主变保护知识

1、主变保护介绍一、变压器的故障类型和不正常工作状态二、 变压器的纵差动保护三、 变压器相间短路的后备保护四、 变压器接地短路的后备保护一、变压器的故障 油箱内部故障各相绕组之间的相间短路；单相绕组部分线匝之间的匝间短路；单相绕组通过外壳发生的单相接地故障。 油箱外部故障引出线的相间短路；绝缘套管闪烁或破坏、引出线通过外壳发生的单相接地短路。二、变压器的不正常运行状态 外部相间短路引起的过电流； 外部接地短路引起的过电流和中性点 过电压； 负荷超过额定容量引起的过负荷； 漏油等原因引起的油面降低； 过励磁。三、变压器应装设的保护 瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低。 纵差动保护或差动

2、电流速断保护： 防御变压器绕组、套管及引出线上的故障。 上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。 外部相间短路的后备保护 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 外部接地短路的后备保护 变压器中性点接地运行：零序电流保护 中性点不接地的变压器：零序过电压保护 中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护 过负荷保护 过励磁保护 变压器的其他非电量保护 油温高保护 冷却器故障保护 压力释放保护等纵联差动保护 基尔霍夫第一定律（电流）：在集总电路中，任何时刻，对任意 结点,所有流入流出结点的支路电流的代数和恒等于零。 正常运行或外部故障时，差流为零，保护

3、不动作 差动保护的特点： 速动 不需和其他保护配合 在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，则将同级性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流只差，也就是说差动继电器是接在差动回路的。 同极性端：在某一时刻极性同时为正（或同时为负）的一端称同名端；两个具有互感的线圈，在某一端通入电流时，两个线圈产生的磁通方向是相同的，那两个线头就叫“同名端”。Y/-11接线两绕组三相变压器正常运行时示意图 11点接线的电流向量图 变压器差动保护的不平衡电流不平衡电流变压器本身无故障时，差流回

4、路中的电流 1. 由变压器两侧电流不同相位产生的不平衡电流 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 例某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5，选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的不平衡电流。 以双绕组降压变压器为例分析由计算变比和实际变比不一致产生的不平衡电流。 设高压侧一次电流为 ，TA的变比为nTA1 低压侧一次电流为 ，TA的变比为nTA2对于Y/d-11变压器： 记为：1I2I 3、变压器有载调压产生的不平衡电流 调压的范围：U1e(1U)/ U2e 假定Y/d-11双绕组降压变压器计算变比和实际变比一致 由 可得4. 由电流互感器传变误差

5、产生的不平衡电流 由于电流互感器励磁电流的存在，电流互感器存在传变误差，电流 互感器的二次电流为： 变压器差动回路中流过的电流为： 若两侧TA特性完全相同，则上述不平衡电流为零 由于两侧电流互感器不同型号，特性不一致，并计及电流互感器的传变误差，由此产生的不平衡电流按下式计算： Kst 为电流互感器的同型系数（同型时取0.5，不同型时取1） 综上所述，在稳态情况下，Y/d-11接线的变压器差动保护中的不平衡电流按下式计算：二、暂态运行条件下的不平衡电流1. 非周期分量的影响产生的不平衡电流 Knp 非周期分量系数，取值1.522. 励磁涌流产生的不平衡电流电力变压器正常运行时，用于建立磁场的励

6、磁电流很小；变压器在空载合闸或外部故障切除后恢复供电时，可能产生很大的励磁电流（称为励磁涌流）。变压器差动保护中不平衡电流的计算 综合考虑稳态和暂态条件下的不平衡电流，不考虑励磁涌流的影响，变压器差动保护中的不平衡电流按下式计算： U，一般取调压范围的一半 变压器差动保护如果按躲开励磁涌流整定势必会大大降低保护的灵敏度。为此应寻找识别励磁涌流的方法，在励磁涌流条件下，保护闭锁；在故障电流作用下，保护可靠动作。 一般情况下，三相变压器励磁涌流有如下特点： 1、 任何情况下空载投入变压器，至少两相出现励磁涌流； 2、励磁涌流可能为对称性涌流，也可能为偏于时间轴一侧的非对称 性涌流； 3、 至少有一

7、相励磁涌流中二次谐波含量较大； 4、间断角显著减小等。 三、励磁涌流的鉴别方法 1. 二次谐波制动原理 理论基础：与内部短路电流相比，变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，因此计算出差流中的二次谐波分量，其值较大时则认为是励磁涌流。 常用判别式：I2 / I1k 其中： I2为二次谐波的幅值，I1 为基波的幅值； k 通常取 0.150.20 左右 变压器三相励磁涌流中的二次谐波并非同时达到此定值，故一般采用或门制动的方式，即三相中有一相二次谐波含量超过此定值就闭锁差动保护。 2. 间断角原理 间断角原理是基于励磁涌流波形有较大的间断角这一特征来区分励磁涌流和故障的。 一般采用的判据是： 当

8、差流的间断角大于 65时判为励磁涌流；间断角小于 65且波宽大于 140时则判别为非励磁涌流。3. 波形对称原理 波形对称原理是基于故障电流的波形符合对称性，即当前采样时刻的采样值与半周前的采样值具有相反的符号。而励磁涌流的波形不符合对称性，借此，可区分出故障电流和励磁涌流。变压器差动保护的整定计算原则 变压器纵差动保护动作电流的整定原则：一般按躲过外部短路故障时的最大不平衡电流进行整定。整定式为： 其中：K rel 可靠系数，取1.3 Ik.max 外部故障时的最大短路电流（折算到TA二次侧） 二、变压器比率制动特性差动保护的整定计算 1. 双折线比率制动特性的差动保护 变压器的穿越电流为最

9、大外部故障电流 I k.max时，差动保护的动作电流和制动电流分别为I op.max 、Ires.max （1） 最小动作电流 Iop.0 按躲过变压器在正常运行条件下产生的不平衡电流整定 现场实际取值为： Iop.0= (0.2 0.5)I N / nTA （2）拐点电流 Ires.0 一般取 I = (0.81) I N / nTA （3）I op.max和 Ires.max 近似 Ik.max 外部故障时的最大短路电流 （4）制动特性斜率K 3. 变压器差动速断保护 Id Iop.set 动作判据：Iop.set 按躲过励磁涌流整定三、微机型变压器差动保护的逻辑 一般，完整的微机变压器差

10、动保护包括三部分：一是差动速断部分，二是比率制动部分，三是电流互感器断线判别和差流越限判别部分。 1、差动速断部分不受二次谐波和CT二次断线的控制，当差电流大于差动速断的定值时立即发出跳闸命令。 2、 比率制动部分同时受二次谐波制动的控制。其中，二次谐波部分是为防止变压器出现励磁涌流时误动。 3、电流互感器断线是否闭锁比率制动特性的差动保护，用户可通过定值单中的控制字选择。 TA断线检测的判据为： （1）发生突变后电流减小（而不是增大）； （2）本侧三相电流中有一相或两相无电流，且对侧三相电流无变化。满足以上条件时判为TA 二次回路断线。 4、差流越限判据可在正常运行时监视各相的差电流，如任一相差电流超过越限门槛值则延时发出告警信号。 变压器相间短路的后备保护 过电流保护 构成原理 逻辑图 2. 整定计算 低电压起动的过电流保护 构成原理图逻辑图 复压起动的过电流保护 构成原理图 逻辑图变压器接地短路的后备保护 1. 变