继电保护课件——变压器保护

1、 本章主要内容本章主要内容8.1 8.1 变压器常见故障、不正常运行及保变压器常见故障、不正常运行及保护方式护方式8.2 8.2 瓦斯保护瓦斯保护 8.3 8.3 变压器纵差动保护变压器纵差动保护 8.4 8.4 电流速断保护电流速断保护 8.5 8.5 变压器后备保护和过负荷保护变压器后备保护和过负荷保护 8.6 8.6 变压器的接地保护变压器的接地保护 第一节第一节 变压器常见故障、不正常运行状态及保护变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置配置 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、单相接地：绕组相间短路、匝间短路、单

2、相接地短路。短路。外部故障外部故障：绝缘套管及引出线各种相间短路、单：绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。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、油箱漏油造成：过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。保护配置保护配置反应变压器油箱内部的各种故障及油面降低（瓦斯保反应变压器油箱内部的各种故障及油面降低（瓦斯保护）护）变压器引出线、套管及绕组的相间短路（纵差动变压器引出线、套管及绕组的相间短路（纵差动保护或电流速断保

3、护保护或电流速断保护 ）外部相间短路引起的变压器过电流外部相间短路引起的变压器过电流 （过电流保护）（过电流保护）变压器高压绕组接地（接地保护）变压器高压绕组接地（接地保护）过负荷（过负荷保护）过负荷（过负荷保护）过励磁（过励磁保护）过励磁（过励磁保护）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

4、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。瓦斯继电器安装示意图一、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正常运行：正常运行：开口杯向上倾斜，干簧开口杯向上倾斜，干簧接点打开接点打开内部轻微故障：内部轻微故障：气体聚集在上部，气体聚集在上部，使开口杯向下转动，轻瓦斯干簧接使开口杯向下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气体容积定值：点闭合，发出信号（气体容积定值：250-300250-300立方厘米）立方厘米）内部严重故障：内部严重故障：产生大量气体，推产生大量气体，推动档板运动，重瓦斯的干簧接点闭动档板运动，重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器

5、，断开变压器合，起动出口继电器，断开变压器两侧断路器（定值：油流速度两侧断路器（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，上开口杯转动，轻瓦斯动作也发出信号轻瓦斯动作也发出信号。 二、原理接线二、原理接线 bRKSKCOXBKGR号信号信时延至他保护来由变压器其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

6、动保护 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衡引起不平衡电流增大的因素电流增大的因素变压器高、低压两侧电流的大小和相位不同变压器高、低压两侧电流的大小和相位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 IIIIIIIIIYAIYBIYCIdAIdBIdCIdaId

7、bIdcIYaIYbIYcIABCabcnm 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 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

8、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）

9、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保护型差动继电器构成的差动保护 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。 ISUAKINNIKsatBsatBBB120NIKNiop

10、erBB130 I1IKIKN K KAC KNdN2bN1bNBA112NABCBC1KKBC BCHBCH2 2型继电器，是在速型继电器，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。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衡电流躲保护区外短路时流过保护的最大不平衡电流四、二次谐波制动的变

11、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、比率制动部分是用于防止外部短路时，、比率

12、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：保护区内短路：U U1 1大、大

13、、 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，则区内严重故障，满足差动速断动作条件时，则差动速断保护动作。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。Ioper（ Inub ）Ibrk （ Ik ）Ioper.0Ibrk.0Ik.maxInub.max动作区动作值整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

14、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

15、的特点1 1、应用范围应用范围：容量较小的变压器，且其过电流保护：容量较小的变压器，且其过电流保护动作时间大于动作时间大于0.50.5秒。秒。2 2、作用作用：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主保：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主保护。护。3 3、保护区：保护区：一般只能延伸到低压绕组的一部分。一般只能延伸到低压绕组的一部分。第五节第五节 变压器相间短路的后备保护及过变压器相间短路的后备保护及过负荷保护负荷保护作用：作用：作为变压器相间短路的近后备保护作为变压器相间短路的近后备保护 ，一般，一般情况下，还作为下一相邻元件的远后备保护情况下，还作为下一相邻元件的远后备保护出口方式出口方式：保护

16、延时动作于跳闸。：保护延时动作于跳闸。 一、变压器的过电流保护；一、变压器的过电流保护；二、低电压起动的过电流保护；二、低电压起动的过电流保护；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 ；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。各电流保护原理示意框图各电流保护原理示意框图 KAttKAtKAKA1t112KA一、变压器过电流保护一、变压器过电流保护应用范围应用范围：容量较小变压器：容量较小变压器接线：接线：与线路过电流保护类似与线路过电流保护类似问题问题：应用在大容量变压器上时，该保护灵敏度很难：应用在大容量变压器上时，该保护灵敏度

17、很难满足要求满足要求KAIKTKS1TCQF2TAQF1t信号KCO2TC过电流保护原理接线过电流保护原理接线 电流继电器动作电流整定原则电流继电器动作电流整定原则 躲过变压器可能出现的最躲过变压器可能出现的最大负荷电流。大负荷电流。 maxlresreloperIKKINmaxlI1nnINssmaxlIKI（N N台变压器并列运行）台变压器并列运行）（降压变压器）（降压变压器） 二、低电压启动的过电流保护二、低电压启动的过电流保护测量元件测量元件：电流继电器和低电压继电器：电流继电器和低电压继电器特点特点：灵敏度高于一般的过电流保护。：灵敏度高于一般的过电流保护。出口逻辑关系出口逻辑关系：

18、两个测量元件都动作，保护才动作跳：两个测量元件都动作，保护才动作跳闸闸aUbUcU动作值的整定原则动作值的整定原则电流继电器：电流继电器：躲变压器正常运行时的额定电流。躲变压器正常运行时的额定电流。NresreloperIKKI低电压继电器整定原则：低电压继电器整定原则：正常运行情况下母线上可能出现正常运行情况下母线上可能出现最低工作电压时，该继电器不动最低工作电压时，该继电器不动作作 。 NoperU)6 . 05 . 0(U3 3、灵敏度校验：、灵敏度校验： 按后备保护范围末端发生短路故障按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。进行校验。 )2 . 1 ( 5 . 13 . 1oper(2

19、)minksenIIK)2 . 1 ( 5 . 13 . 1(3)maxkopersenUUK三、复合电压启动的过电流保护三、复合电压启动的过电流保护对称短路的测量元件对称短路的测量元件：低电压继电器和过电流继电器：低电压继电器和过电流继电器不对称短路的测量元件不对称短路的测量元件：负序电压继电器和过电流继：负序电压继电器和过电流继电器电器特点：特点：不对称短路时，电压元件灵敏度高于低电压启不对称短路时，电压元件灵敏度高于低电压启动的过电流保护动的过电流保护1 1、原理接线：、原理接线：UQF1QF2KVNIIKA1IUZabctKM信号QF1跳QF2跳断线信号电压回路KA2KA3KVUKTK

20、COKSaUbUcU负序电压继电器整定原则：负序电压继电器整定原则： 躲过正常运行时负序电压滤过躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。器出现的最大不平衡电压。Noper2U)07. 006. 0(U2 . 1oper2min2senUUK四、负序电流和单相式低电压启动的过四、负序电流和单相式低电压启动的过电流保护电流保护对称短路的测量元件对称短路的测量元件：单相低电压继电器和过电流继：单相低电压继电器和过电流继电器电器不对称短路的测量元件不对称短路的测量元件：负序电流继电器：负序电流继电器特点：特点：不对称短路时，电流元件灵敏度高于低电压启不对称短路时，电流元件灵敏度高于低电压启动

21、的或复合电压启动的过电流保护动的或复合电压启动的过电流保护UI信号tKMNAZIKCO其他保护来由变压器电压回路断线信号QF1跳QF2跳QF1QF2KA1KA2KSKUVKTab负序电流继电器动作电流整定原则负序电流继电器动作电流整定原则 躲过变压器正常运行时负序电流滤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过器输出的最大不平衡电流 。Noper2I )2 . 01 . 0(I25. 1oper2min2senIIK五、变压器的过负荷保护五、变压器的过负荷保护测量元件测量元件：电流继电器：电流继电器出口方式出口方式：发出过负荷信号：发出过负荷信号 变压器过负荷电流大多数情况下变压

22、器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。于信号。 过负荷保护的动作电流应躲过变压过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。器额定电流。 过负荷保护的动作时限，应比过电过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差流保护的最大时限增加一个时限阶差t t。 第六节第六节 变压器的接地保护变压器的接地保护中性点可能接地或不接地的分级绝缘变压器的接地保护中性点可能接地或不接地的分级绝缘变压器的接地保护零序

23、电流保护零序电流保护：当变压器中性点接地时作为接：当变压器中性点接地时作为接地保护，以短时限跳母联，长时限跳变压器两地保护，以短时限跳母联，长时限跳变压器两侧断路器侧断路器间隙零序过流保护：间隙零序过流保护：当变压器中性点不接地时当变压器中性点不接地时作为接地保护作为接地保护零序过电压保护零序过电压保护：做间隙零序过流保护的辅助：做间隙零序过流保护的辅助保护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。保护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。一、原理框图：一、原理框图：03U03I1t03I2t0t1QF1QF1TA2TAQSF）（跳解列、灭磁QF1）（跳母线解列QFHTQF1tttttt12max1二、整定计算：二、整定计算： 零序电流保护的动作电流与相邻元零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。件零序后备保护动作电流配合整定。 LoperbsuiIKK0oper0I 动作时限与相邻元件零序电流动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合整定。后备保护的时限配合整定。 零序电压元件零序电压