城市轨道交通供电系统继电保护
城市轨道交通供电系统继电保护
城市轨道交通供电系统
郑州铁路职业技术学院
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目录
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城市轨道交通供电系统中的变压器的作用
城市轨道交通供电系统中的变压器的作用
一、城市轨道交通供电系统中的变压器的作用
电力变压器是电力系统、铁道牵引供电系统和城市轨道交通供电系统中使用非常普遍，十分重要、昂贵的电气设备，它的正常工作和安全运行是供电系统可靠工作的必要条件。
电力变压器是一种静止的电气设备，其结构较简单、运行可靠性较高、发生故障的可能性相对较低；但由于变压器是连续运行的，断电检修的机会较少，受安装环境影响较大，且外接负荷，容易受到供电系统短路故障的影响，因此必须根据电力变压器的容量与重要程度装设性能完善的继电保护装置，以保证电力变压器的安全运行并防止事故扩大。
一、城市轨道交通供电系统中的变压器的作用
在供电系统中，根据所处位置，所起作用的不同以及工作方式的不同，在不同的场合需要采用不同型号的变压器。
主变电所将来自城市电网的高压电源，降压为城市轨道交通供电系统使用的中压电源，供给牵引供电系统和配变电系统使用。
牵引变压器通过与整流机组的配合，将中压电能降压整流为适合列车使用的直流电；动力变压器则将中压电能降压为380V电源供给动力照明设备使用。
在多数城轨供电系统中，牵引变压器和动力变压器都采用树脂绝缘的干式变压器，空气自然冷却或配置风冷系统。
变压器的运行状态与故障分类
变压器的运行状态与故障分类
二、变压器的运行状态与故障分类
变压器的运行状态分为
正常运行状态
不正常运行状态
故障状态
变压器的不正常运行状态主要有变压器过负荷运行、变压器外部故障引起的过电流，油箱漏油引起的油位下降、冷却系统故障、变压器油温升高，外部接地短路引起中性点过电压、绕组过电压和频率降低引起过励磁等。
这些不正常运行会导致变压器绕组与铁心过热，加速绝缘老化，这是变压器运行所不允许的。
二、变压器的运行状态与故障分类
油浸式变压器
干式变压器
二、变压器的运行状态与故障分类
变压器的故障分为油箱内部故障和油箱外部故障。
油箱内部故障主要有绕组相间短路、接地短路、绕组的匝间和层间短路及铁心的烧损等。
变压器的油箱内部故障具有严重的后果，因为短路所产生的高温电弧，不仅会烧坏线圈的绝缘和铁心，而且会引起变压器油和其他绝缘物剧烈气化，甚至造成变压器油箱的爆炸，因此必须很快地予以切除。
油箱外部故障是指变压器绝缘套管与引出线故障引起的相间短路与单相碰壳接地短路，当变压器油箱外部故障时，线圈中将流过较大的短路电流，会使变压器温度上升，影响变压器的正常运行。
运行经验指出，变压器油箱内部故障以绕组的匝间短路居多，油箱外部故障以引出线的相间短路、单相接地短路居多。
变压器的保护配置
变压器的保护配置
三、变压器的保护配置
变压器继电保护的任务就是反应上述故障及异常运行状态，并通过断路器切除故障变压器，或发出信号告知运行人员采取措施消除异常运行状态。
三、变压器的保护配置
根据变压器的故障和不正常运行状态，常用的继电保护方法包括：
几种常用的变压器保护
几种常用的变压器保护
四、几种常用的变压器保护
变压器油箱内常见的故障是绕组匝间、层间绝缘损坏造成的短路故障，或高压绕组对地绝缘破坏引起的单相接地短路。
油浸式变压器以变压器油作为绝缘和冷却介质，当发生相间短路或单相接地故障时，由短路电流或接地电容电流造成的故障点电弧温度很高，使附近的变压器油及其他绝缘材料受热分解产生大量气体，这些气体在油箱内上升，并流向油枕。
当发生绕组的匝间或层间短路时，局部温度升高也会使油的体积膨胀，排除溶解在油内的空气，形成上升的气泡。
故障越严重，产生的气体越多，流向油枕的气流速度越快，油箱内部压力越大。
利用故障时气体上升、油面下降和气体压力构成的保护装置，称之为气体保护，也称为瓦斯保护。
四、几种常用的变压器保护
瓦斯保护能灵敏地反应油箱内的各种形式故障。
这是其他类型的保护装置所达不到的。
例如绕组的匝间短路，其短路电流只在绕组的极少匝数的线圈内环流，反应在变压器外部电路的电流变化很小，尚不足以使变压器的差动保护或电流速断保护动作。
因此，瓦斯保护是反应变压器油箱内故障最有效的一种保护方法。
四、几种常用的变压器保护
气体继电器安装示意图
1-瓦斯继电器
2-油枕
3-变压器顶盖
4-连接管道
（1）瓦斯继电器的构成及工作原理
瓦斯保护装置的主要元件是瓦斯继电器，它是反应气体的多少和流速情况从而动作的一种非电量继电器，安装在变压器油箱油枕的连接管道中。
当油箱内部故障时，油箱内的气体流向油枕并驱动瓦斯继电器动作。
为了便于气体的流动，在安装变压器时，应使变压器油管顶盖与水