)之為1點(diǎn)接線。在電機(jī)學(xué)中，對(duì)變壓器各繞組之間相對(duì)極性的表示法，通常用減極性表示法。Y0/△1Y0/△1接線組別變壓器各繞組接線，相對(duì)極性及兩側(cè)電流的向量關(guān)系，分別如圖所示。（a）接線方式 （b)　接線方式 (b)　向量圖　　　　　　　　　　　　　(b)　向量圖　圖1 Y0/△11變壓器繞組接線方式　　　 圖2　 Y0/△1變壓器組接線方式及及兩側(cè)電流向量圖　　　　　　　　　　　　兩側(cè)電流向量圖在上述各圖中：、－變壓器高壓側(cè)三相電流；　　　　　、－變壓器低壓側(cè)三相電流；＊ －各繞組之間的相對(duì)極性。由圖可以看出：Y0/△11接線的變壓器，低壓側(cè)三相電流、分別滯后高壓側(cè)三相電流、3300； Y0/△1接線的變壓器低壓側(cè)三相電流、分別滯后高壓側(cè)三相電流、300； 2　變壓器的故障及不正常運(yùn)行方式若以故障點(diǎn)的位置對(duì)故障分類(lèi)，變壓器的故障，有油箱內(nèi)的故障和油箱外的故障。（1）油箱內(nèi)部的故障變壓器油箱內(nèi)的故障，主要有各側(cè)的相間短路，大電流系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路及同相部分繞組之間的匝間短路。（2）油箱外的故障變壓器油箱外的故障，系指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的故障。主要有相間短路（兩相短路及三相短路）故障，大電流側(cè)的接地故障、低壓側(cè)的接地故障。大型超高壓變壓器的不正常運(yùn)行方式主要有：由于系統(tǒng)故障或其他原因引起的過(guò)負(fù)荷，由于系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過(guò)激磁，不接地運(yùn)行變壓器中性點(diǎn)電位升高，變壓器油箱油位異常，變壓器溫度過(guò)高及冷卻器全停等?！∽儔浩鞅Ｗo(hù)的配置變壓器短路故障時(shí)，將產(chǎn)生很大的短路電流。很大的短路電流將使變壓器嚴(yán)重過(guò)熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。另外短路電流產(chǎn)生電動(dòng)力，可能造成變壓器本體變形而損壞。變壓器的異常運(yùn)行也會(huì)危及變壓器的安全，如果不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)及處理，會(huì)造成變壓器故障及損壞變壓器。為確保變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，當(dāng)變壓器發(fā)生短路故障時(shí)，應(yīng)盡快切除變壓器；而當(dāng)變壓器出現(xiàn)不正常運(yùn)行方式時(shí)，應(yīng)盡快發(fā)出告警信號(hào)及進(jìn)行相應(yīng)的處理。為此，對(duì)變壓器配置整套完善的保護(hù)裝置是必要的。（1）　短路故障的主保護(hù)變壓器本體故障的主保護(hù)，主要有縱差保護(hù)、重瓦斯保護(hù)、壓力釋放保護(hù)等非電量保護(hù)。另外，根據(jù)變壓器的容量、電壓等級(jí)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可配置零差保護(hù)或分側(cè)差動(dòng)保護(hù)。（2）短路故障的后備保護(hù)目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護(hù)種類(lèi)主要有：復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)；零序過(guò)電流或零序方向過(guò)電流保護(hù)；負(fù)序過(guò)電流或負(fù)序方向過(guò)電流保護(hù)；復(fù)壓閉鎖功率方向保護(hù)；低阻抗保護(hù)等。（3）異常運(yùn)行保護(hù)變壓器異常運(yùn)行保護(hù)主要有：過(guò)負(fù)荷保護(hù)，過(guò)激保護(hù)，變壓器中性點(diǎn)間隙保護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，溫度、油位保護(hù)及冷卻器全停保護(hù)等。3　變壓器縱差保護(hù)　變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理及接線與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線差動(dòng)保護(hù)（縱差保護(hù)）相同，變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理也是基于克希荷夫第一定律（變壓器作為電力系統(tǒng)的一元件，不滿(mǎn)足克希荷夫第一定律，而是一能量守恒元件），即式中：－變壓器各側(cè)電流的向量和。公式代表的物理意義是：變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時(shí)，縱差保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，若忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒(méi)有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器。在以前的模擬式保護(hù)中，變壓器縱差保護(hù)的原理接線如圖所示。圖　變壓器縱差保護(hù)原理接線圖在圖中：LHLH2－分別為變壓器兩側(cè)的差動(dòng)TA；　　　　　　　JA、JB、JC－分別為A、B、C三相的三個(gè)分相差動(dòng)繼電器?？梢钥闯觯簣D為接線組別為Y0/△11變壓器的分相差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖。該接線圖也適用于微機(jī)型變壓器差動(dòng)保護(hù)。圖中相對(duì)極性的標(biāo)號(hào)＊采用減極性標(biāo)示法。實(shí)現(xiàn)發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)比較容易。這是因?yàn)檫@些主設(shè)備在正常工況下或外部故障時(shí)其流進(jìn)電流等于流出電流，能滿(mǎn)足的條件。而變壓器卻不同。變壓器在正常運(yùn)行、外部故障、變壓器空投及外部故障切除后的暫態(tài)過(guò)程中，其流入電流與流出電流分別相差較大或很大。為此，要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差保護(hù)，需要解決幾個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。（1）變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同變壓器正常運(yùn)行時(shí)，若不計(jì)傳輸損耗，則流入功率應(yīng)等于流出功率。但由于兩側(cè)的電壓不同，其兩側(cè)的電流不會(huì)相同。超高壓、大容量變壓器的接線方式，均采用Y0/△方式。因此，流入變壓器電流與流出變壓器電流的相位不可能相同。當(dāng)接線組別為Y0/△11（或Y0/△1）時(shí)，變壓器兩側(cè)電流的相位相差300。（根據(jù)負(fù)荷情況，變壓器為三圈變壓器時(shí)，相角可能不同，但電壓始終滿(mǎn)足上條件）流入變壓器的電流大小和相位與流出電流大小和相位不同，則就不可能等于零或很小。（2）不平衡電流大與發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)及母線的縱差保護(hù)相比，即使不考慮正常運(yùn)行時(shí)某種工況下變壓器兩側(cè)電流大小與相位的不同，在正常運(yùn)行時(shí)，變壓器縱差保護(hù)兩側(cè)的不平衡電流也大。其原因是：216。 變壓器有勵(lì)磁電流變壓器鐵芯中的主磁通是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的，而勵(lì)磁電流只流過(guò)電源側(cè)，在實(shí)現(xiàn)的縱差保護(hù)中將產(chǎn)生不平衡電流。勵(lì)磁電流的大小和波形，受磁路飽和、磁滯及渦流的影響，并由變壓器鐵芯材料及鐵芯的幾何尺寸決定，一般為變壓器額定電流的3%～8%。大型變壓器的勵(lì)磁電流相對(duì)較小。216。 變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓為滿(mǎn)足電力系統(tǒng)及用戶(hù)對(duì)電壓質(zhì)量的要求，在運(yùn)行中，根據(jù)系統(tǒng)的運(yùn)行方式及負(fù)荷工況，要不斷改變變壓器的分接頭。變壓器分接頭的改變，相當(dāng)于變壓器兩側(cè)之間的變比發(fā)生了變化，將使兩側(cè)之間電流的差值發(fā)生了變化，從而增大了其縱差保護(hù)中的不平衡電流。根據(jù)運(yùn)行實(shí)際情況，變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓范圍一般為177。5%。因此，由于帶負(fù)荷調(diào)壓，在縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流可達(dá)5%的變壓器額定電流。216。 兩側(cè)差動(dòng)TA的變比與計(jì)算變比不同變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA的名牌變比，與實(shí)際計(jì)算值不同，將在縱差保護(hù)產(chǎn)生不平衡電流。另外，兩側(cè)TA的型號(hào)及變比不一，也將使差動(dòng)保護(hù)中的不平衡電流增大。由于兩側(cè)TA變比誤差在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的不平衡電流可取6%。216。 兩側(cè)差動(dòng)TA型號(hào)、變比及二次負(fù)載不同與發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)不同，變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA的變比不同、型號(hào)不同；由各側(cè)TA端子箱引至保護(hù)盤(pán)TA二次電纜的長(zhǎng)度相差很大，即各側(cè)差動(dòng)TA的二次負(fù)載相差較大。差動(dòng)TA型號(hào)及變比不同，其暫態(tài)特性就不同；差動(dòng)TA二次負(fù)載不同，二次回路的暫態(tài)過(guò)程就不同。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過(guò)程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。216。 空投變壓器的勵(lì)磁涌流空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流的大小，與變壓器結(jié)構(gòu)有關(guān)，與合閘前變壓器鐵芯中剩磁的大小及方向有關(guān)，與合閘角有關(guān)；此外，尚與變壓器的容量、距大電源的距離（即變壓器與電源之間的聯(lián)系阻抗）有關(guān)。多次測(cè)量表明：空投變壓器時(shí)的勵(lì)磁涌流通常為其額定電流的2～6倍，最大可達(dá)8倍以上。由于勵(lì)磁涌流只由充電側(cè)流入變壓器，對(duì)變壓器縱差保護(hù)而言是一很大的不平衡電流。216。 變壓器過(guò)激磁在運(yùn)行中，由于電源電壓的升高或頻率的降低，可能使變壓器過(guò)激磁。變壓器過(guò)激磁后，其勵(lì)磁電流大大增加。使變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流大大增加。216。 大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時(shí)變壓器的零序電流當(dāng)變壓器高壓側(cè)（大電流系統(tǒng)側(cè)）發(fā)生接地故障時(shí)，流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此，對(duì)于變壓器縱差保護(hù)而言，上述零序電流為一很大的不平衡電流。實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)，要解決的技術(shù)問(wèn)題主要有：在正常工況下，使差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的相位相同或相反；在正常工況下，使由變壓器各側(cè)TA二次流入差動(dòng)保護(hù)的電流產(chǎn)生的效果相同，即是等效的；空投變壓器時(shí)不會(huì)誤動(dòng)，即差動(dòng)保護(hù)能可靠躲過(guò)勵(lì)磁涌流；大電流側(cè)系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生接地故障時(shí)保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)；能可靠躲過(guò)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)不平衡電流。呈Y/△接線的變壓器，兩側(cè)電流的相位不同，若不采取措施，要滿(mǎn)足各側(cè)電流的向量和等于零，即，根本不可能。因此，要使正常工況下差動(dòng)保護(hù)各側(cè)的電流向量和為零，首先應(yīng)將某一側(cè)差動(dòng)TA二次電流進(jìn)行移相。在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中，對(duì)某側(cè)電流的移相方式有兩類(lèi)共4種。兩類(lèi)是：通過(guò)改變差動(dòng)TA接線方式移相（即由硬件移相）；由計(jì)算機(jī)軟件移相。4種是：改變某側(cè)差動(dòng)TA接線方式移相；采用輔TA移相；由軟件在差動(dòng)元件高壓側(cè)移相；由軟件在差元件低壓側(cè)移相。216。 用軟件對(duì)高壓側(cè)電流移相運(yùn)行實(shí)踐表明：通過(guò)改變變壓器高壓側(cè)差動(dòng)TA接線方式對(duì)電流進(jìn)行移相的方法，有許多優(yōu)點(diǎn)，但也有缺點(diǎn)。其主要缺點(diǎn)是：第一次投運(yùn)的變壓器，若某相差動(dòng)TA的極性接錯(cuò)，分析及處理相對(duì)較麻煩。另外，實(shí)現(xiàn)差動(dòng)元件的TA斷線閉鎖也比較困難。在微機(jī)型保護(hù)裝置，通過(guò)計(jì)算軟件對(duì)變壓器縱差保護(hù)某側(cè)電流的移相方式已被廣泛采用。對(duì)于Y/△接線的變壓器，當(dāng)用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)某側(cè)電流移相時(shí)，差動(dòng)TA的接線均采用Y/Y。用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)變壓器高壓差動(dòng)TA二次電流的移相方式，是采用計(jì)算差動(dòng)TA二次兩相電流差的方式。分析表明，這種移相方式與采用改變TA接線進(jìn)行移相的方式是完全等效的。這是因?yàn)槿形接線TA二次兩相電流之差與將Y形接線TA改成△形接線后取一相的輸出電流是等效的。應(yīng)當(dāng)注意的是：用軟件實(shí)現(xiàn)移相時(shí)，究竟取哪兩相TA二次電流之差？這應(yīng)由變壓器的接線組別決定。當(dāng)變壓器的接線組別為Y0/△11時(shí)，在Y側(cè)流入A、B、C三個(gè)差動(dòng)元件的計(jì)算電流，應(yīng)分別取、（、－差動(dòng)TA二次三相電流）。當(dāng)變壓器的接線組別為Y0/△1時(shí)，在Y側(cè)三個(gè)差動(dòng)元件的計(jì)算電流應(yīng)分別為、及。 216。 用軟件在低壓側(cè)移相方式就兩側(cè)差動(dòng)TA的接線方式而言，用軟件在低壓側(cè)移相方式與用軟件在高壓側(cè)移相方式相同，差動(dòng)TA的接線均為Y/Y。在變壓器低壓側(cè)，將差動(dòng)TA二次各相電流移相的角度，也由變壓器的接線組別決定。當(dāng)變壓器接線組別為Y/△11時(shí)，則應(yīng)將低壓側(cè)差動(dòng)TA二次三相電流以次向滯后方向移動(dòng)300；當(dāng)變壓器接線組別為Y/△1時(shí)，則將低壓側(cè)差動(dòng)TA二次三相電流分別向超前方向移動(dòng)300。 216。 消除零序電流進(jìn)入差動(dòng)元件的措施對(duì)于Y0/△接線的變壓器，當(dāng)高壓側(cè)線路上發(fā)生接地故障時(shí)，（對(duì)縱差保護(hù)而言是區(qū)外故障），有零序電流流過(guò)高壓側(cè)，而由于低壓側(cè)繞組為△聯(lián)接，在變壓器的低壓側(cè)無(wú)零序電流輸出。這樣，若不采取相應(yīng)的措施，在變壓器高壓側(cè)系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，縱差保護(hù)可能誤動(dòng)而切除變壓器。當(dāng)變壓器高壓側(cè)發(fā)生接地故障時(shí)，為使變壓器縱差保護(hù)不誤動(dòng)，應(yīng)對(duì)裝置采取措施而使零序電流不進(jìn)入差動(dòng)元件。對(duì)于差動(dòng)TA接成△/Y及用軟件在高壓側(cè)移相的變壓器縱差保護(hù)，由于從高壓側(cè)通入各相差動(dòng)元件的電流分別為兩相電流之差，已將零序電流濾去，故沒(méi)必要再采取其他措施。對(duì)于用軟件在低壓側(cè)進(jìn)行移相的變壓器縱差保護(hù)，在高壓側(cè)流入各相差動(dòng)元件的電流應(yīng)分別為，因?yàn)闉榱阈螂娏鳎试诟邏簜?cè)系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時(shí)，不會(huì)有零序電流進(jìn)入各相差動(dòng)元件。若變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流不同，則從兩側(cè)流入各相差動(dòng)元件的電流大小亦不相同，從而無(wú)法滿(mǎn)足。在實(shí)現(xiàn)變壓器縱差保護(hù)時(shí)，采用“作用等效”的概念。即使兩個(gè)不相等的電流產(chǎn)生作用（對(duì)差動(dòng)元件）的大小相同。在電磁型變壓器縱差保護(hù)裝置中（BCH型繼電器），采用“安匝數(shù)”相同原理；而在模擬式保護(hù)裝置（晶體管保護(hù)及集成電路保護(hù)）中，將差動(dòng)兩側(cè)大小不同的兩個(gè)電流通過(guò)變換器（例如KH變換器）變換成兩個(gè)完全相等的電壓。在微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置中，引用了一個(gè)將兩個(gè)大小不等的電流折算成作用完全相同電流的折算系數(shù)，將該系數(shù)稱(chēng)作為平衡系數(shù)。根據(jù)變壓器的容量，接線組別、各側(cè)電壓及各側(cè)差動(dòng)TA的變比，可以計(jì)算出差動(dòng)兩側(cè)之間的平衡系數(shù)。設(shè)變壓器的容量為Se，接線組別為Y0/△11兩側(cè)的電壓分別為UY及U△，兩側(cè)差動(dòng)TA的變比分別為及，若以變壓器△側(cè)為基準(zhǔn)側(cè)，計(jì)算出差動(dòng)元件兩側(cè)之間的平衡系數(shù)K。（I）差動(dòng)TA接線為△/Y（用改變差動(dòng)TA接線方式移相）變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流及分別為　　　　要使，則平衡系數(shù)　　　　　　……………………………………………………（1115）（II）差動(dòng)TA接線為Y/Y，由軟件在高壓側(cè)移相差動(dòng)兩側(cè)TA二次電流分別為　　、每相差動(dòng)元件兩側(cè)的計(jì)算電流高壓側(cè)：兩相電流之差低壓側(cè)：故平衡系數(shù)　　　　　　　……………………………………………………（1116）可以看出：式（1115）與式（1116）完全相同。由上所述，可以得出如下的結(jié)論：對(duì)于Y0/△接線的變壓器，用改變TA接線方