第六章 变压器保护

1、第六章第六章 变压器保护变压器保护油箱内故障：相间短路、接地短路、匝间短路、铁芯烧损油箱外故障：相间短路、接地短路（套管和引出线） 一、故障类型第一节 故障类型、不正常运行状态及其保护方式 二、不正常运行状态外部短路引起的过电流或中性点过电压、过负荷、油面降低、过励磁（过电压或低频率） 三、保护方式1. 瓦斯保护：瓦斯保护：轻瓦斯轻瓦斯（信号）和（信号）和重瓦斯重瓦斯（跳闸）（跳闸） 针对：针对：油箱内油箱内的各种故障及油面降低。的各种故障及油面降低。 优点：油箱内部故障，是铁芯烧损的唯一保护。优点：油箱内部故障，是铁芯烧损的唯一保护。 缺点：动作速度不及差动保护；缺点：动作速度不及差动保护；

2、 不能反应油箱外套管及引出线等部位上的故障。不能反应油箱外套管及引出线等部位上的故障。2. 纵差动保护或电流速断保护（根据变压器容量选择）纵差动保护或电流速断保护（根据变压器容量选择） 针对：变压器绕组、套管及引出线上的故障。针对：变压器绕组、套管及引出线上的故障。 特点：动作速度快特点：动作速度快主保护3. 外部相间短路的保护外部相间短路的保护 1）过电流保护）过电流保护 2）复合电压起动的过流保护）复合电压起动的过流保护 3）负序电流保护和单相式低压起动的过电流保护）负序电流保护和单相式低压起动的过电流保护 4）阻抗保护）阻抗保护4. 外部接地短路的保护外部接地短路的保护 1）零序电流保护

3、（若中性点接地）零序电流保护（若中性点接地） 2）零序过电压保护、在中性点装放电间隙加零序电流保护）零序过电压保护、在中性点装放电间隙加零序电流保护5. 过负荷保护过负荷保护（400KVA） 6. 过励磁保护过励磁保护（高压侧（高压侧500KV）7. 其它非电气量保护其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）延时跳闸或发信号第二节 变压器差动保护一、变压器纵差保护原理2 1 2112TATAnIInII必须适当选择两侧电流互感器的变比，使正常运行及外部故障时，流过差动继电器的电流为0。TTATAnIInn1 112v 电流差动原理应用于变压器就

4、构成了变压器差动保护。电流差动原理应用于变压器就构成了变压器差动保护。I-InTA1nTA2nT 1I1I2I 2IY/11YAIYBIYCIdAIdBIdCI30ACBacbYAIYBIYCIdAIdBIdCIYBYAIIYAIYBIYCIdAIdBIdCI30变压器变压器Y形侧形侧TA接成接成形；形；变压器变压器形侧形侧TA接成接成Y形。形。对Y侧线电流经过相位补偿处理213TATAYnInI3/12TATATYnnnII1.1.电流互感器的计算变比与实际变比不同电流互感器的计算变比与实际变比不同 TTATAnnn12TTATAnnn3/12变压器的变比、电流互感器的变比都是根据产品目录来

5、选变压器的变比、电流互感器的变比都是根据产品目录来选择的标准变比，很难满足择的标准变比，很难满足二、变压器差动保护的不平衡电流及解决措施克服措施：对不平衡电流进行补偿I-InTA1nTA2nT 1I1I2I 2I0121InIIIr)1 (21TATTAnnnn数字式保护电磁式保护中间变流器平衡线圈整定2.2.由变压器带负荷调整分接头由变压器带负荷调整分接头3.3.两侧两侧电流互感器传变误差电流互感器传变误差带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了调电压，这样就改变了nT，出现不平衡差流。，出现不平衡差流。克服措施

6、: 整定时增大动作电流门槛值。变压器两侧电流互感器的型号不同，磁化特性差别较大。变压器两侧电流互感器的型号不同，磁化特性差别较大。克服措施: 尽量选择特性相同的互感器，并满足10误差曲线， 整定时增大动作电流门槛值； 增大电流互感器变比； 减小互感器二次负载， 1 1）稳态不平衡电流）稳态不平衡电流外部故障时，短路电流中还外部故障时，短路电流中还含有非周期暂态分量，导致含有非周期暂态分量，导致不平衡电流的瞬时值较短路不平衡电流的瞬时值较短路稳态情况下大。稳态情况下大。克服措施: 速饱和中间变流器。 2 2）暂态不平衡电流）暂态不平衡电流外部短路时：暂态过程中BLH二次侧感应出的电流很小,保护不

7、易动作。内部短路时：暂态过程中保护也不易动作。只有等暂态非周期分量消失后，保护才能正常动作。延长了故障切除时间。应用：只宜于在中小容量的主设备上使用。应用：只宜于在中小容量的主设备上使用。4.4.变压器励磁涌流变压器励磁涌流励磁涌流：励磁涌流：当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，可能出现很大的励磁电流（数值可达额定电流的时，可能出现很大的励磁电流（数值可达额定电流的6 68 8倍）倍）, ,造成的不平衡电流很大。造成的不平衡电流很大。保护可能误动保护可能误动。产生原因产生原因: : 铁芯中的磁通不能突变。铁芯中的磁通不能突变。 涌流大小和哪些因素

8、有关涌流大小和哪些因素有关呢？呢？合闸角、合闸角、剩磁、剩磁、铁芯饱和特性等铁芯饱和特性等1 1、数值很大，含有很大的非周期分量。数值很大，含有很大的非周期分量。2 2、含有很大的二次谐波分量，一般大于基波分量的含有很大的二次谐波分量，一般大于基波分量的20%。3 3、励磁涌流的波形中有间断，间断角度励磁涌流的波形中有间断，间断角度 一般大于一般大于60。励磁涌流闭锁。励磁涌流的特征：励磁涌流的特征：克服措施: 1） 采用具有速饱和中间变流器采用具有速饱和中间变流器2） 二次谐波制动二次谐波制动3）间断角鉴别）间断角鉴别三、变压器纵差动保护的整定计算原则三、变压器纵差动保护的整定计算原则纵差动

9、保护起动电流的整定原则纵差动保护起动电流的整定原则躲开变压器的最大负荷电流躲开变压器的最大负荷电流.maxsetrelLIKI为了避免由于电流互感器二次回路断线时可为了避免由于电流互感器二次回路断线时可能引起的差动保护误动作。能引起的差动保护误动作。relK可靠系数，取可靠系数，取1.3.maxLI最大负荷电流最大负荷电流GII2IIIII2rIII躲开变压器保护范围外部短路时的最大不平衡电流躲开变压器保护范围外部短路时的最大不平衡电流.maxsetrelunbIKIrelK可靠系数，取可靠系数，取1.3；.maxunbI最大负荷电流，其计算式为；最大负荷电流，其计算式为；.max.max(1

10、0%)unbzanpstkIfUKKI zaf变比、匝数引起的相对误差；变比、匝数引起的相对误差；U带负荷调压引起的相对误差；带负荷调压引起的相对误差；0.1电流互感器容许的最大相对误差；电流互感器容许的最大相对误差；npK非周期分量系数；非周期分量系数；stK电流互感器的同型系数，取为电流互感器的同型系数，取为1；躲开变压器最大励磁涌流躲开变压器最大励磁涌流setrelNIKK IrelK可靠系数，取可靠系数，取1.31.5；K励磁涌流的最大倍数；励磁涌流的最大倍数；NI变压器额定电流；变压器额定电流；纵差动保护灵敏系数的校验纵差动保护灵敏系数的校验.min.krsenset rIKI若装有

11、励磁涌流闭锁，则在整定中不必考虑励磁涌流的影响若装有励磁涌流闭锁，则在整定中不必考虑励磁涌流的影响各种运行方式下变压器区内故障时，各种运行方式下变压器区内故障时，流经差动继电器的最小差动电流流经差动继电器的最小差动电流rI1IIresmin.setImax.KrelsetIKI)(无制动max.KI)(resrelsetIfKIresrII2resrII min.setsetII)(resrelIfKunbII-InTA1nTA2nT 1I1I2I 2I第五节第五节 电力变压器的非电气量保护电力变压器的非电气量保护非电气量保护是变压器的重要保护形式。通过监视、非电气量保护是变压器的重要保护形式

12、。通过监视、检测变压器的检测变压器的非电气状态参数非电气状态参数（瓦斯气体，油温，（瓦斯气体，油温，油位等）以及油位等）以及变压器辅助设备变压器辅助设备（如冷却器等）的状（如冷却器等）的状态，判断变压器的运行状态及环境，达到保护变压态，判断变压器的运行状态及环境，达到保护变压器的目的。器的目的。一、瓦斯保护一、瓦斯保护-变压器油箱内部的主要保护形式变压器油箱内部的主要保护形式1、瓦斯保护：反应变压器油箱内部、瓦斯保护：反应变压器油箱内部气体量的多少气体量的多少和油流速度和油流速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种而动作的保护，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短路故

13、障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘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材料分解，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。枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。2、气体继电器的安装、气体继电器的安装安装在油箱与油枕安装在油箱与油枕之间的连接管道上。之间的连接管道上。为什么变压器是斜着的？为什么变压器是斜着的？为了不妨碍气体的流通，变压器安装时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

14、的方向与水平面具有应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有11.5的升高坡度，通往继电器的连接的升高坡度，通往继电器的连接管具有管具有24的升高坡度。的升高坡度。4、气体继电器的工作原理、气体继电器的工作原理a)变压器正常运行时变压器正常运行时上下两对触点都断开，上下两对触点都断开，不发出信号不发出信号b)变压器油箱内部发变压器油箱内部发生轻微故障生轻微故障上触点接通信号回路，上触点接通信号回路，发出音响和灯光信号，发出音响和灯光信号，这称之为这称之为“轻瓦斯动作轻瓦斯动作”c)变压器油箱内部变压器油箱内部发生严重故障发生严重故障下触点接通跳闸回路，下触点接通跳闸回路，使断路器跳闸，同时发使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号，这出音响和灯光信号，这称之为称之为“重瓦斯动作重瓦斯动作”d)变压器油箱漏油变压器油箱漏油上触点接通，发出报警上触点接通，发出报警信号；信号；下触点接通，使断路器下触点接通，使断路器跳闸，同时发出跳闸信跳闸，同时发出跳闸信号。号。 主要优点：主要优点：因此因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与，与纵差动保护相互配