變壓器充電保護(hù)是電力系統(tǒng)中非常重要的一種保護(hù)措施，它主要用于保護(hù)變壓器在充電過程中的安全。

一、變壓器充電保護(hù)的作用原理

1.1 變壓器充電的概念

變壓器充電是指將變壓器接入電網(wǎng)，使其開始工作的過程。在變壓器充電過程中，變壓器的磁通量會(huì)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生勵(lì)磁電流。勵(lì)磁電流的大小與變壓器的容量、電壓等級、連接方式等因素有關(guān)。

1.2 變壓器充電過程中可能出現(xiàn)的問題

在變壓器充電過程中，可能會(huì)遇到以下問題：

（1）勵(lì)磁涌流：變壓器充電時(shí)，勵(lì)磁電流可能會(huì)產(chǎn)生很大的瞬時(shí)電流，稱為勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流的大小可以達(dá)到變壓器額定電流的幾倍甚至幾十倍，對變壓器的繞組、絕緣材料等造成很大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力，可能導(dǎo)致變壓器損壞。

（2）諧波：變壓器充電過程中，勵(lì)磁電流中含有大量的諧波成分，這些諧波會(huì)對電網(wǎng)造成干擾，影響電網(wǎng)的穩(wěn)定性。

（3）過電壓：變壓器充電過程中，由于勵(lì)磁電流的變化，可能會(huì)在變壓器的繞組中產(chǎn)生過電壓，對變壓器的絕緣造成威脅。

1.3 變壓器充電保護(hù)的作用

變壓器充電保護(hù)的主要作用是保護(hù)變壓器在充電過程中的安全，避免因勵(lì)磁涌流、諧波、過電壓等問題導(dǎo)致變壓器損壞。具體來說，變壓器充電保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)以下功能：

（1）限制勵(lì)磁涌流：通過設(shè)置適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù)動(dòng)作時(shí)間，可以限制勵(lì)磁涌流的大小，避免對變壓器造成過大的熱應(yīng)力和機(jī)械應(yīng)力。

（2）抑制諧波：通過設(shè)置諧波保護(hù)，可以檢測到變壓器充電過程中產(chǎn)生的諧波，并采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整變壓器的參數(shù)、增加濾波器等，以減小諧波對電網(wǎng)的影響。

（3）防止過電壓：通過設(shè)置過電壓保護(hù)，可以檢測到變壓器充電過程中產(chǎn)生的過電壓，并及時(shí)采取措施，如調(diào)整變壓器的參數(shù)、增加避雷器等，以保護(hù)變壓器的絕緣。

二、變壓器充電保護(hù)的設(shè)置原則

2.1 保護(hù)范圍的確定

變壓器充電保護(hù)的保護(hù)范圍應(yīng)該包括變壓器的所有繞組，以及與變壓器連接的一次、二次側(cè)設(shè)備。在設(shè)置保護(hù)時(shí)，應(yīng)該充分考慮變壓器的容量、電壓等級、連接方式等因素，以確保保護(hù)的全面性和有效性。

2.2 保護(hù)動(dòng)作時(shí)間的設(shè)置

變壓器充電保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該根據(jù)勵(lì)磁涌流的大小、變壓器的容量、電網(wǎng)的穩(wěn)定性等因素進(jìn)行設(shè)置。一般來說，保護(hù)動(dòng)作時(shí)間應(yīng)該在幾十毫秒到幾百毫秒之間，以確保在勵(lì)磁涌流出現(xiàn)時(shí)能夠及時(shí)動(dòng)作，同時(shí)避免誤動(dòng)作。

2.3 保護(hù)定值的設(shè)置

變壓器充電保護(hù)的定值應(yīng)該根據(jù)變壓器的額定電流、勵(lì)磁涌流的大小、電網(wǎng)的穩(wěn)定性等因素進(jìn)行設(shè)置。在設(shè)置定值時(shí)，應(yīng)該充分考慮變壓器的運(yùn)行條件，以確保保護(hù)的靈敏度和可靠性。

2.4 保護(hù)方式的選擇

變壓器充電保護(hù)的方式有多種，如差動(dòng)保護(hù)、過電流保護(hù)、零序保護(hù)等。在選擇保護(hù)方式時(shí)，應(yīng)該根據(jù)變壓器的結(jié)構(gòu)、電網(wǎng)的運(yùn)行條件等因素進(jìn)行綜合考慮，以確保保護(hù)的有效性和可靠性。

變壓器的保護(hù)配置

1.主保護(hù)

變壓器的主保護(hù)主要由瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成。

（1）變壓器差動(dòng)保護(hù)

變壓器差動(dòng)保護(hù)的原理基于 基爾霍夫第一定律 ，即變壓器各側(cè)電流的向量和為零。即變壓器正常運(yùn)行時(shí)或外部故障時(shí)，若忽略勵(lì)磁電流損耗及其他損耗，則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流，縱差保護(hù)不動(dòng)作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，如忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器。

對于變壓器引出線、套管及內(nèi)部短路故障，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。保護(hù)瞬時(shí)動(dòng)作于斷開變壓器的各側(cè)斷路器。對6.3MVA及以上并列運(yùn)行變壓器，10MVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護(hù)靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。10MVA以下變壓器可裝設(shè)電流速斷保護(hù)或過電流保護(hù)。

（2）瓦斯保護(hù)

瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)繞組短路故障及異常的主要保護(hù)。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，其故障點(diǎn)產(chǎn)生由電弧的短路電流，造成油箱內(nèi)局部過熱并使變壓器油分解，產(chǎn)生氣體，進(jìn)而造成噴油，沖擊氣體繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。

瓦斯保護(hù)主要反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面降低。通過瓦斯繼電器進(jìn)行測量。輕瓦斯動(dòng)作，一般只發(fā)告警信號。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，發(fā)跳閘命令，跳開變壓器各側(cè)斷路器。0.8MVA及以上油浸式變壓器應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。

2.后備保護(hù)

反應(yīng)變壓器的不正常工作狀態(tài)，后備保護(hù)一般發(fā)告警信號，或延時(shí)跳閘。

高壓側(cè)（過流、失壓）；低壓側(cè)（過流）；零序；過負(fù)荷

（1）過電流保護(hù)

過電流保護(hù)作為變壓器外部相間短路并作瓦斯保護(hù)和縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備保護(hù)。包括過電流保護(hù)、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)、復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)、負(fù)序電流保護(hù)和阻抗保護(hù)，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)帶時(shí)限動(dòng)作于跳閘。過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器。復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)，宜用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和過電流保護(hù)不滿足靈敏性要求的降壓變壓器。

（2）零序保護(hù)

零序電流保護(hù)反應(yīng)大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)。110KV及以上大接地電流系統(tǒng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行，對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。

對于不接地運(yùn)行的變壓器，為防止接地故障時(shí)，故障點(diǎn)出息間隙電弧引起過電壓損壞變壓器，應(yīng)設(shè)置零序電壓保護(hù)。

（3）過負(fù)荷保護(hù)

當(dāng)臺(tái)數(shù)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過負(fù)荷的情況裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護(hù)裝置應(yīng)裝能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)過負(fù)荷的情況。過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)接于一相電流上，帶時(shí)限動(dòng)作于信號。

三、變壓器充電保護(hù)的方式

3.1 差動(dòng)保護(hù)

差動(dòng)保護(hù)是一種基于變壓器兩側(cè)電流差值的保護(hù)方式。當(dāng)變壓器充電時(shí)，如果兩側(cè)電流的差值超過設(shè)定的定值，差動(dòng)保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，切斷變壓器的電源，以保護(hù)變壓器的安全。

3.2 過電流保護(hù)

過電流保護(hù)是一種基于變壓器電流大小的保護(hù)方式。當(dāng)變壓器充電時(shí)，如果電流超過設(shè)定的定值，過電流保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，切斷變壓器的電源，以保護(hù)變壓器的安全。

3.3 零序保護(hù)

零序保護(hù)是一種基于變壓器零序電流的保護(hù)方式。當(dāng)變壓器充電時(shí)，如果零序電流超過設(shè)定的定值，零序保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，切斷變壓器的電源，以保護(hù)變壓器的安全。

3.4 諧波保護(hù)

諧波保護(hù)是一種基于變壓器諧波含量的保護(hù)方式。當(dāng)變壓器充電時(shí)，如果諧波含量超過設(shè)定的定值，諧波保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整變壓器的參數(shù)、增加濾波器等，以減小諧波對電網(wǎng)的影響。

3.5 過電壓保護(hù)

過電壓保護(hù)是一種基于變壓器電壓大小的保護(hù)方式。當(dāng)變壓器充電時(shí)，如果電壓超過設(shè)定的定值，過電壓保護(hù)就會(huì)動(dòng)作，采取相應(yīng)的措施，如調(diào)整變壓器的參數(shù)、增加避雷器等，以保護(hù)變壓器的絕緣。

變壓器充電保護(hù)作用原理是通過多種保護(hù)措施的綜合運(yùn)用，確保變壓器在充電過程中不會(huì)受到過電壓、過電流、過度充電和過熱等不利因素的影響。這些保護(hù)措施的實(shí)施不僅提高了變壓器的安全性和可靠性，還保障了電網(wǎng)的整體穩(wěn)定性和安全性。因此，在電力系統(tǒng)中應(yīng)高度重視變壓器充電保護(hù)的作用，并不斷完善和優(yōu)化相關(guān)保護(hù)措施。