[发明专利]电压差动对变压器匝间短路的检测装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用电压差动对变压器匝间短路的检测装置，专用于电力变压器匝间短路时进行检测与保护。

背景技术

电力变压器随着城市规模的扩大，其数量与容量都在快速增长。但目前电力变压器除了大容量的变压器或有特殊需要的变压器安装电流纵联差动检测，可对变压器内部严重的匝间、相间短路保护，以及中等容量的油浸变压器可安装气体继电器保护外，其它的小于6300千伏安的油浸产品、干式产品都没有安装能够发现匝间短路前期故障与相间短路前期故障的保护电路。这些没有按国家继电器保护要求GB50062—92设计规范安装匝间与相间短路保护设备存在如下问题：一是在变压器由于外部或内部原因发生了匝间或层间短路故障时不能及时发现故障的初始小能量状态，从而使故障扩大至发生着火等较严重大容量短路能量状态后才能引起高压进线端的保护动作，使故障不能及早处理从而扩大化，为故障后变压器的修复造成极大的困难，特别是故障扩大化后会将上级变电站过流顶掉，给现场造成相当大的损害，给供电安全性及人身安全都造成严重损害；二是一旦有线圈短路发生不能及时进行分析与确定给出故障类型，很难做出相对应的保护处理。

发明内容

本发明的目的是为了克服只有过流保护，而无匝间短路保护及相间短路保护的变压器，或虽有电流差动但对高压短路由于故障前期短路容量小，不敏感，不能捕获其故障前期的电流纵联差动提供备份保护，特别是对大型变压器需要双保护(但现有的双保护还是双电流差动保护)，而提供电压差动保护的电压差动对变压器匝间短路的检测装置。

本发明电压差动对变压器匝间短路的检测装置的技术方案是：包括安装在单相高压供电线路上的单相变压器TM，单相变压器TM包括高压线圈K、低压线圈N和感应电压线圈J，在单相变压器TM高压侧装设电压互感器PT，其特征在于单相变压器TM本体铁芯柱另设一组用来直接提取电源感应电压测量线圈CX，测量线圈CX提取的低电压U₁′应与电压互感器PT的二次电压U₁计算值一致，单相变压器TM的二次输出侧a中提取分电压U₂′(所谓分电压是指二次输出侧a的一部分电压)，低压线圈N抽头N₁联接乙电压比较器M，另外从单相变压器TM取电压抽线b联接乙电压比较器M，电压互感器PT二次输出电压抽线c和单相变压器TM的感应电压线圈J分别联接甲电压比较器Q，对甲电压比较器Q与乙电压比较器M对输出的电压进行比较并将结果输出。

本发明的电压差动对变压器匝间短路的检测装置，一是对变压器的一次测与二次测的电压测量；二是对相关电压进行矢量计算与比较从而计算出单相变压器的线圈工作状态是正常还是故障状态；三是得出结论后按实际的结果给出是继续运行，还是发出警报，或发出切断进线电源信号防护信号。其机电检测过程：在单相变压器TM高压侧应装设单独专用的电压互感器PT(这个电压互感器应能够按照要求与被保护的变压器进行相应档位的调整，并且这个电压互感器的二次电压U₁应与U₁′相等)，另外在变压器本体铁芯每柱上需另外设一组用来直接提取电源侧感应电压的测量线圈CX，这个测量线圈CX提取的低电压U₁′应与互感器的二次电压U₁计算值相一致。另外又在单相变压器TM的二次输出侧a中也提取一部分电压U₂′，通过相关的转换将二次侧提取电压转换成二次侧的全电压U₂对其进行相关性比较。有以下两个比较过程：1、将电压互感器PT二次电压与铁芯柱上选取的电压进行比对，在压差小于一个确定的数值时，认为一次线圈的匝数未发生问题，如果对比结果超过确定的比例范围，则需输出一个保护信号，给保护系统一个确定的动作信号，认定变压器高压线圈K发生短路或者故障。2、将抽样电压转换为二次全电压与输出的二次全电压进行比对，在确定二者无压差时，可以无动作信号，如果二者有压差，并超过一个允许的上限，则输出保护信号认定变压器发生故障。上述二者的确定均可发现变压器的短路相，并可发现故障线圈是高压线圈K还是低压线圈N。

附图说明

图1是本发明电压差动对变压器匝间短路的检测装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种电压差动对变压器匝间短路的检测装置，如图1所示，包括安装在单相高压供电线路上的单相变压器TM，单相变压器TM包括高压线圈K、低压线圈N和感应电压线圈J，在单相变压器TM高压侧装设电压互感器PT，其特征在于单相变压器TM本体铁芯柱另设一组用来直接提取电源感应电压测量线圈CX，测量线圈CX提取的低电压U₁′应与电压互感器PT的二次电压U₁计算值一致，单相变压器TM的二次输出侧a中提取分电压U₂′，低压线圈N抽头N₁联接乙电压比较器M，另外从单相变压器TM取电压抽线b联接乙电压比较器M，电压互感器PT二次输出电压抽线c和单相变压器TM的感应电压线圈J分别联接甲电压比较器Q，对甲电压比较器Q取的电压与乙电压比较器M提取的电压分别进行比较与甄别。本检测装置具有如下优点：一是对变压器的一次测与二次测的电压测量；二是对电压进行矢量计算与比较从而计算出单相变压器的线圈工作状态是正常还是故障状态；三是得出结论后按实际的结果给出是继续运行，还是发出警报，或发出切断进线电源信号防护信号。其机电检测过程：在单相变压器TM高压侧应装设单独专用的电压互感器PT(这个电压互感器应能够按照要求与被保护的变压器进行相应档位的调整，并且这个电压互感器的二次电压U₁应与U₁′相等)，另外在变压器本体铁芯每柱上需另外设一组用来直接提取电源侧感应电压的测量线圈CX，这个测量线圈CX提取的低电压U₁′应与互感器的二次电压U₁计算值相一致。另外又在单相变压器TM的二次输出侧a中也提取一部分电压U₂′通过相关的转换，将二次侧提取电压与二次侧的全电压U₂对其进行相关性比较。有以下两个比较过程：1、将电压互感器PT二次电压与铁芯柱上选取的电压进行比对，在压差小于一个确定的数值时，认为一次线圈的匝数未发生问题，如果对比结果超过确定的比例范围，则需输出一个保护信号，给保护系统一个确定的动作信号，认定变压器高压线圈K发生短路或者故障。2、将已转换后的二次全电压与输出的二次全电压进行比对，在确定二者无压差时，可以无动作信号，如果二者有压差，并超过一个允许的上限，则输出保护信号认定变压器发生故障。上述二者的确定均可发现变压器的短路相，并可发现故障线圈是高压线圈K还是低压线圈N。如果用数字信号处理技术则会更加简单。如用数字处理技术则可不用在铁芯上另外装设比较线圈，只需要对输出电压进行输出电流校正，校正至正常的空载电压，将其与保护变压器前的电压互感器的电压比较低，如将正常情况下相等的空载输出电压与测量的电压进行对比，如输出校正的空载电压高于测量电压某一比例时，即可认定其一次线圈发生了短路，如低于一个比例，则可以确定为低压侧发生了短路。