第八章变压器保护课件

1、第八章第八章 电力变压器保护电力变压器保护本章主要内容本章主要内容一、常见故障、不正常运行及保护一、常见故障、不正常运行及保护二、变压器主保护二、变压器主保护 三、变压器后备保护和过负荷保护三、变压器后备保护和过负荷保护 四、变压器接地保护四、变压器接地保护 第一节第一节 变压器常见故障、不正常运行状态变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置及保护配置 一、变压器常见故障、不正常运行状态变压器常见故障、不正常运行状态 内部故障内部故障：绕组相间短路、匝间短路、：绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。单相接地短路。 外部故障外部故障：绝缘套管及引出线各种相间：绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接

2、地短路。短路、单相接地短路。 变压器不正常运行状态变压器不正常运行状态：过负荷、油箱：过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。率升高引起的变压器过励磁。第一节第一节 常见故障和不正常常见故障和不正常运行及保护运行及保护上页下页返回瓦斯保护瓦斯保护纵差动保护或纵差动保护或电流速断保护电流速断保护 油箱外引出油箱外引出线相间短路线相间短路油箱内故障油箱内故障过电流保护过电流保护零序保护零序保护二、不正常运行：二、不正常运行：过负荷过负荷过负荷保过负荷保护护一、常见故

3、障一、常见故障主保护主保护（后备保护）（后备保护）外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路第二节第二节 主变压器瓦斯保护主变压器瓦斯保护基本原理基本原理：它是反应油箱内部所产生的气：它是反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。体或油流而动作。作用作用：反应变压器油箱内的各种故障以及：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低油面降低测量元件测量元件：瓦斯继电器瓦斯继电器出口方式出口方式：跳开变压器各侧断路器；对于：跳开变压器各侧断路器；对于发变组接线，保护动作于全停、启动快切。发变组接线，保护动作于全停、启动快切。第二节第二节 变压器主保护变压

4、器主保护上页下页返回一、瓦斯保护原理及构成一、瓦斯保护原理及构成 反应变压器反应变压器油箱内部故障油箱内部故障产生的气体而产生的气体而动作动作, ,主要由瓦主要由瓦斯继电器构成斯继电器构成, ,轻瓦斯动作于轻瓦斯动作于信号信号, ,重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸. .瓦斯保护的主瓦斯保护的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯继电器，它安继电器，它安装在变压器的装在变压器的油箱和油枕之油箱和油枕之间的连接管道间的连接管道中中. .一、瓦斯继电器结构一、瓦斯继电器结构一、瓦斯继电器结构及工作情况一、瓦斯继电器结构及工作情况 内部轻微故障：内部轻微故障：气体聚集在上部，使开口杯向气体聚集在上部，使开口杯向下

5、转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气体容积定值：体容积定值：250-300250-300立方厘米）立方厘米） 正常运行：正常运行：开口杯向上倾斜，干簧接点打开开口杯向上倾斜，干簧接点打开 内部严重故障：内部严重故障：产生大量气体，推动档板运动，产生大量气体，推动档板运动，重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断开变压器两侧断路器（定值：油流速度开变压器两侧断路器（定值：油流速度1.11.1米米/ /秒秒) ) 漏油使油面降低：漏油使油面降低：上开口杯转动，轻瓦斯动作上开口杯转动，轻瓦斯动作也发出信号也发出信号。瓦

6、斯保护原理接线瓦斯保护原理接线上页下页返bRKSKCOXBKGR号信号信时延至他保护来由变压器其瓦斯继电瓦斯继电器器出口中间出口中间 继电器继电器信号继电器信号继电器连片连片1QF1QF跳闸跳闸2QF2QF跳闸跳闸瓦斯保护直流回路展开图瓦斯保护直流回路展开图第三节变压器纵差动保护第三节变压器纵差动保护一、基本原理及实现时的特点一、基本原理及实现时的特点 二、采用二、采用 BCHBCH型差动继电器构成的型差动继电器构成的 差动保护差动保护三、二次谐波制动的变压器差动保护三、二次谐波制动的变压器差动保护 第二节第二节 变压器主保护变压器主保护上页下页返回II1K1TA2TATM1I2IKI1I 2

7、I KD二、二、变压器纵差动保护变压器纵差动保护1 1、基本原理及实现的特点、基本原理及实现的特点: : 变压器纵差动保护通变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理常采用环流法接线。原理与输电线路类似，但在实与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位压两侧电流的大小和相位不同。不同。一、基本原理一、基本原理II1K1TA2TATM1I2IKI1I 2I KDII2K1TA2TATM1I2IKI1I 2I KD二、变压器纵差保护特殊问题二、变压器纵差保护特殊问题引起不平引起不平衡电流增大的因素衡电流增大的因素 变压器高、低压两侧电流的大小和相位变压器

8、高、低压两侧电流的大小和相位不同不同 变压器空载投入的励磁涌流变压器空载投入的励磁涌流 带负荷调压的变压器运行中改变分接头带负荷调压的变压器运行中改变分接头 电流互感器计算变比与标准变比不同电流互感器计算变比与标准变比不同 两侧电流互感器型号不同两侧电流互感器型号不同上页下页返回IIIIIIIIIYAIYBIYCIdAIdBIdCIdaIdbIdcIYaIYbIYcIABCabcnm变压器星形侧变压器星形侧电流互感器按电流互感器按角形接线角形接线变压器角形侧变压器角形侧电流互感器按电流互感器按星形接线星形接线 1 1、数值补偿和相位补偿、数值补偿和相位补偿 变压器星形侧电流互感器按角形变压器星

9、形侧电流互感器按角形接线。互感器变比为：接线。互感器变比为： 变压器角形侧电流互感器按星形变压器角形侧电流互感器按星形接线。互感器变比为：接线。互感器变比为： 5)()(dNdTAIn53)()(YNYTAIn上页下页返回YaIYbIYcIIIIYAIYBIYCIdAIdBIdCIdaIdbIdcI变压器纵差动保护变压器纵差动保护2 2、影响差动保护的因素及措施、影响差动保护的因素及措施: :分析励磁涌流分析励磁涌流的特点的特点励磁涌流励磁涌流的影响的影响变压器差动变压器差动保护的构成保护的构成 正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的的3 35 5，所以

10、对保护无影响。而当变压器空，所以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流的流可达额定电流的6 68 8倍，这称为励磁涌流，可倍，这称为励磁涌流，可引起差动保护误动作。引起差动保护误动作。 含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧；含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧； 励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量； 励磁涌流相邻波形之间存在励磁涌流相邻波形之间存在“间断角间断角”。 采用具有速饱和变流器的采用具有速饱和变流器的BCHBCH型差动继电器构成型差动继电器构成

11、变压器纵差动保护；变压器纵差动保护； 采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护；采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护； 采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。 2 2、变压器励磁涌流的影响、变压器励磁涌流的影响 正常运行时，励磁电流仅为正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的变压器额定电流的3 35 5，所，所以对保护无影响。而当变压器空以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流恢复时，励磁电流可达额定电流的的6 68 8倍，这称为励磁涌流倍，这称为励磁涌流。 励磁涌流的

12、特点及采取的措施励磁涌流的特点及采取的措施1 1）含有大量的非周期分量，使励磁）含有大量的非周期分量，使励磁涌流波形偏于时间轴的一侧；涌流波形偏于时间轴的一侧；2 2）励磁涌流中含有大量的二次谐波）励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；电流分量；3 3）励磁涌流相邻波形之间存在）励磁涌流相邻波形之间存在“间间断角断角”。 （1 1）采用具有速饱和变流器）采用具有速饱和变流器的的BCHBCH型差动继电器构成变压型差动继电器构成变压器纵差动保护。器纵差动保护。 （2 2）采用二次谐波制动原理）采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护。构成变压器纵差动保护。 （3 3）采用鉴别波形间断角原）采用鉴别

13、波形间断角原理构成变压器纵差动保护。理构成变压器纵差动保护。 三、采用三、采用 BCHBCH型差动继电器构成的差动型差动继电器构成的差动保护保护 1 1、速饱和变流器工作原理、速饱和变流器工作原理 2 2、BCHBCH2 2型差动继电器的工作原理型差动继电器的工作原理 3 3、原理接线图、原理接线图 非周期分量电流的存在，破坏了其非周期分量电流的存在，破坏了其中的周期分量电流的传变。中的周期分量电流的传变。 ISUAKINNIKsatBsatBBB120NIKNioperBB130 I1IKIKN K KAC KNdN2bN1bNBA112NABCBC1KKBC BCHBCH2 2型继电器，是

14、在速型继电器，是在速饱和变流器的基础上，再加上饱和变流器的基础上，再加上短路线圈，以改善躲过非周期短路线圈，以改善躲过非周期分量的性能。分量的性能。 2/ KKNN 保持短路线圈保持短路线圈 继电器的动作安匝不变。继电器的动作安匝不变。IIIIII1356789102411128800123126510132031A1B1C1D2A2B2C2D1bN2bNdN2NKNKN KAKA动作电流的整定原则动作电流的整定原则 躲电流互感器二次回路断线躲电流互感器二次回路断线 躲变压器空载投入的励磁涌流躲变压器空载投入的励磁涌流 躲保护区外短路时流过保护的最大不平躲保护区外短路时流过保护的最大不平衡电流

15、衡电流四、二次谐波制动的变压器差动保护四、二次谐波制动的变压器差动保护1 1、原理接线图、原理接线图 2 2、组成部分及作用、组成部分及作用 2C3C4C1C5C1UR2UR4UR3UR4U3U1U5R4R3R2R6R1R1WR8R7R2WR10R9RKCKCKPKP413.04.05.06.05.225.1上页下页返回比率制动式差动继电器的组成及作用比率制动式差动继电器的组成及作用 比率制动部分是用于防止外部短路时，由于比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作；不平衡电流影响而造成误动作； 二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空

16、载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作；投入时出现励磁涌流而造成保护误动作； 差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障；严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障； 差动部分作用，保证内部故障时正确动作。差动部分作用，保证内部故障时正确动作。电压形成回路及动作判据电压形成回路及动作判据operIIIIUUUUUUIIUIIUIIU ；动作判据：差动速断部分：，动作判据：，总的制动电压：二次谐波制动电压二次谐波制动部分：；比率制动电压动作电压比率制动部分：|213max241max242212214211 1 1、比率制

17、动部分是用于防止外部短路时，、比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作。由于不平衡电流影响而造成误动作。2 2、二次谐波制动部分的作用，是防止变、二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作。误动作。3 3、差动电流速断部分作用，防止变压器、差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障。加快切除故障。 工作情况工作情况正常运行及区外短路：正常运行及区外短路：U U1 1小，小， U U4 4大，所以保护不动大，所以保护不动保护区内短路

18、：保护区内短路：U U1 1大、大、 U U4 4小、小、 U U2 2也较小，所以保护动作；若也较小，所以保护动作；若区内严重故障，满足差动速断动作条件时，区内严重故障，满足差动速断动作条件时，则差动速断保护动作。则差动速断保护动作。变压器空载投入：变压器空载投入：U U2 2较大，较大， U U1 1和和U U4 4相等，所以保护不会误动作。相等，所以保护不会误动作。I Ioperoper（ I Inubnub ）I Ibrk brk （ I Ik k ）I Ioper.0oper.0I Ibrk.0brk.0I Ik.maxk.maxI Inub.maxnub.max动作区动作区动作值整

19、定原则动作值整定原则衡电流整定按躲区外短路最大不平）制动系数（）：一般取最小制动电流（取的不平衡电流整定一般负荷电流下）：按照躲变压器最大最小动作电流（:) 15 . 0()4 . 02 . 0(.brkoperkbrknobrknooperIIKIIIIKAIKS1TCTAQF1信号QF22TCKCO1K电电流流速速断断保保护护单单相相原原理理接接线线 2K第四节第四节 电流速断保护电流速断保护整定原则：整定原则： 1 1）躲过外部）躲过外部K2K2短路时流过保护的最短路时流过保护的最 大短路电流。大短路电流。 2 2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。 灵敏

20、度校验灵敏度校验: : 在保护安装处在保护安装处K1K1点发生两相金属性短点发生两相金属性短路进行校验路进行校验 电流速断保护的特点电流速断保护的特点1 1、应用范围应用范围：容量较小的变压器，且其：容量较小的变压器，且其过电流保护动作时间大于过电流保护动作时间大于0.50.5秒。秒。2 2、作用作用：与瓦斯保护共同作为变压器相：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主保护。间短路主保护。3 3、保护区：保护区：一般只能延伸到低压绕组的一般只能延伸到低压绕组的一部分。一部分。第三节第三节 变压器后备保护和变压器后备保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回一、变压器的过电流保护一、变压器的过电流保护

21、1、原理接线：、原理接线：2、整定原则：、整定原则：KAIKTKS1TCQF2TAQF1t信号KCO2TC 躲过变压器可躲过变压器可能出现的最大负荷能出现的最大负荷电流来整定。电流来整定。maxlresreloperIKKI第三节第三节 变压器后备保护和变压器后备保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回二、低电压起动的过电流保护二、低电压起动的过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、低电压继电器整定原则及方法：低电压继电器整定原则及方法： 应低于正常运行情况下母线上可能出应低于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压现的最低工作电压 。 NoperU)6 . 05 . 0(U3、灵敏度校

22、验：、灵敏度校验： 按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。 )2 . 1 (5 . 13 . 1(3)maxkopersenUUK上页下页返回QF1QF2IIKA1IabctKM信号QF1跳QF2跳断线信号电压回路KA2KA3KCOKTKSUUUKVU1KVU2KVU3第三节第三节 变压器后备保护和变压器后备保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回三、三、复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护 1、原理接线：、原理接线：2、负序电压继电器整定原则及方法：、负序电压继电器整定原则及方法： 躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不躲过正常运行时

23、负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。平衡电压。Noper2U)07. 006. 0(U2 . 1oper2min2senUUKUQF1QF2KVNIIKA1IUZabctKM信号QF1跳QF2跳断线信号电压回路KA2KA3KVUKTKCOKS上页下页返回第三节第三节 变压器后备保护和变压器后备保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回四、负序电流和单相低电压起动的四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、负序电流继电器整定原则及方法：负序电流继电器整定原则及方法： 躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流最大不平衡电流 。Noper2I )2 . 01 . 0(I25. 1oper2min2senIIKUI信号tKMNAZIKCO其他保护来由变压器电压回路断线信号QF1跳QF2跳QF1QF2KA1KA2KSKUV