变压器现场培训资料
变压器是转换电能而不改变其电源频率的静止的电能转换器，是基于电磁感应原理工作的。将一个电力系统的交流电压和电流值变为另一个电力系统的电压和电流值，最终适合用户使用的电压值供日常照明和工厂动力用。
变压器配件及保护装置的原理、功能、安装、运行、维护：
套管；
有导电杆和套形绝缘件组成的一种组件绝缘件。对于变压器来说，是用它将其内部的绕组引出线与电力系统或用电设备进行电气的连接。
储油柜：
为适应油箱内变压器油体积变化而设立的一个与变压器油箱相通的容器。变压器油箱经气体继电器和储油柜相连。储油柜一般安装有油位表（计）。全密封变压器没有储油柜。 气体继电器：
油浸式变压器采用的一种保护装置。当变压器内部出现故障产生大量气体或油流冲击时它便动作，接通指定的控制回路，并及时发出报警或跳闸信号。保养：应每二年进行一次开盖检查，进行信号回路可靠性和跳闸回路可靠性的检查。全密封变压器一般不安装气体继电器。
油位计：
指示油位位置的装置，当储油柜内油位变化时，使的油位计连杆上的浮球上下摆动，带动油位计转动机构转动。通过磁耦合及指针轴的转动将储油柜的油位在表盘上通过指针指示出来。油位计内装有超限油位报警机构，可以实现远距离的油位监测。油枕内有胶囊时须注意浮球必须安装在胶囊下面。油位计属于精密仪表，如没有特殊原因不允许随便拆装。有些全密封变压器不安装油位计。
压力释放阀；
一种释放油箱内部故障时产生的过大压力的保护装置。当压力超过预定的整定值时，释放装置打开并及时将大量气体和油排出油箱外，从而降低油箱内的压力，保护变压器油箱。在压力释放阀打开的同时发出信号使变压器跳闸回路动作，防止变压器内部事故扩大。压力释放阀的喷油口径根据变压器内油的重量多少进行选择，在变压器足够大时需要安装二个压力释放阀。压力释放阀带有闭锁装置，在设备运行前必须将闭锁装置拆除。在每次试验或动作后必须将压力释放阀上面的指示杆复位，确保压力释放阀的正常工作。凡是油浸式变压器都安装有压力释放阀。
温度控制器:
分为油面温度控制器和绕组温度控制器（主变配备）：
变压器用绕组温度控制器是专为油侵式电力变压器设计的，采用“热模拟”方法间接测量变压器绕组温度的专用仪表。工作原
理是通过电流互感器取出与负荷成正比的电流，经变流器调整后，输入到绕组温度器弹性元件内的电热元件，电热元件产生的热量使弹性元件产生一个附加位移，从而产生一个比油温高一个温差的温度指示值。绕组温度器就是用这种间接的方法得到绕组温度的平均指示值。
温度计的功能除了指示变压器油面或绕组温度外，同时提供2-4组开关接点，分别用于分级控制变压器冷却装置、超温报警及超温跳闸。现场安装时，必须注意温包应全部插入加有变压器油的套管内，深度至少不应小于150mm。
有载开关：
总降变电站主变有载开关采用的型号是CVIII-350Y/35-1007 CV型有载分接开关是一种典型的复合式开关，选择开关动作过程中把切换开关和分接选择器的功能合二为一。它可以在带负载的情况下变换变压器接头，来改变变压器的输出电压，以达到输出端电压稳定在规定范围之内。
开关性能参数：开关各触电接触电阻不大于500微欧
开关每操作一次的时间为4.4秒左右
开关在额定容量下切换时触头寿命可达20万次以上
开关机械寿命80万次以上
有载开关保护：采用保护继电器。保护继电器油流动作接点必须接入到变压器电源断路器的跳闸回路，当保护继电器动作时应
能立即切除变压器。如果保护继电器动作，必须对有载开关进行吊芯检查和对变压器进行检查试验。
有载开关的打开检查必须是要有经过培训的专业人员才能操作。
有载开关操作机构内安装有电源保护开关，在开关调档过程中如果按动停止按钮，再次操作前须到变压器室把操作机构内的电源开关重新合上后才能进行调档操作。
变压器维护
1：定期巡视变压器：检查变压器有否滲油的地方；变压器油温、油位有否异常变化；变压器端子箱、有载开关操作箱密封是否良好；吸湿器内硅胶受潮情况超过60%时更换硅胶；在高温天气和高负载的运行状态下要增加巡视次数；投运一个月内注意检查瓦斯继电器内气体。
2：有载开关运行6-12个月或开关切换5000-10000次（根据负载大小决定）进行油样检验，必要时对变压器油作过滤处理；击穿电压低于25KV/2.5mm，介损值超出原始记录130%；酸值大于0.5KOH/g,应更换绝缘油。
3：有载开关运行1-2年或切换10000-20000次（根据负载大小决定），需要对有载开关进行吊芯检查，必要时作相应处理或更换配件。 4：定期测量变压器铁芯接地电流，记录数据并保存以供比较。 5：注意观察高压和低压出线柱与铜排连接处位置有否异常发热点，必要时用红外线测温仪测量铜排连接处的温度。
6：当变压器运行中发生下列情形时，应停止运行进行相关检查和处理：
在正常冷却和正常负荷下，油面温度、温升超过允许值时； 因大量漏油，油面急剧下降不能控制时；
变压器内部声音不正常，有爆裂声时；
变压器油样色谱分析，有可燃性气体，总烃增长速率过快时；
套管有放电、损坏严重时。
压力释放阀或气体继电器重瓦斯动作引起的跳闸，必须对变压器进行检查试验后确定变压器一切正常后才能再送电。必要时对变压器进行吊芯检查。
二O一O年十月六日
第二篇：低压变压器保护综合培训学习资料
HN-2020型变压器保护
测控装置
培训学习资料
目 录
1概述. 1
1.1 适用范围. 1
1.2 主要特点. 1
2 保护功能. 1
3装置原理. 2
3.1 保护原理. 2
3.2定值清单. 10
3.3 保护逻辑框图. 13
3.4 测控原理. 14
4硬件说明. 15
4.1 面板说明. 15
4.2信号指示灯的含义. 16
4.3 按键的含义. 16
4.4模件说明. 17
1概述
1.1 适用范围
HN-2020型变压器保护测控装置（以下简称装置）是在总结公司多年继电保护研发和工程经验的基础上，参考国内外相关成果，应用先进的软、硬件技术和专利抗干扰技术研制而成，符合继电保护四统一的要求，适用于35KV及以下电压等级变压器的综合保护、测量、控制。
HN-2020型变压器保护测控装置可与HN-2042型变压器差动保护装置（主保护）组成变压器成套保护装置，对变压器组提供完善的保护。
1.2 主要特点
u 带有测控功能，计算精度高，能实现四遥功能；
u 保护功能与通讯功能相互独立，任何通信故障不影响保护单元的正常运行；
u 具有本地或远方操作功能；
u 装置可存入多套定值，定值可以由本地或远方整定；
u 装置具有故障录波功能及32次带时间信息的保护动作顺序事件记录，且具有掉电保持功能；
u 装置具有自检功能；
u 装置具有独立的交流电流电压输入、输出回路，及独立的具有防跳功能的操作回路（适用于断路器回路或FC回路）。
2 保护功能
u 三段复合电压闭锁过流保护；
u 高压侧正序反时限过流保护；
u 过负荷保护；
u 负序过流保护；
u 高压侧三段零序定时限过流保护；
u 高压侧零序过压保护；
u 低压侧三段零序定时限过流保护和零序反时限保护；
u 低电压保护；
u 非电量保护；
u PT断线检测及闭锁、报警；
u 事故记录；
u 故障录波；
u 独立的操作回路。
3装置原理
3.1 保护原理
3.1.1 复合电压闭锁的过流保护
三段式复合电压电流定时限过流保护，各段电流及时间定值可独立整定，三段可分别通过控制字选择经或不经复合电压闭锁，复合电压闭锁的负序电压与低电压闭锁定值均可独立整定。可作为变压器外部相间短路、外部接地短路及变压器本身故障保护。
动作判据为： 
或 
式中：
为三相电流中的最大值；
为装置自产负序电压值；
为与故障相有关的任意线电压值；
为闭锁负序电压整定值；
为闭锁线电压整定值；
（即
、
、
）为各段电流的整定值；
（即
、
、
）为各段时限。
3.1.1.1闭锁元件定值整定原则：
a) 闭锁线电压可按躲开正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，及外部故障切除后电机自起过程中出现的低电压，一般设为70～80V。
b) 闭锁负序电压可按躲开正常运行下由电压不平衡引起的最大负序电压，一般取6～12V。
3.1.1.2速断动作电流的整定原则：
a) 当复合电压过流的复合电压条件投入时动作电流的整定原则：
动作电流应按躲过变压器额定电流整定，整定计算公式如下：
式中：
为可靠系数，取1.2；
为返回系数，可取0.85～0.95；
为变压器额定电流二次值。
电流的灵敏系数应按下式校验：
式中：
为变压器后备保护区末端两相金属性短路时流过保护的最小短路电流（二次值）。
作为变压器近后备保护时，要求
≥1.3;
当作为变压器远后备时，要求≥1.2
b) 当复合电压过流的复合电压条件不投入时动作电流的整定原则：
这时相当于仅仅投入的是电流速断保护，其整定规范为：变压器电流速断保护电流定值应该躲过变压器负荷侧母线上三相短路时流过保护的最大短路电流。
其中：
为可靠系数，可以取1.3～1.4
为短路点流过保护的最大短路电流
变压器电流速断保护电流定值同时也应该躲过变压器空载投入时的励磁涌流： 
其中：
为躲励磁涌流可靠系数，可以取3～5；
为变压器的额定电流。
变压器电流速断保护电流定值应该取其中的最大值整定。
此时，按照最小运行方式下，变压器发生出口处二相短路时流过保护的短路电流来校验保护的灵敏度：
其中：为二相短路时的短路电流；
为变压器电流速断保护电流定值。
3.1.1.3电流Ⅱ段整定计算
其中：≥1.1；
为变压器低压母线发生短路时流过的短路电流。
过电流Ⅱ段动作时间整定：TI2=0.3～0.5s
3.1.1.4电流Ⅲ段整定计算
其中：≥1.2，
= 0.85～0.95；
为本线路的最大负荷电流（应考虑事故条件下备用电源自投、环网解环、双回线按单回方式运行时流过变压器的最大负荷电流，可以不考虑负荷的自起动电流）；
过电流Ⅲ段动作时间整定： 
（
=0.3～0.5s）
3.1.2高压侧正序反时限保护
本装置共集成了国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，用户可根据需要选择任何一种特性的正序反时限保护
a) 一般反时限： 
b) 非常反时限： 
c) 极端反时限： 
以上三个方程式中：
为正序电流；
为动作时间；
为电流基准值，取正序反时限保护基准值
；
为时间常数，取正序反时限保护时间常数
；
可取1.05～1.3，整定范围为0～1s。
由于正负序电流的计算方法与电流互感器配置方式有关，故对于电流互感器不完全星形接法的情况，和完全星形接法二者采用的算法不一样。故对于只装A、C相电流互感器的情况，正序电流计算公式为：
其中， 
为
、
之间的相角差。
3.1.3过负荷保护
此保护主要是针对变压器过负荷的保护，判断三相电流中的最大相电流超过过负荷电流定值，经过一定时间延时，发出过负荷的告警信号。
过负荷报警的判据为： 
式中：为三相负荷电流中的最大值；
为负荷电流的报警整定值； 
为时限定值。
动作电流整定: 
其中：可以取1.2～1.5；
为流过变压器的最大负荷电流； 可以取3～10s。
3.1.4负序电流定时限保护
主要是高压侧相间电流不平衡的保护。可作为断相、反相等故障保护，以变压器运行电流中的负序分量作为保护的判断依据。
负序电流计算公式：
动作判据如下： 
即三相电流中负序电流分量大于整定值，且持续时间大于时间整定值，则负序保护动作。当断相时，负序电流为相电流的
/3倍。
3.1.4.1负序过流保护定值的整定：
负序过流保护定值一般可按躲过变压器正常运行时，由于系统频率等运行参数改变而产生的不平衡电流。
其中：可以取0.1～0.2。也可按躲过变压器相连接的线路上，发生一相断线时，流过保护的负序电流整定，可以作为变压器断相故障的保护。
其中： 可以取1.2；
可以根据电网的结构，进行选取；
和
分别为系统零序和负序阻抗；
为断线前流过断线点的最大负荷电流。
另外，在做概略计算时，可以使用以下公式： 
3.1.4.2灵敏度校核：
为在系统最小运行方式下，被保护变压器线路末端发生不对称短路时，流过保护的最小负序电流。 灵敏度要求不小于1.20。
3.1.5高压侧三段式零序定时限过流保护
在经小电阻接地系统中，接地零序电流相对较大，故采用直接跳闸方法，装置中设置三段零序过流保护来作为高压侧母线接地故障的后备保护，其中零序过流Ⅰ、Ⅱ段可整定为跳闸，零序过流Ⅲ段可整定为报警或跳闸。
保护动作判据为： 
式中：
为各段零序定值； 
为各段时限定值。
定值可按外部接地故障时，流过零序电流互感器的电容电流整定。
3.1.6 高压侧零序过压保护
装置应用于不接地或小电流接地系统中，在系统中发生接地故障时，其接地故障点零序电流基本为电容电流，且幅值很小，用零序过流继电器来检测接地故障很难保证其选择性和灵敏性。为准确反映此种故障情况，增设高压侧零序过压保护，可以整定成为告警或者跳闸。
零序过压跳闸经TWJ位置闭锁，装置的零序过压保护用电压由装置内部对三相电压矢量相加自产。
3.1.7低压侧三段式零序定时限过流保护和零序反时限保护
装置中设置三段式零序过流保护与零序反时限保护来作为低压侧接地保护。其中装置中设置三段零序过流保护来作为低压侧系统接地故障的后备保护。
本装置共集成了3种特性的零序反时限保护，采用了国际电工委员会标准（IEC255-4）和英国标准规范（BS142.1966）规定的三个标准特性方程，分别列举如下：
a) 一般反时限： 
b) 非常反时限： 
c) 极端反时限： 
用户可根据需要选择任何一种特性的零序反时限保护。零序反时限保护特性在可以在菜单中整定。
以上三个方程式中：
为低压侧零序电流； 为动作时间；
为零序电流基准值，取零序反时限保护基准值
；
为时间常数，取零序反时限保护时间常数
。
3.1.7.1 零序I段保护的整定:
； 
＝0s
其中: 
为变压器区外故障时流过变压器的最大最大零序电流；
为可靠系数，可以取≥1.3。
3.1.7.2 零序II段保护的整定:
与低压侧线路零序Ⅰ段保护配合，做为后备保护。
； 
＝0.3～0.5s
其中：
为变压器低压侧线路零序Ⅰ段保护定值；
为可靠系数，可以取≥1.1。
3.1.7.3零序III段保护的整定:
与低压侧线路零序II段保护配合，做为后备保护。
; 
＝+ 0.3～0.5s
其中：
为变压器低压侧线路零序II段保护定值；
为可靠系数，可以取≥1.1。
3.1.7.4零序反时限保护的整定:
其中：按躲过变压器正常运行时的最大不平衡电流整定，通常取0.25倍低压侧二次额定电流；
为时间常数，与熔断器配合的时间常数，整定范围为0～1s。
3.1.8 低电压保护
三个相间电压均小于低电压保护定值，时间超过整定时间时，低电压保护动作。低电压保护经TWJ位置闭锁。装置能自动识别三相PT断线，并及时闭锁低电压保护。
3.1.9 非电量保护
非电量保护，顾名思义就是保护的动作不依赖采集的电流电压量。变压器的非电量保护主要有瓦斯保护、温度保护、压力保护等，还有其它的一些辅助的告警性质保护。
装置设置重瓦斯跳闸、轻瓦斯报警、超温报警或跳闸、压力释放跳闸、一路备用非电量报警或跳闸。其中重瓦斯跳闸、压力释放跳闸分别通过控制字选择投退；轻瓦斯报警功能固定投入；超温报警或跳闸可通过控制字来选择；一路备用非电量经延时报警或跳闸也可通过控制字来选择。备用非电量报警或跳闸的最长延时可达5000秒。
3.1.9.1瓦斯保护是反映变压器油箱内部故障的主要保护之一
变压器油箱内的故障通常为：绕组匝间或段间绝缘损坏造成的短路；高压绕组对地绝缘损坏造成的单相接地；局部发热或烧损；分接开关接触不良或导线焊接不良等。
对于变压器油箱内的某些短路故障，差动保护往往不能反映。如绕组少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内循环电流很大，会造成局部绕组严重过热，但表现在相电流上却并不大。对于这种故障，瓦斯保护却可以灵敏的反应，所以差动保护不能代替瓦斯保护。
当变压器内部故障时，短路电流所产生的电弧将使绝缘材料和变压器油受热分解，产生大量气体。气体的多少和故障的严重程度有关。轻微故障时，产生的气体较少，这些气体慢慢扩散，通过变压器油箱和油枕间的连接管道进入油枕；而当故障严重时，就有大量气体产生，油会迅速膨胀，这时，就会有强烈的油流冲向油枕。
瓦斯保护是通过瓦斯继电器（气体继电器）来实现的。瓦斯继电器安装在油箱和油枕间的连接管道上，当内部短路时有一定流量气体经过时它就可以动作。瓦斯继电器主要有浮筒式、挡板式、复合式。目前，多采用复合式瓦斯继电器，它具有较大的流速整定范围且抗震性能好。
0.8MVA及以上厂用工作变压器和0.4MVA及以上车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。
瓦斯保护主要有重瓦斯保护（油箱内部严重短路，瞬间作用于跳闸）、轻瓦斯保护（油箱内部轻度短路或有较多的放电现象，瞬间作用于告警）、调压重瓦斯保护（有载调压变压器调压时的短路，作用于跳闸）等。
3.1.9.2温度保护
变压器各部分的允许温升取决于绝缘材料。我国油浸电力变压器一般采用A级绝缘材料，最高允许温度为105℃，高于105℃时绝缘材料就很快老化。根据电力变压器标准GB1094-85规定，为保证变压器具有正常的使用年限（20~30年），油浸电力变压器温升限值如下表所示：
所以，当由于变压器故障或者散热不良或过负荷引起变压器温度过高时，就必须引起运行人员的注意，甚至保护直接作用于跳闸。
当温度高于设定值但还可以容忍时，发温度过高报警信号；当温度高于最高设定值时，动作于跳闸。
3.1.9.3压力释放保护
大容量变压器的油箱盖上装有安全气道，其出口用薄玻璃板盖住，当变压器内部发生严重故障而瓦斯继电器失灵时，油箱内部的压力急剧增高，气体冲破玻璃板从安全气道喷出，保护变压器不受严重损害。此时反映压力释放的继电器或装置动作，作用跳闸。
3.1.9.4辅助告警量
如通风故障等。非电量保护单元一般安装在变压器保护屏柜上，它采集现场各种跳闸或告警继电器的常开接点信号，并启动控制或告警回路，相关的跳闸或告警信号通过非电量保护单元的继电器扩展常开接点引入对应的开入回路中。
3.1.10 PT断线告警
装置具有PT断线检查功能，可通过控制字投退。装置检测母线电压异常时报PT断线，并闭锁相关的保护，待电压恢复正常后保护也自动恢复正常。
PT断线判据如下：
1）最大相间电压小于30V，且任一相电流大于0.06
；
2）负序电压大于8V。
满足以上任一条件认为发生PT断线，同时闭锁相关保护并延时3s报PT断线告警。PT断线消失后延时10秒返回。
3.1.11 事故记录
装置可记录32个事故信息。事故信息包含事故相的电压或电流和保护动作时间。
3.2定值清单
3.3 保护逻辑框图
HN-2020 变压器保护测控装置逻辑方框图
3.4 测控原理
3.4.1 遥信采集
装置可采集12路遥信量，具体定义如下：
3.4.2 遥控输出
装置一般提供两路遥控输出：遥控合闸、遥控跳闸。一般要求遥控跳合对象即为装置所保护的电力设备。遥控输出在装置内部设置多级软件和硬件闭锁，遥控操作由监控主站或当地监控站下达命令，装置接收此命令并返回校核无误，即输出此命令对开关进行跳/合操作。该控制受相关逻辑如装置故障、防跳回路、分合闸监控回路等控制电路的限制，这保证了遥控能安全、可靠地执行。
此外提供3路备用遥控输出，每路输出有两对同时动作的空接点。
3.5 装置自检功能
装置具有完善的自检功能：
u 能及时发现装置失电并发出信号；
u 能自动检测到开出控制通道的损坏，并报警；
u 在装置发生内部故障时闭锁保护出口，并发装置故障信号。
4硬件说明
4.1 面板说明
本装置具有友好的人机对话界面，在前面板设有一个液晶显示屏、九个按键、五个信号指示灯及一个专用调试口（见图1）。
图 1 装置的面板布置图
4.2信号指示灯的含义
4.3 按键的含义
【确认键】
1．当箭头指向主菜单中非设定项、非调试项时，按此键可进入下一级菜单，进入下一级后，此键无效。
2．当箭头指向可设定项、调试项时，按此键也可进入下一级菜单，在箭头提示下，按此键后，整定值的某位或某字闪动，调整后，再按此键闪动停止。
【退出键】
1．当进入到主菜单项以下的非设定项的任一屏时，按此键可退到主菜单。
2．在设定项菜单中，按此键退到最后一屏的“是否退出”行。按（退出键）则转到设定项第一屏。
【左、右键】
1．在非设定项菜单中，此键可向前、向后翻屏（循环），但只能在某一项菜单中翻屏。
2．在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，同样可以向前、向后翻屏。
3．在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可改变数字闪动位。
【上、下键】
1．在非设定项菜单中，此键可逐行改变箭头指向位置。
2．在设定项、调试项菜单中，只要无闪动点，按此键同样可以逐行改变箭头指向位置。
【加、减键】
1．在非设定项菜单中，此键无效。
2．在设定项、调试项菜单中，若无闪动点，按此键无效。
3．在设定项、调试项菜单中，有闪动点，按此键可使闪动数字加一或减一。
【复位键】
任何时候按此键装置复位
4.4模件说明
本装置由交流接口插件（互感器板）、CPU插件（主板）、出口插件（继电器板）、电源和开入量插件（电源和开入量板）组成。
4.4.1交流插件
本插件将系统电压互感器、电流互感器二次侧强电信号变换成保护装置所需的弱电信号，同时起隔离和抗干扰作用，经两级RC低通滤波接入模数（A/D）转换回路。在转换过程中，采用了独创的处理采集相角误差方法，既满足了测量精度的要求，又满足了对保护动作范围的要求。
4.4.2CPU插件
CPU插件采用先进的高性能工业级嵌入式微处理器，多CPU结构，硬件系统具有高的抗干扰能力及工作可靠性。
采用高速、高精度的A/D转换芯片，提高了数据采集的分辨率和测量精度。
CPU插件有12路开关量输出回路，用于驱动出口跳闸继电器和信号继电器。开出量按其电源受控情况分为两类：一类是24V电源经本装置故障告警继电器常闭接点闭锁的，用于驱动出口继电器，可防止CPU故障时上述继电器误出口跳闸。另一类是24V电源不经闭锁的，用于驱动信号继电器。
4.4.3出口插件
出口插件上设有启动继电器，其常开接点闭锁跳合闸回路24V电源。保护动作后，由出口插件的跳闸继电器给出一对跳闸接点，并分别给出遥控信号、出口信号和面板上的灯光信号；检测到装置和系统运行异常时，由出口插件的告警继电器发出告警信号。
装置具有操作回路，由直流220V/110V提供电源，直接驱动断路器的跳闸、合闸线圈。通过防跳继电器实现防跳功能，并通过合闸位置继电器和跳闸位置继电器对断路器分、合闸控制回路进行监视和闭锁，如果断路器发生异常，可以启动跳合位继电器，从而可靠闭锁跳闸、合闸回路。
4.4.4电源和开入量插件
220V/110V DC硬接点开入量经滤波和两级光电隔离，再经锁存驱动器输入到主板。交直流220V输入经逆变后输出本装置所需四组直流电压：+5V，±12V，+24V。