电力变压器保护培训课件

电力变压器保护培训课件第一章电力变压器基础知识概述电力变压器的重要性电网中枢设备电压转换核心系统稳定保障变压器是连接不同电压等级电网的关键枢通过电磁感应原理实现电压的升降变换，满变压器运行状态直接影响电网安全稳定一纽，实现电能的高效传输与分配在发电足远距离输电和用户端用电的不同电压需旦发生故障，可能导致大面积停电，造成严厂、变电站和配电系统中发挥着不可替代的求，降低线路损耗重经济损失和社会影响作用变压器的结构与工作原理主要结构组成工作原理铁芯由硅钢片叠压而成，提供磁路通道，减少涡流损耗变压器基于电磁感应定律工作当一次绕组通入交流电时，在铁芯中产生交变磁通，该磁通穿过二次绕组，在二次侧感应出电动势绕组分为一次绕组和二次绕组，采用铜线或铝线绕制绝缘系统包括油浸绝缘、固体绝缘材料，保障电气安全根据匝数比关系U_1/U_2=N_1/N_2，实现电压变换匝数多的为油箱与冷却系统容纳变压器油，进行散热和绝缘高压侧，匝数少的为低压侧套管与分接开关实现电气连接和电压调节变压器分类与参数油浸式变压器干式变压器采用变压器油作为绝缘和冷却介质，散热性能好，适用于大容量、高采用空气或树脂绝缘，无油污染风险，防火性能优越常用于室内、电压场合应用最为广泛，占变压器总量的80%以上高层建筑等对防火要求高的场所主要技术参数额定容量电压等级冷却方式单位为kVA或MVA，表示变压器的功率容分为10kV、35kV、110kV、220kV、量，常见规格从几十kVA到数百MVA不等500kV等级别，对应不同的电网层级变压器内部结构详解变压器运行环境与维护要点0102运行温度监测负载特性管理变压器正常运行温度应控制在规定范围内油浸式变压器顶层油温一般不应根据负载曲线合理安排运行方式，避免长期过载可适当利用变压器的超过95℃，绕组热点温度不超过98℃温度过高会加速绝缘老化，缩短过载能力，但需符合国家标准要求，并加强监测使用寿命0304定期巡视检查预防性维护每日巡视检查油位、油色、温度、声音是否正常检查套管清洁度、有无定期进行绝缘电阻测试、油样分析、局部放电检测等预防性试验及时发裂纹放电痕迹观察冷却系统运行状态，确保散热良好现潜在缺陷，制定检修计划，避免故障突发第二章变压器保护原理与装置继电保护是保障变压器安全运行的生命线通过配置多种保护装置,实现对各类故障的快速准确识别和切除本章将深入讲解变压器继电保护的基本原理、保护配置方案及技术标准,帮助学员建立完整的保护体系认知继电保护的意义快速故障检测自动隔离故障保障系统安全继电保护装置能在毫秒级时间内检测到变压器一旦检测到故障,保护装置立即发出跳闸命令,通过选择性保护配置,实现故障隔离最小化,保内部故障,为及时切除故障争取宝贵时间切断故障设备,防止故障扩大蔓延到整个电障电网其他部分继续正常运行,维护供电可靠网性保护装置的核心作用50ms

99.9%•缩短故障持续时间,减少设备损坏程度•防止人身触电事故和火灾等次生灾害故障切除时间保护可靠性•降低经济损失,保障社会生产生活正常进行现代继电保护装置的动作速度高质量保护装置的正确动作率•为事故分析提供数据支持,指导设备改进变压器常见故障类型绕组短路故障绕组接地故障铁芯故障绕组匝间或相间短路是最危险的内部故障绕组对外壳或铁芯发生接地,可能引起接地电铁芯多点接地、硅钢片绝缘损坏会导致涡流由于短路电流极大,会产生巨大的电动力和热流过大,损坏绝缘和铁芯单相接地故障较为增大,引起局部过热铁芯故障往往发展缓效应,迅速损坏绕组常见原因包括绝缘老常见,需要零序保护及时检测慢,但长期运行会导致严重后果化、机械损伤、过电压冲击等过载与过热油质劣化套管故障长期过负荷运行导致温升超标,加速绝缘老变压器油受潮、氧化、污染会导致绝缘性能套管污闪、破裂、密封不良会引起对地放电化冷却系统故障也会造成散热不良,引起下降油中溶解气体分析可以及早发现潜伏或进水受潮外部环境恶劣地区尤需注意套过热需要通过温度监测和负荷保护及时预性故障,是重要的状态监测手段管的清洁和检查警变压器差动保护原理差动保护工作原理差动保护配置差动保护基于基尔霍夫电流定律,比较变压器各侧电流正常运行或外部故障时,流入和流出差动保护是变压器的主保护,所有重要变压器都应配置保护装置安装在变压器的电流相等考虑变比后,差动电流接近零变压器各侧,通过电流互感器采集电流信号当变压器内部发生故障时,电流平衡被破坏,产生显著的差动电流保护装置检测到差动电流超过整定值后,立即发出跳闸命令其中I₁、I₂为归算到同一侧的各侧电流,I_{set}为差动保护整定值差动保护特点需要注意的问题选择性好仅反应保护区内故障,不受外部故障影响灵敏度高能检测到轻微的内部故障•励磁涌流的识别与闭锁动作快速故障后数十毫秒内即可动作•电流互感器的配置与校验不需延时作为主保护无需考虑配合时间•不同变比下的电流折算•比率制动特性的合理整定瓦斯保护气体继电器瓦斯保护原理轻瓦斯与重瓦斯瓦斯保护又称气体继电器保护,安装在油浸式变压器油箱与油枕之间的连通轻瓦斯气体缓慢积聚达到一定量,触发告警信号,提示存在轻微故障或异管道上当变压器内部发生故障时,绝缘材料受热分解产生气体,气体上升常重瓦斯严重故障产生大量气体或油流冲击,直接触发跳闸,切除变压进入继电器器保护范围动作特性•绕组匝间短路•轻瓦斯气体容积达80-150cm³时动作•铁芯局部过热•重瓦斯油流速度达

0.6-

1.5m/s时动作•油面降低•动作时间轻瓦斯数秒,重瓦斯

0.1-

0.2秒•绝缘击穿放电•可通过气体分析判断故障性质•分接开关接触不良瓦斯保护是油浸式变压器特有的主保护,简单可靠,能反应差动保护无法检测的某些内部故障过流与过负荷保护过电流保护复合电压闭锁作为后备保护,当差动保护拒动或外部故障切除失败时动作采用定时限或反为提高灵敏度,过流保护常配合低电压或负序电压元件只有在电压异常同时时限特性,需与其他保护配合整定延时整定电流通常取

1.2-

1.5倍额定电电流超标时才动作,避免负荷电流冲击引起误动流123过负荷保护监视变压器负载电流,防止长期过载通常只发出告警信号,不直接跳闸,给运行人员调整负载的时间整定值取

1.05-

1.1倍额定电流温度监测与智能保护现代变压器广泛采用温度监测系统,包括顶层油温计、绕组温度计等结合负荷电流,可以更准确地评估变压器热状态,实现智能过负荷保护95°C105°C120%油温告警油温跳闸允许过载顶层油温超过此值发出告警顶层油温达到危险值时跳闸短时允许的最大过载倍数接地保护与零序电流保护零序电流保护原理接地保护类型在中性点直接接地系统中,单相接地故障会产生零序电流通过检测变压器中性点间隙零序保护或各相电流之和,可以灵敏地检测接地故障针对变压器中性点经间隙接地的情况,检测间隙放电产生的零序电流零序电流计算公式间隙接地保护利用间隙放电时的电压或电流信号,快速切除接地故障正常运行时,三相电流对称,零序电流为零发生单相接地时,零序电流显著增大中性点过电压保护保护配置原则监测中性点对地电压,防止谐振过电压或单相接地引起的中性点电压升高•110kV及以上变压器应配置零序保护•分段整定,实现选择性配合•Ⅰ段无延时,保护变压器本体•Ⅱ段带延时,作为后备保护对于小电流接地系统中性点不接地或经消弧线圈接地,采用绝缘监测装置和小电流接地选线装置,实现接地故障的检测和定位保护装置配置与整定原则DL/T317-20251国家电网继电保护及安全自动装置标准化设计规范DL/T559-20182220kV~750kV电网继电保护装置运行整定规程DL/T584-201733kV~110kV电网继电保护装置运行整定规程GB50062-20084电力装置的继电保护和自动装置设计规范保护配置的基本原则可靠性选择性灵敏性故障时应可靠动作,正常及外部故障时不误动采用能有选择地切除故障元件,保证非故障部分继续运行在保护范围内发生故障时能灵敏反应灵敏度系数双重化配置,提高可靠性通过合理配合保护范围和动作时间实现一般要求大于

1.5整定计算考虑因素•变压器容量、电压等级、连接组别•短路电流计算与电流互感器变比选择•保护装置特性与动作方程•与相邻设备保护的配合关系•系统运行方式变化的影响典型变压器保护配置方案上图展示了110kV变压器典型的保护配置方案主保护包括差动保护和瓦斯保护,后备保护包括过流保护、零序保护等各保护相互配合,构成完整的保护体系接线清晰标注了电流互感器、电压互感器的配置位置及保护装置的连接关系第三章变压器保护实操与案例分析理论知识需要在实践中得到检验和巩固本章将通过实操演练和真实案例分析,帮助学员掌握保护装置的测试调试方法、巡检维护要点以及故障处理技能,培养解决实际问题的能力继电保护装置测试与调试单体功能测试测试前准备使用继电保护测试仪,模拟各种故障状态,验证保护动作特性测试差动保护的查阅设备技术资料和保护定值单,准备测试仪器仪表确认设备停电,办理工作比率制动特性、过流保护的时间特性、零序保护的灵敏度等票,做好安全措施检查接线正确性,测量绝缘电阻联合传动试验参数整定录入进行全回路传动试验,检验保护装置、断路器、隔离开关等设备的联动关系根据整定计算结果,通过装置人机界面或后台机录入保护定值核对定值正确模拟故障触发保护,观察断路器是否正确跳闸,信号是否正常上送性,打印定值单并签字确认重要定值需要双人复核现场调试技巧与注意事项•测试时应断开跳闸出口压板,防止误跳闸•保存测试数据,建立设备档案•注意电流回路不能开路,电压回路不能短路•试验后恢复所有压板和定值•记录装置软件版本和参数配置•与运行人员办理设备移交手续变压器保护巡检要点油位与油色检查温度监测观察油位计指示是否在正常范围内,检查油色是否清澈透明油色发暗或浑记录顶层油温、绕组温度,与历史数据对比温度异常升高可能是过负荷、浊提示油质劣化,需要取样化验注意不同温度下油位的正常变化范围冷却系统故障或内部故障的征兆夏季高温时段应增加巡视频次声音异常判断渗漏油检查正常运行时变压器应发出均匀的嗡嗡声异常声音包括爆裂声绝缘击检查焊缝、法兰、阀门等部位是否渗漏油轻微渗漏应做标记跟踪,严重渗穿、沸腾声局部过热、放电声套管或引线放电发现异常应立即汇漏需要停电处理渗漏导致油位降低,影响绝缘和散热报继电保护装置巡视内容装置运行指示动作记录分析压板与开关位置检查保护装置电源指示灯、运行指示灯是否查看保护动作记录,分析动作原因是否正确核对保护压板、出口压板、连接片等位置是正常查看液晶显示屏有无告警信息,记录装若有误动或拒动,应及时查找原因,完善保护否与运行方式相符检查端子排接线是否牢置运行状态配置下载故障录波数据供后续分析固,有无松动、发热现象典型故障案例分享案例:某35kV变压器绕组短路事故事故经过变压器在高温重载运行期间,负载率达到92%14:30分,监控系统报警,差动保护和重瓦斯保护同时动作,35kV和10kV侧断路器跳闸,变压器退出运行现场检查发现变压器本体温度异常偏高,有轻微烧焦气味油位正常,但油色明显变深瓦斯继电器内收集到可燃气体,经色谱分析,乙炔含量严重超标,确认为绕组短路故障故障概况时间2023年7月15日14:30地点某工业园区35kV变电站设备主变压器,型号S11-M-6300/35,容量

6.3MVA天气晴,气温38℃故障原因分析经验教训事后吊罩检查发现高压绕组B相存在匝间短路点长期高温运行导致绝缘老化,应加强高温季节负载管理,避免长期重载定期进行油样色谱分析,及时发现潜加上短时过负荷,绝缘强度下降,最终在电磁力作用下击穿伏性故障重视温度监测,温升异常应降负荷运行123保护动作正确性差动保护和瓦斯保护均正确动作,动作时间小于50ms,及时切除故障保护定值整定合理,灵敏度满足要求,避免了事故扩大此次事故中保护装置及时正确动作,有效隔离了故障,保障了人身和电网安全,体现了继电保护的重要作用事故处理与应急措施故障识别与报告发现变压器故障后,立即切除故障设备,防止事故扩大记录保护动作情况、故障现象,及时向调度和上级报告启动应急预案,通知相关人员到场处理现场隔离与警戒拉开故障变压器各侧隔离开关,确认设备停电验电接地,设置安全围栏和警示标识防止无关人员进入现场,确保人身安全故障检查与分析详细检查变压器外观,记录异常现象收集保护装置动作信息和故障录波数据必要时进行绝缘测试、油样分析等试验,查找故障原因修复与恢复送电根据故障性质制定检修方案轻微故障现场处理后可恢复运行,严重故障需要更换设备或返厂大修恢复前应进行全面试验,确认合格后送电触电与火灾应急处理触电事故处理变压器火灾处理

1.立即切断电源或使用绝缘工具使触电者脱离电源

1.迅速切断电源,启动消防系统

2.将触电者移至通风良好处,检查呼吸心跳

2.使用干粉或二氧化碳灭火器,禁用水灭火

3.必要时立即进行心肺复苏,同时拨打120急救

3.疏散周围人员,防止爆炸伤人

4.注意救援者自身安全,穿戴绝缘防护用品

4.通知消防部门,协助专业灭火变压器维护与检修规范依据《电力变压器检修导则》DL/T573-20210102状态评估检修周期确定基于在线监测数据、试验结果和运行状况,评估变压器健康状态,划分为正常、注正常状态设备可延长检修周期,异常严重设备应缩短周期或安排专项检修根据状意、异常、严重四个等级,制定相应检修策略态评估结果和设备重要性,科学制定检修计划0304检修项目实施检修验收包括绝缘电阻测试、介质损耗测量、绕组直流电阻测量、变比测试、油样色谱分所有试验项目合格后方可投运检修记录归档,更新设备台账,录入状态评估系统,析、局部放电检测等预防性试验项目为下次检修提供依据关键预防性试验项目油样色谱分析绝缘试验绕组直流电阻检测油中溶解气体成分和含量,及早发现热性故包括绝缘电阻、吸收比、极化指数测量,以及介检测绕组匝间短路、断线、接触不良等缺陷各障和电性故障H₂、CH₄、C₂H₄、C₂H₂质损耗因数tanδ测试评估绝缘系统整体状况相电阻不平衡率超过2%或与历史数据差异明显等特征气体超标提示存在隐患和老化程度应查找原因新技术在变压器保护中的应用数字化保护装置在线监测系统智能诊断技术采用微处理器和数字信号处理技术,保护功能更加完善,实时监测变压器油温、绕组温度、油中气体、局部放利用人工智能算法分析监测数据,识别故障模式,预测设动作精度更高具有自诊断、自适应、故障录波等智电等参数数据自动上传至监控平台,实现24小时不间备健康状态基于大数据和机器学习,不断优化诊断模能功能支持多种通信协议,易于组网和远程控制断监视异常时自动告警,支持专家诊断分析型,提高故障预测准确率远程运维平台技术发展趋势集成多站多设备数据,实现集中监控和管理专家可远程访问现场数据,提供诊断意•从定期维护向状态检修转变见和技术支持移动端应用方便运维人员随时随地掌握设备状态•从单一保护向综合保护发展•从离线试验向在线监测升级•从人工判断向智能诊断进化•5G、物联网、云计算等技术深度融合继电保护设备标准化设计DL/T317-2025标准核心内容《国家电网继电保护及安全自动装置标准化设计规范》DL/T317-2025是指导继电保护设计的重要技术标准,旨在统一技术要求,提高设备可靠性和互换性保护配置标准化明确不同电压等级、不同类型变压器的保护配置原则规定主保护、后备保护、辅助保护的配置要求,统一保护方案,便于设计和运维管理技术参数规范化统一保护装置的技术指标要求,包括动作时间、精度等级、可靠性指标等规范电流互感器、电压互感器的配置和技术要求接口与通信标准规范保护装置的输入输出接口、通信协议采用IEC61850标准,实现不同厂家设备的互联互通统一信息模型,便于系统集成设计与施工规范规范二次回路设计、设备安装、调试验收等环节的技术要求统一图纸绘制标准,提高设计质量和效率标准化带来的益处提高可靠性降低成本便于运维统一技术标准降低设计失误和施工错误标准化采购和备品备件管理降低全寿命周期成本统一配置和操作方式减少培训成本和误操作现代智能继电保护装置现代智能继电保护装置集保护、测量、控制、通信于一体,采用高性能微处理器和先进算法,具有自诊断、故障录波、事件记录等丰富功能液晶显示屏提供友好的人机界面,便于现场查看和参数设置装置高度集成化,占用空间小,可靠性高,维护方便,代表了继电保护技术的发展方向培训总结与知识回顾变压器基础保护原理掌握变压器的结构原理、分类参数、运行维护要点,深入理解差动保护、瓦斯保护、过流保护、接地保护理解变压器在电网中的重要作用等各类保护的工作原理和配置方法案例分析整定配置通过典型事故案例学习,掌握故障分析方法和应急掌握保护整定计算方法,熟悉相关技术标准,能够根处理措施,积累实践经验据现场情况合理配置和整定保护装置运维巡检测试调试了解日常巡检要点、故障判断方法、维护检修规范,熟练使用测试仪器,能够独立完成保护装置的功能测具备基本的现场处理能力试、参数整定和联合传动试验核心知识点回顾•变压器是电网枢纽设备,其保护配置直接关系到电网安全•差动保护和瓦斯保护是变压器的主保护,必须配置•后备保护包括过流保护、零序保护等,提供多重保护•保护整定应遵循可靠性、选择性、灵敏性、快速性原则•定期维护检修和状态监测是保障设备安全的重要手段•标准化设计和智能化技术是继电保护的发展方向互动问答环节常见问题解答差动保护为什么要采用比率制动特性如何区分励磁涌流和内部故障电流变压器能否长期过载运行比率制动特性可以防止外部故障时由于电流互感励磁涌流具有明显的间断角特征,包含大量二次不建议长期过载短时应急过载在不超过额定容器饱和引起的差动保护误动通过制动电流使保谐波成分现代差动保护采用二次谐波制动或波量的30%且温度不超限的情况下是允许的但护动作值随穿越电流增大而提高,在保证内部故形识别算法,能够有效识别励磁涌流并闭锁保护长期过载会加速绝缘老化,缩短使用寿命,应通过障灵敏度的同时提高外部故障的安全性动作负荷转移或增容解决现场交流与经验分享欢迎学员提出工作中遇到的实际问题,我们将结合理论知识和实践经验进行解答也鼓励有经验的学员分享自己的工作心得和技巧,相互学习,共同提高讨论话题实操技巧•不同厂家保护装置的特点对比•快速定位保护异常的方法•复杂系统中保护配合的经验•提高测试效率的小窍门•新技术应用中的挑战与对策•现场处理突发故障的应对策略推荐学习资源国家电网继电保护培《电力变压器检修导《220kV~750kV电网训资料则》DL/T573-2021继电保护装置运行整定规程》DL/T559-国家电网公司组织编写的系2018列培训教材,内容全面权威,规定了电力变压器检修的基涵盖继电保护基础理论、设本要求、检修项目、技术标详细规定了高压电网继电保备原理、运行维护等各个方准和验收规范是指导变压护的整定计算方法、配置原面适合不同层次人员学习器维护检修工作的重要技术则、运行要求是从事保护参考文件,现场技术人员必读整定工作人员的案头工具书,内含大量计算实例在线学习平台•国家电网技术学院在线课程•《电力系统保护与控制》期刊•中国电力企业联合会培训平台•《电网技术》等权威学术期刊•各大电力设备厂家技术支持网站•国际电工委员会IEC标准文献•电力行业专业论坛和技术社区•国内外继电保护技术研讨会资料未来展望新能源接入挑战大规模光伏、风电等新能源接入电网,带来电源特性变化、短路电流水平降低、潮流双向流动等新问题,对变压器保护提出新要求智能电网发展智能电网要求保护系统具备更高的智能化水平,能够自适应运行方式变化,支持分布式能源和微电网接入,实现更灵活的控制策略数字化转型数字孪生、边缘计算、大数据分析等技术将深度应用于变压器保护领域,实现设备全生命周期数字化管理和智能运维人工智能应用基于AI的故障诊断、状态评估、保护定值优化等技术将逐步成熟应用,大幅提升保护系统的性能和可靠性,实现无人值守智能变电站技术发展方向保护技术创新运维模式变革•广域保护与协同控制•从计划检修到状态检修•自适应保护算法研究•从本地运维到远程集控•多源信息融合诊断•从人工巡检到智能巡检•量子通信在保护中的应用•从经验判断到数据驱动致谢与行动号召感谢参与学以致用持续学习感谢各位学员的积极参与和认真学习希望通过本理论学习只是开始,真正的提升在于实践期待学员电力技术日新月异,保持学习热情至关重要鼓励大次培训,大家对电力变压器保护有了更深入全面的认们将所学知识应用到实际工作中,在实践中不断总结家关注行业动态,学习新技术新标准,与时俱进,不断识,掌握了实用的技能和方法经验,提升专业技能提升自身竞争力保障电网安全守护万家灯火变压器保护工作责任重大、使命光荣每一次准确的保护动作,每一次及时的故障处理,都是对电网安全的坚实保障,都是对千家万户用电需求的有力支撑我们的使命•确保电网安全稳定运行•保障人民生产生活用电•推动电力技术持续进步•为经济社会发展提供坚强支撑安全无小事,责任重于山让我们携手共进,以精湛的技能和严谨的态度,守护电网安全,为构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系贡献力量!。