第七章电力变压器的继电保护

1、第七章 电力变压器的继电保护第一节第一节 电力变压器的故障类型，不正常运行状电力变压器的故障类型，不正常运行状态和应加装的保护态和应加装的保护第二节第二节 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护第三节第三节 变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护第四节第四节 变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护第五节第五节 变压器相间短路的电流和电压保护变压器相间短路的电流和电压保护第六节第六节 变压器的零序电流保护变压器的零序电流保护第一节第一节 电力变压器的故障类型，不正常运行状电力变压器的故障类型，不正常运行状 态和应加装的保护态和应加装的保护变压器故障变压器故障 油箱内部故障油箱内部故障 油箱外部故障油箱

2、外部故障 相间短路相间短路 绕组绕组的匝间短路的匝间短路 单相接地短路单相接地短路 引线及套管处会产生引线及套管处会产生各种相间短路各种相间短路 接地故障接地故障 变压器的不正常状态变压器的不正常状态过电流过电流油面降低油面降低过励磁过励磁变压器应装设如下保护：变压器应装设如下保护： (1) 为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设以上变压器应装设瓦斯保护。瓦斯保护。(2) 为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接为反应变压器绕组和引出

3、线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧绕组和引线地电网侧绕组和引线接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护。或电流速断保护。 (3) 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、纵差保护(或或电流速断保护电流速断保护)的后备，应装设过电流保护。的后备，应装设过电流保护。 (4) 为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序电流保 护。护。(5) 为反应过负荷应装设过负荷保护。为反应过负荷应装设过负荷保护。 (6) 为反应变压器过励磁应装设过励磁保护

4、。为反应变压器过励磁应装设过励磁保护。 第二节第二节 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护 瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体的数量和流动的速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。别是对绕组的相间短路和匝间短路。 由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘材由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。气体的数量及流速构成瓦斯保护。工

5、作原理工作原理：瓦斯继电器是构成瓦斯保瓦斯继电器是构成瓦斯保护的主要元件，它安装在油箱护的主要元件，它安装在油箱与油枕之间的连接管道上，如与油枕之间的连接管道上，如右图所示。右图所示。为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有斯继电器的方向与水平面具有11.5的升高坡度，通的升高坡度，通往继电器的连接管具有往继电器的连接管具有24的升高坡度。的升高坡度。为什么变压器是斜着的？为什么变压器是斜着的？ 开口杯挡板式瓦斯继电器，开口杯挡板式瓦斯继电器，其内部结构如右图所示。正常其内部结构如右图所示。正常运行时，上、下开口杯运

6、行时，上、下开口杯2和和l都都浸在油中，开口杯和附件在油浸在油中，开口杯和附件在油内的重力所产生的力矩小于平内的重力所产生的力矩小于平衡锤衡锤4所产生的力矩，因此开所产生的力矩，因此开口杯向上倾，干簧触点口杯向上倾，干簧触点3断开断开。 少量的气体上升后逐渐少量的气体上升后逐渐聚集在继电器的上部，迫使聚集在继电器的上部，迫使油面下降。而使上开口杯露油面下降。而使上开口杯露出油面，此时由于浮力的减出油面，此时由于浮力的减小，开口杯和附件在空气中小，开口杯和附件在空气中的重力加上杯内油重所产生的重力加上杯内油重所产生的力矩大于平衡锤的力矩大于平衡锤4所产生的所产生的力矩，于是上开口杯力矩，于是上开

7、口杯2顺时针顺时针方向转动，带动永久磁铁方向转动，带动永久磁铁10靠近干簧触点靠近干簧触点3，使触点闭合，使触点闭合，发生发生“轻瓦斯轻瓦斯”保护动作信保护动作信号。号。 油箱内部发生轻微故障时：油箱内部发生轻微故障时：大量气体和油流直接冲大量气体和油流直接冲击挡板击挡板8，使下开口杯，使下开口杯l顺时顺时针方向旋转，带动永久磁铁针方向旋转，带动永久磁铁靠近下部干簧的触点靠近下部干簧的触点3使之使之闭合，发出跳闸脉冲，表示闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯重瓦斯”保护动作。当变保护动作。当变压器出现严重漏油而使油面压器出现严重漏油而使油面逐渐降低时，首先是上开口逐渐降低时，首先是上开口杯露出油面

8、，发出报警信号，杯露出油面，发出报警信号，继之下开口杯露出油面后亦继之下开口杯露出油面后亦能动作，发出跳闸脉冲能动作，发出跳闸脉冲。油箱内部发生严重故障时：油箱内部发生严重故障时：上面的触点表示上面的触点表示“轻瓦斯保护轻瓦斯保护”，动作后经延时发出报警，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示信号。下面的触点表示“重瓦斯保护重瓦斯保护”，动作后起动变压器保，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。护的总出口继电器，使断路器跳闸。 瓦斯保护的原理接线：瓦斯保护的原理接线：主要优点：主要优点：主要缺点：主要缺点：因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护因此瓦斯保护可作为变压器

9、的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。外及引出线上发生的各种故障。 动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。部发生的各种故障。瓦斯保护评价：瓦斯保护评价： 不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。 第三节第三节 变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的

10、保护。装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式护。装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，它适用于容量在的部分，它适用于容量在10MVA以下较小容量的变压器以下较小容量的变压器, 当当过电流保护时限大于过电流保护时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护，时，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接线如下图所示。其原理接线如下图所示。1. 电流速断保护的整定计算电流速断保护的整定计算 (1) 按躲开变压器负荷侧出口按躲开变压器负荷侧出口d3短路时的最大短路电流来整短路

11、时的最大短路电流来整定定, 即即 Iop=KrelIdmax (7-1)(2) 躲过励磁涌流。根据实际经验及实验数据，躲过励磁涌流。根据实际经验及实验数据，一般取一般取 Iop=(34)IN （7-2）按上两式条件计算，选择其中较大值作为变按上两式条件计算，选择其中较大值作为变压器电流速断保护的起动电流。压器电流速断保护的起动电流。2. 灵敏度校验灵敏度校验按变压器原边按变压器原边d2点短路时，流过保护的最小短路点短路时，流过保护的最小短路电流校验电流校验, 即即 3. 变压器电流速断保护评价：变压器电流速断保护评价：缺点缺点:优点：优点：接线简单，动作迅速。接线简单，动作迅速。只保护变压器的

12、一部分。只保护变压器的一部分。 2)2(min2OPdsenIIK第四节 变压器纵联差动保护三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施五、带制动特性的差动保护五、带制动特性的差动保护 六、二次谐波制动的差动保护六、二次谐波制动的差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理一、变压器纵联差动保护的原理二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减 小不平衡电流的措施小不平衡电流的措施四、四、BCH2型差动继电器型差动继电器一、变压器纵联差动保护的原理一、变压器纵联差动保护的原理 纵联差动保护是反应纵联差

13、动保护是反应被保护变压器各端流入和被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如右图所示。护的原理接线如右图所示。为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。二次值，保护动作。 应使应使适当选择两侧电流适当选择两侧电流互感器的变比。互感器的变比

14、。结论：结论：纵联差动保护有较高的灵敏度。纵联差动保护有较高的灵敏度。221122TATAnInIII TTATAnIInn1112二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施流及减小不平衡电流的措施在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Ibp。差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，以保证差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，以保证保护范围外部短路时差动保护不动作。不平衡电流增大，保护范围外部短

15、路时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。将使保护的灵敏度降低。1由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由于变压器常常采用由于变压器常常采用Y,dll的接线方式的接线方式, 因此因此, 其两侧电流的相位差其两侧电流的相位差30。此时，如果两侧的电。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？消除这种不平衡电流的影响？通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器通常都是将变压

16、器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。感器接成星形。(b)(c)(a) 将该侧电流互感器的变比加大将该侧电流互感器的变比加大 倍，以减小二倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等，故此时选次电流，使之与另一侧的电流相等，故此时选择变比的条件是择变比的条件是 3当电流互感器采用上述联接方式以后，在当电流互感器采用上述联接方式以后，在互感器接成三角形侧的差动一臂中，电流互感器接成三角形侧的差动一臂中，电流又增又增大了大了 倍。如何保证在正常运行及外部故障倍。如何保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中应没有电流？

17、情况下差动回路中应没有电流？ 3T1TA2TAn3nn2由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流 变压器两侧电流互感器有电流误差变压器两侧电流互感器有电流误差I，在，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？的电流不为零，为什么？为什么在正常运行时，不平衡电流很小为什么在正常运行时，不平衡电流很小 ？为什么当外部故障时，为什么当外部故障时，不平不平衡电流增大？衡电流增大？原因：原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁

18、阻抗又与二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程铁芯特性和饱和程度有关。度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。使电流互感器励磁电流的差值增大。 （1）在选择互感器时，应选带有气隙的）在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁芯互感器，级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。使之在短路时也不饱和。（2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。（3）在考虑二次回路的负载

19、时，通）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的常都以电流互感器的 10误差曲线为依据，进行导线截面校验，误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会不平衡电流会更小。最大可能值为：更小。最大可能值为： 减少这种不平衡电流影响的措施：减少这种不平衡电流影响的措施：stTAmax.dunbKnI0.1I3 3由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 TTATAnnn12两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足 或或的关系？的关系？很难满足上述关系。很难满足上述关系。T1TA2TAn3nn利用平衡线圈利用平衡线圈

20、Wph来消除此差电流的影响。来消除此差电流的影响。假设在区外故障时假设在区外故障时 ，如下图所示，则差动线圈如下图所示，则差动线圈中将流过电流中将流过电流（ ），），由它所产生的磁势为由它所产生的磁势为Wcd( )。为了消除这个差动电流的影响，通常都是将。为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈平衡线圈Wph接入二次电流较小的一侧，接入二次电流较小的一侧， 应使应使2 2II减少这种不平衡电流影响的措施：减少这种不平衡电流影响的措施：Wcd( )=Wph或 Wcd = (WcdWph )2 I/2/2/2/2/2/2/2/2/2/2/24带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流带负荷调变压

21、器的分接头产生的不平衡电流在电力系统中在电力系统中为什么为什么采用带负荷调压的变采用带负荷调压的变压器压器会产生不平衡电流？会产生不平衡电流？ 改变分接头的位置不仅改变了变压器的变比，也改变分接头的位置不仅改变了变压器的变比，也破坏了变压器两侧电流互感器破坏了变压器两侧电流互感器变比的比等于变压变比的比等于变压器变比的条件，故会产生不平衡电流。器变比的条件，故会产生不平衡电流。原因：原因：调整分接头产生的最大不平衡电流为调整分接头产生的最大不平衡电流为TAmax.dunbnIUI在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器在稳态情况下需要被消除的不平衡电流有电流互感器误差，变压器调节分接头及

22、平衡线圈的计算匝数与整定匝误差，变压器调节分接头及平衡线圈的计算匝数与整定匝数不一致产生的不平衡电流，即数不一致产生的不平衡电流，即 TAdwcstunbnIfUKImax%10 要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时要保证差动保护在正常运行及保护范围外部故障时不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行不误动，差动保护的动作电流要躲开最大不平衡电流进行整定。整定。总结：总结：三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施三、暂态情况下的不平衡电流及减小其影响的措施 1外部短路时的不平衡电流外部短路时的不平衡电流 在变压器差动保护范围外部发生故障的暂在变压器差动保护范围外部发生故障的

23、暂态过程中，为什么态过程中，为什么在差回路中将产生暂态不平在差回路中将产生暂态不平衡电流？衡电流？ 原因：原因：变压器两侧电流互感变压器两侧电流互感器的铁芯器的铁芯特性及饱和特性及饱和程度不同。程度不同。在差回路中接入速饱和中间变在差回路中接入速饱和中间变流器流器SBH，如右图所示。速饱和变，如右图所示。速饱和变流器是流器是一个铁芯截面较小，易于饱一个铁芯截面较小，易于饱和的中间变流器。和的中间变流器。直流分量使速饱直流分量使速饱和变流器饱和。这时，交流分量电和变流器饱和。这时，交流分量电流难于转换到速饱和变流流难于转换到速饱和变流器的副边，器的副边，差动继电器不会动作。差动继电器不会动作。

24、减少这种不平衡电流影响的措施：减少这种不平衡电流影响的措施：引入一个非周期分量的影响系数引入一个非周期分量的影响系数Kfz。外部短路时的暂态不。外部短路时的暂态不 平衡电流，在接入一级速饱和变流器时为平衡电流，在接入一级速饱和变流器时为 式中式中 Knp非周期分量的影响系数，非周期分量的影响系数， 取取 1.52 在接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取在接入两级速饱和变流器时，非周期分量的影响系数取1。 计算变压器差动保护回路暂态不平计算变压器差动保护回路暂态不平衡电流衡电流 nTAdnpunbIIKI/%10max2由变压器励磁涌流由变压器励磁涌流 所产生的不平衡电流所产生的不平衡

25、电流 变压器的励磁电流变压器的励磁电流 仅流经变压器的某一侧，因此，通仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡，中不能被平衡，在外部故障时，在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。II但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电则可能出现数值很大的励磁电流流(又称为励磁涌流又称为励磁涌流)。 变压器的励磁涌流变压器的励磁涌流 ，其数值最，其数值最大可达额定电流的大可达额定电流的68倍，倍，同时包含有大量

26、的非周期分量和高次谐波分量。同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量。 I励磁涌流具有以下特点：励磁涌流具有以下特点：(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；的一侧；(2)包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主；(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为波形之间出现间断，如图所示，在一个周期中间断角为。 iLt( )在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有：在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影响的方法有： (1)采用具有速饱和铁心的差动继电器；采用具有速饱和铁心的差动继电

27、器； (2)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别； (3)利用二次谐波制动等利用二次谐波制动等 。1. 组成：组成：四、四、BCH2型差动继电器型差动继电器电磁型电流继电器电磁型电流继电器三柱铁芯：三柱铁芯：两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截两边柱铁芯截面较小，是中间柱铁芯截面的一半，易于饱和。面的一半，易于饱和。差动线圈差动线圈Wcd：接于变压器差接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起的某一电势值使电流继电器起动。动。两个平衡线圈两个平衡线圈Wph1、Wph2

28、短路线圈短路线圈Wd工作线圈工作线圈W2。差动线圈差动线圈接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一接于变压器差动保护的差回路，当安匝磁势达到一定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。定值时，二次线圈感应的某一电势值使电流继电器起动。平衡线圈平衡线圈的作用是消除变压器两侧电流互感器的计算变比与的作用是消除变压器两侧电流互感器的计算变比与实际变比不一致所产生的不平衡安匝磁势。实际变比不一致所产生的不平衡安匝磁势。 短路线圈短路线圈的作用是提高差动继电器躲过励磁涌流的能力。的作用是提高差动继电器躲过励磁涌流的能力。 2BCH一一2型差动继电器构成的变压器差动保护的整定计算型差动继电器构

29、成的变压器差动保护的整定计算 (1)确定基本侧确定基本侧 。将变压器两侧电流互感器流入差回路的电流将变压器两侧电流互感器流入差回路的电流中较大的一侧作为基本侧，计算步骤如表所示。中较大的一侧作为基本侧，计算步骤如表所示。ddU. ee. e3SIgTAn35Ig. e5I. e dgggInI.TA. edTAndddInI.TA. eggU. ee. e3SIhNNhNU.3SIlNNlNU.3SI35I.hN5I.lN35I.hN5I.lNhhNI3nIpr.TA.llNInIpr.TA.变压器额定电压(kV)(高压) (低压)变压器额定电流(A)变压器接线方式Y电流互感器接线方式Y电流互

30、感器计算变比电流互感器实际变比流入差回路的电流 (A)hnUhnUcTAncTAn(2)确定差动保护的动作电流确定差动保护的动作电流 躲过变压器的励磁涌流躲过变压器的励磁涌流 躲外部短路时的最大不平衡电流躲外部短路时的最大不平衡电流 平衡线圈的圆整误差，其值为平衡线圈的圆整误差，其值为 躲开电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流躲开电流互感器二次断线产生的最大不平衡电流取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。作电流。 max22max11dphdphphunbIfIfI1phf2phfset.cdc .phpr.phc

31、 .phphWWWWfmaxLIKIrelop)(maxphunbuunbTAunbrelunbrelopIIIKIKITNrelopIKI (3)计算变压器差动保护基本侧差动线圈匝数计算变压器差动保护基本侧差动线圈匝数 基本侧继电器的动作电流为基本侧继电器的动作电流为 基本侧差动线圈的计算匝数基本侧差动线圈的计算匝数继电器实际动作电流和一次动作电流分别为继电器实际动作电流和一次动作电流分别为差动线圈的实际匝数差动线圈的实际匝数 。TAhopconbropnIKI/brbrccdI60I(AW)WOPOPOP安匝prcdWccd/ )(60WIbrop安匝jTAbropprbopKnII/(4

32、)计算非基本侧平衡线圈匝数计算非基本侧平衡线圈匝数 对双绕组变压器对双绕组变压器 平衡线圈的实际匝数，采用四舍五入圆整。平衡线圈的实际匝数，采用四舍五入圆整。 (5)平衡线圈圆整误差的计算平衡线圈圆整误差的计算计算结果的变化范围在计算结果的变化范围在00.091内。若误差小于内。若误差小于0.05，则以上，则以上计算结果有效；若误差大于计算结果有效；若误差大于005，则重新计算差动保护的动，则重新计算差动保护的动作电流。作电流。 setcdbNsetcdphnbNWIWWI22)()/()(setcdcphprphcphphWWWWf(6)确定短路线圈匝数确定短路线圈匝数 对于大容量的变压器，

33、涌流倍数小，衰减慢，要求切除内对于大容量的变压器，涌流倍数小，衰减慢，要求切除内部故障的时间尽量短，应选取较少的短路线圈匝数。部故障的时间尽量短，应选取较少的短路线圈匝数。 相反，对于较小容量的变压器，应选用较多匝数的短路线相反，对于较小容量的变压器，应选用较多匝数的短路线圈，以便更有效地消除非周期分量电流的影响。圈，以便更有效地消除非周期分量电流的影响。(7)灵敏度校验灵敏度校验 保护范围内部短路最小灵敏度应大于保护范围内部短路最小灵敏度应大于2。式中式中 Id.min保护范围内故障，流过基本侧的最小短路电流；保护范围内故障，流过基本侧的最小短路电流； Iop差动保护一次动作电流。差动保护一

34、次动作电流。opdsenIIK/min五、带制动特性的差动保护五、带制动特性的差动保护 1BCH一一1型差动继电器型差动继电器 三柱式铁芯三柱式铁芯电磁型电流继电器电磁型电流继电器差动线圈差动线圈Wcd，两个平衡线圈两个平衡线圈Wph1、Wph2制动线圈制动线圈Wzh工作线圈工作线圈Wgz。组成：组成：差动线圈：差动线圈：通以电流产生磁通通以电流产生磁通cdcd，在两个二次工作绕组上感应，在两个二次工作绕组上感应的电势相串联，能使电流继电器动作。的电势相串联，能使电流继电器动作。制动线圈：制动线圈：通以电流产生的磁通以电流产生的磁通通zh在两边柱形成环路，在两在两边柱形成环路，在两个二次工作绕

35、组上感应的电势个二次工作绕组上感应的电势反向串联，合成电势为零，不反向串联，合成电势为零，不会使电流继电器动作。它的作会使电流继电器动作。它的作用是使两个边柱的铁芯饱和，用是使两个边柱的铁芯饱和，加大继电器的动作安匝。加大继电器的动作安匝。各部分作用：各部分作用：铁芯：铁芯：两边柱截面小，易于饱和，它的作用相当于一级速饱和变两边柱截面小，易于饱和，它的作用相当于一级速饱和变流器。流器。安匝制动曲线：安匝制动曲线：继电器的动作安匝与制动安匝的关系曲线。继电器的动作安匝与制动安匝的关系曲线。当制动安匝磁势较小时，两边柱铁芯没有饱和，继电器的动当制动安匝磁势较小时，两边柱铁芯没有饱和，继电器的动作安

36、匝不变，仍为作安匝不变，仍为6060安匝。安匝。 当制动安匝加大，铁芯当制动安匝加大，铁芯开始饱和，动作安匝开始加开始饱和，动作安匝开始加大。随着制动安匝磁势的加大。随着制动安匝磁势的加大，铁芯饱和程度变大，继大，铁芯饱和程度变大，继电器动作安匝加大，如图曲电器动作安匝加大，如图曲线线1 1或或2 2。带有制动线圈的变压器差动保护带有制动线圈的变压器差动保护, ,以变压器的电源侧为基以变压器的电源侧为基本侧，负荷侧为非基本侧。非基本侧接有平衡线圈、制动线本侧，负荷侧为非基本侧。非基本侧接有平衡线圈、制动线圈。当保护范围外部故障时，在制动线圈中流有短路电流，圈。当保护范围外部故障时，在制动线圈中

37、流有短路电流，使铁芯饱和，增大了继电器的动作安匝。外部故障时继电器使铁芯饱和，增大了继电器的动作安匝。外部故障时继电器不动。内部故障时，若不动。内部故障时，若B B侧无电源，制动线圈中没有短路电流，侧无电源，制动线圈中没有短路电流，不起制动作用不起制动作用 。制动线圈的安装位置制动线圈的安装位置如下：如下：(1) 对单侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于负荷侧，外部对单侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于负荷侧，外部故障有制动作用，内部故障没有制动作用。故障有制动作用，内部故障没有制动作用。(2) (2) 对于单侧电源的三绕组变压器，制动线圈应接于流过变压器对于单侧电源的三绕组变压器，制动线圈

38、应接于流过变压器最小穿越性短路电流的负荷侧。最小穿越性短路电流的负荷侧。 (3) (3) 对于双侧电源的三绕组变压器，制动线圈一般接于无电源对于双侧电源的三绕组变压器，制动线圈一般接于无电源侧。侧。 (4) (4) 对于双侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于小电源侧。对于双侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于小电源侧。当仅有小电源供电时，能保证保护装置的灵敏度。当仅有小电源供电时，能保证保护装置的灵敏度。 2BCH一一1型差动保护的整定计算型差动保护的整定计算 (1)确定变压器的基本侧。确定变压器的基本侧。与与BCH一一2型差动继电器相同。型差动继电器相同。 (2)计算差动保护的动作电流计算差

39、动保护的动作电流 躲开变压器空载投入时的励滋涌流：躲开变压器空载投入时的励滋涌流： 躲开电流互感器二次断线产生的不平衡电流：躲开电流互感器二次断线产生的不平衡电流： 躲开未装制动线圈侧外部短路时的不平衡电流躲开未装制动线圈侧外部短路时的不平衡电流Iunb： 取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次取以上三条件计算结果中的最大值作为变压器差动保护一次动作电流。动作电流。 TNrelbopIKImaxLrelopIKIunbrelbopIKI(3)计算差动线圈匝数计算差动线圈匝数 与与BCH一一2型继电器相同。型继电器相同。 (4)计算平衡线圈匝数计算平衡线圈匝数 与与BCH一一2型继

40、电器相同。型继电器相同。 (5)校验平衡线圈圆整误差校验平衡线圈圆整误差 与与BCH一一2型继电器相同。型继电器相同。 (6)计算制动线圈匝数计算制动线圈匝数Wzh： 外部短路差回路通以最大不平衡安匝数时，以保证继电外部短路差回路通以最大不平衡安匝数时，以保证继电器不动来确定制动线圈的匝数。器不动来确定制动线圈的匝数。 对于双绕组变压器，制动线圈计算匝数为对于双绕组变压器，制动线圈计算匝数为 制动线圈要保证外部短路时可靠制动，其实际匝数应向上制动线圈要保证外部短路时可靠制动，其实际匝数应向上圆整。圆整。 1czhTAmaxdsetcdTAmaxunbreltgWKnIWKnIKconconcc

41、d1phTArelWtg)fU(KKczhWsetcdsetcdczhW0.29W0.90.050.050.11.3W （7）灵敏度校验）灵敏度校验 首先求出保护范围内校验点短路时流过制动线圈的电流及制首先求出保护范围内校验点短路时流过制动线圈的电流及制动安匝。依据动安匝。依据BCHBCH一一1 1型差动继电器最大安匝制动曲线型差动继电器最大安匝制动曲线2 2求出继电求出继电器的动作安匝，其值可近似为器的动作安匝，其值可近似为 (AW)(AW)opop=tg=tg2 2(AW)(AW)zhzh式中式中 tgtg2 2最大安匝制动曲线最大安匝制动曲线2 2的斜率，可取为的斜率，可取为1.41.4

42、。当计算出的动作安匝小于当计算出的动作安匝小于6060安匝时，取安匝时，取6060安匝。差动保护的安匝。差动保护的灵敏度为灵敏度为2(AW)WIKsetcdminrdsenOP例题例题 对一台容量为对一台容量为40.5MVA三相三绕组降压变压器进行差动保护整定计算。三相三绕组降压变压器进行差动保护整定计算。变压器的接线及各侧的短路电流如下图所示。电压：变压器的接线及各侧的短路电流如下图所示。电压：11022.5kV38.522.5kV11kV，接线方式为：，接线方式为：Y，d11，d11，变压器的额定电流：，变压器的额定电流：213A608A2130A。图中标出的短路电流均为归算到。图中标出的

43、短路电流均为归算到110kV侧的三相短路电侧的三相短路电流值。括号内的数字为最小三相短路电流值。流值。括号内的数字为最小三相短路电流值。fl点单相接地时点单相接地时, 22kA。 dI1(1)dI解解 首先采用首先采用BCH2型差动继电器型差动继电器(1) 确定基本侧。确定基本侧。 由下表可以看出由下表可以看出110kV电压级为基本侧。电压级为基本侧。 3)5/213(61.435/40021305.45/75060855.35/3000213056. 005. 461. 4六、二次谐波制动的差动保护六、二次谐波制动的差动保护 利用二次谐波制动可躲过励磁涌流。利用制动线圈躲开外部故利用二次谐波

44、制动可躲过励磁涌流。利用制动线圈躲开外部故障时最大不平衡电流。具有二次谐波制动的变压器差动保护原理接障时最大不平衡电流。具有二次谐波制动的变压器差动保护原理接线由外部故障制动回路、二次谐波制动回路、差动回路及执行回路线由外部故障制动回路、二次谐波制动回路、差动回路及执行回路组成。组成。外部短路制动回路由电抗变换器外部短路制动回路由电抗变换器TXTXl l、整流滤波回路、整流滤波回路BZBZ1 1、C C1 1、R R1 1组成。组成。TXTX1 1中的一次线圈流有很大的循环电流，它使二次中的一次线圈流有很大的循环电流，它使二次线圈感应较大电压并实现制动。同时差回路电流很小，保护不线圈感应较大电

45、压并实现制动。同时差回路电流很小，保护不会动作。在保护范围内部故障时，变压器有一侧电流要改变方会动作。在保护范围内部故障时，变压器有一侧电流要改变方向或消失。电抗变换器向或消失。电抗变换器TXTX1 1一次线圈两部分绕组中电流方向相一次线圈两部分绕组中电流方向相反或有一部分为零。反或有一部分为零。 TXTX1 1的二次线圈感应电的二次线圈感应电势变小，制动作用消失或减势变小，制动作用消失或减小。差动回路电流增大，小。差动回路电流增大，TXTX3 3的二次侧感应电压升高，的二次侧感应电压升高，差动保护可靠动作。差动保护可靠动作。 二次谐波制动回路由电抗变换器二次谐波制动回路由电抗变换器TXTX2

46、 2、电容、电容C C2 2、整流桥、整流桥BZBZ2 2、滤波电容、滤波电容C C3 3及电位器及电位器RP2RP2组成。电抗变换器组成。电抗变换器TXTX2 2的一次线的一次线圈接在差回路中，其二次绕组与圈接在差回路中，其二次绕组与C C2 2组成对二次谐波串联谐振组成对二次谐波串联谐振回路，用以提高输出电压，增大二次谐波的制动能力。二次回路，用以提高输出电压，增大二次谐波的制动能力。二次谐波制动作用可借助电位器谐波制动作用可借助电位器RP2RP2调节。调节。 差动回路由电抗变换器差动回路由电抗变换器TX3、整流桥、整流桥BZ3、滤波电容、滤波电容C4及对及对50周波串联谐振回路周波串联谐

47、振回路L5、C5及电位器及电位器R3组成。谐振回路组成。谐振回路对基波分量电压有较大的输出，对不平衡电流中的非周期分对基波分量电压有较大的输出，对不平衡电流中的非周期分量和高次谐波有较强的抑制能力。调节电位器量和高次谐波有较强的抑制能力。调节电位器RP3的位置可的位置可以调节继电器的起动电流。以调节继电器的起动电流。 执行回路是一个幅值比较的执行回路。当执行回路是一个幅值比较的执行回路。当A AB B时，继电时，继电器动作。执行元件可以是二极管环形比较回路，也可由零指示器动作。执行元件可以是二极管环形比较回路，也可由零指示器构成。器构成。调节电位器调节电位器RP1RP1、RP2RP2的位置，使

48、在保护范围外部故障及的位置，使在保护范围外部故障及变压器空载投入时可靠不动。调节电位器变压器空载投入时可靠不动。调节电位器RP3RP3的位置，使在保的位置，使在保护范围内部故障时可靠动作。护范围内部故障时可靠动作。第五节第五节 变压器相间短路的电流和电压保护变压器相间短路的电流和电压保护反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压器的后备保护。器的后备保护。为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电压起动为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护，负序过电流的过电流保护、复合电压起动的过电流保护，负序过电流

49、保护，甚至阻抗保护。保护，甚至阻抗保护。 一、变压器相间短路的过电流保护一、变压器相间短路的过电流保护起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流进行整起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流进行整定：定： (1)(1)对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现的过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算的过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算 (2) (2)对对降压变压器应考虑电动机的自起动电流。过电流保护降压变压器应考虑电动机的自起动电流。过电流保护的动作电流为的动作电流为TrerelI1nnKKINOPTressrelIK

50、KKINOP保护装置的灵敏度校验保护装置的灵敏度校验dzdlmIIKmin 过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于1.51.5，远后备保护的灵敏系数大于，远后备保护的灵敏系数大于1.21.2。保护的动作时间比出线的第三段保护动作时限长保护的动作时间比出线的第三段保护动作时限长1 1个时限阶个时限阶段。段。过电流保护装置应装于变压器的电源侧，保护动作后，跳过电流保护装置应装于变压器的电源侧，保护动作后，跳开变压器两侧断路器。开变压器两侧断路器。 二、低电压起动的过流保护二、低电压起动的过流保护当过电流保护不能满足灵敏度要求时，怎么办？

51、当过电流保护不能满足灵敏度要求时，怎么办？TehKdzIKKI 采用低压起动的过电流保护。只有电压测量采用低压起动的过电流保护。只有电压测量元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继电器，经预定的延时发出跳闸脉冲。电器，经预定的延时发出跳闸脉冲。 TNopUU7 . 02 . 1UUKmindsenOP 低电压起动的过电流保护原理接线图：低电压起动的过电流保护原理接线图： 三、复合电压起动的过电流保护三、复合电压起动的过电流保护由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复合电压起动回路。合电压起动

52、回路。 当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电器动作器动作其常闭接点断开其常闭接点断开低电压继电器失电低电压继电器失电其常闭接其常闭接点闭合点闭合起动中间继电器，低压闭锁开放。若电流继电器起动中间继电器，低压闭锁开放。若电流继电器也动作，则起动时间继也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。电器，经预定延时发出跳闸脉冲。三、复合电压起动的过电流保护三、复合电压起动的过电流保护三相短路时：三相短路时：也会短时出现负序电压。闭锁开放。由于低电压也会短时出现负序电压。闭锁开放。由于低电压继电器返回电压较高。三相短路后，若母线电压低于低电压

53、继继电器返回电压较高。三相短路后，若母线电压低于低电压继电器的返回电压，则低电压继电器不会返回。电器的返回电压，则低电压继电器不会返回。 复合电压起动的过电流保护的电流元件和低电压元件的复合电压起动的过电流保护的电流元件和低电压元件的整定同低压闭锁过电流保护。负序电压继电器的动作电压根据整定同低压闭锁过电流保护。负序电压继电器的动作电压根据运行经验为运行经验为 灵敏度校验与上述两种过电流保护相同。灵敏度校验与上述两种过电流保护相同。这种保护方式灵敏度高，接线简单，故应用比较广泛。这种保护方式灵敏度高，接线简单，故应用比较广泛。TNopUU)12. 006. 0(四、负序电流保护四、负序电流保护

54、对于大型发电机一变压器组，额定电流大，电流元件往往对于大型发电机一变压器组，额定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。其原理不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。其原理接线如图所示。它是由反应对称短路的低电压起动的过电流保接线如图所示。它是由反应对称短路的低电压起动的过电流保护和反应不对称短路的负序电流保护组成。护和反应不对称短路的负序电流保护组成。 负序电流继电器的一次动作电流按以下条件选择：负序电流继电器的一次动作电流按以下条件选择： (1)躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流。其值为平

55、衡电流。其值为 Iop=(0.10. 2)IN.T (2)躲开线路一相断线时引起的负序电流。躲开线路一相断线时引起的负序电流。 (3)与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。灵敏度校验灵敏度校验负序电流保护的灵敏度较高，接线也较简单，但整定计负序电流保护的灵敏度较高，接线也较简单，但整定计算比较复杂，通常用在算比较复杂，通常用在31.5MVA及以上的升压变压器。及以上的升压变压器。2IIK2min2dsenOP五、变压器的过负荷保护五、变压器的过负荷保护变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个电

56、流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。电流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。原理接线如图所示原理接线如图所示。 过负荷保护的整定计算：过负荷保护的整定计算：过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定：过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定：过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时限过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时限阶段，一般取阶段，一般取10s。TehKdzIKKI TrerelIKKINOP第六节第六节 变压器的零序电流保护变压器的零序电流保护 对对l10kVl10kV以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一以上中

57、性点直接接地系统中的电力变压器，一般应装设零序电流般应装设零序电流( (接地接地) )保护，作为变压器主保护的后备保保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。护和相邻元件短路的后备保护。大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置有关。 一、变电所单台变压器的零序电流保护一、变电所单台变压器的零序电流保护 零序电流保护装于变压器中性点接地引出线的电流互感器零序电流保护装于变压器中性点接地引出线的电流互感器上，其原理接线如图所示

58、。保护动作后切除变压器两侧的断路上，其原理接线如图所示。保护动作后切除变压器两侧的断路器。器。 零序电流保护的整定计算：零序电流保护的整定计算：动作电流按与被保护侧母线引出线零序保护后备段在灵敏度动作电流按与被保护侧母线引出线零序保护后备段在灵敏度上相配合的条件进行整定，即上相配合的条件进行整定，即 opbcoopIKKI 00dzI 0动作时限为动作时限为 0t 式中式中 Kco配合系数，配合系数，Kph取取1.11.2； Kb零序电流分支系数。其值为远后备范围内故障时零序电流分支系数。其值为远后备范围内故障时,流过本保护与流过出线零序保护零序电流之比；流过本保护与流过出线零序保护零序电流之

59、比； 出线零序电流保护第三段的动作电流。出线零序电流保护第三段的动作电流。灵敏度校验：灵敏度校验：为满足远后备灵敏度的要求为满足远后备灵敏度的要求opI 01.2II3K00dsenOPttt/00二、变电所多台变压器的零序电流保护二、变电所多台变压器的零序电流保护当变电所有多台变压器并列运行时，只允许一部分变压器当变电所有多台变压器并列运行时，只允许一部分变压器中性点接地。中性点接地的变压器可装设零序电流保护，而不中性点接地。中性点接地的变压器可装设零序电流保护，而不接地运行的变压器不能投入零序电流保护。接地运行的变压器不能投入零序电流保护。 当发生接地故障时，变压器接地保护不能辨认当发生接

60、地故障时，变压器接地保护不能辨认接地故障发生在哪一台变压器。若接地故障发生在接地故障发生在哪一台变压器。若接地故障发生在不接地的变压器，会产生什么后果？不接地的变压器，会产生什么后果？接地保护动作，切除接地的变压器后，接地故接地保护动作，切除接地的变压器后，接地故障并未消除，且变成中性点不接地系统在接地点会障并未消除，且变成中性点不接地系统在接地点会产生较大的电弧电流，使系统过电压。同时系统零产生较大的电弧电流，使系统过电压。同时系统零序电压加大，不接地的变压器中性点电压升高，其序电压加大，不接地的变压器中性点电压升高，其零序过电压可能使变压器中性点绝缘损坏。零序过电压可能使变压器中性点绝缘损