电力变压器的继电保护

1、变压器后备保护的作用 防止外部故障引起的变压器过电流 作为相邻元件（母线和线路）的后备保护 作为变压器内部故障的时差动保护等主保护的后备1第五节 变压器的电流和电压保护2过电流保护低压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护负序过电流保护阻抗保护。变压器相间短路的后备保护： 变压器相间短路的后备保护，既是变压器主保护的后备保护，又可作为相邻母线或线路的后备保护。3一、变压器相间短路的过电流保护 1、使用条件：宜用于降压变压器。2、安装地点：电源侧。4、单相原理接线图 3、动作：经整定延时动作于变压器各侧QF跳闸。 4一、变压器相间短路的过电流保护 55、保护的整定计算：变压器的最大负荷电流应考

2、虑下述情况：（1）动作电流 ：按躲开变压器的最大负荷电流整定。 1）对并列运行的变压器：2）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，可按下式计算对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6保护装置的灵敏度校验:过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于1.5，远后备保护的灵敏系数大于1.2。保护的动作时间比出线的第三段保护动作时限长1个时限阶段。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。 7二、低电压启动的过电流保护 当过电流保护不能满足灵敏度要求时，怎么办？ 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

3、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。 8二、低电压启动的过电流保护 1、保护原理接线图9二、低电压启动的过电流保护 102、保护的整定计算：（1）KA的动作电流：按躲开变压器额定电流整定：按躲开正常运行时母线上可能出现的最低工作电压，且在外部故障切除后电动机自启动的过程中，低电压元件必须可靠返回。根据运行经验，一般取（2）低电压继电器KV的动作电压11（3）保护的灵敏度1）电流元件的灵敏系度校验 2）电压元件的灵敏度校验 最大运行方式下，后备保护范围末端金属性三相短路时，保护安装处的最大线电压。 12三、复合电压起动的过电流保护1、保护原理接线图由负序电压滤过器、过电压继电

4、器及低电压继电器组成复合电压起动回路。13三、复合电压启动的过电流保护14三、复合电压起动的过电流保护 当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电器动作其常闭接点断开低电压继电器失电其常闭接点闭合起动中间继电器，低压闭锁开放。若电流继电器也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。15三、复合电压起动的过电流保护三相短路时：短路瞬间也会短时出现负序电压，使负序电压继电器KVN启动，使低压继电器KVU动作，当负序电压消失后，低压继电器接于相间电压上，由于只有当母线电压高于KVU的返回电压方可使其返回，而三相短路时母线电压都很低，小于返回电压，所以KVU保持动作状态，此时相当于低电压启动

5、的过电流保护162、保护的整定计算火电厂升压变压器：（3）负序电压元件：（1）KA的动作电流：按躲开变压器额定电流整定：（2）低电压继电器KV的动作电压：动作值：17灵敏度： 电流元件：（要求大于1.2）负序电压元件：（要求大于1.2）低电压元件：（要求大于1.2） 保护末端金属性两相短路时，保护安装处的最小负序电压。 18 四、负序电流及单相式低压起动的过电流保护1、保护原理接线图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。 192、保护的整

6、定计算负序电流元件（1）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； 灵敏度（要求大于1.2）（2）躲过变压器相邻线路发生一相断线时出现的负序电流； （3）与相邻元件的负序电流保护在灵敏系数上相配合。 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31.5MVA及以上的升压变压器。20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。 五、变压器的过负荷保护21五、变压器的过负荷保护过负荷保护：反应变压器对称过负荷引起的过电流。过负荷保护只需接于一相电流上，装于各侧的过负荷保护均经过同一

7、时间继电器经整定延时（一般取910s）作用于信号。 过负荷保护的安装侧：(1)对双侧电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。22(2)对三侧有电源的三绕组变压器，三侧均应装设。(3)仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不等，则装于电源侧及容量较小侧。(4)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。(5)对双绕组变压器，装于电源侧。23第六节 变压器的零序保护24变压器高压绕组中性点是否接地运行与变压器绝缘水平有关：220kV及以上的大型变压器，高压绕组采用分级绝缘，若其中性点绝缘水平较低（如500kV系统中，中性点绝缘水平为38kV的变压器

8、），则中性点必须接地运行；若其绝缘水平高（如 220kV变压器中性点绝缘水平为110kV的情况），则中性点可直接接地运行，也可在系统不失去接地中性点的条件下不接地运行。 251、中性点直接接地变压器的零序保护 (1)中性点直接接地变压器零序电流保护原理框图26 (2)中性点直接接地变压器零序电流保护原理图27(3)零序电流保护整定计算1)零序电流保护段：与引出线零序电流保护段在灵敏系数上相配合。a、动作电流：零序电流分支系数最大值； 引出线零序电流保护段动作值。 b、保护动作时限: 282)零序电流段：与相邻元件零序保护的后备段相配合。 a、动作电流： 零序电流分支系数最大值； 引出线零序电流

9、保护后备段动作值。 b、保护动作时限:292、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护对于110kV及以上中性点直接接地的系统中，当变压器的中性点可能接地运行或不接地运行时，对应外部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中性点引起的电压升高，应按变压器绝缘情况装设相应的保护。 30全绝缘变压器：若因某种原因造成QF3拒绝跳闸，则保护先由零序电流保护动作于QF1跳闸。当QF1和QF4 跳闸后，系统成为中性点不接地系统，而且T2仍带着接地故障继续运行。T2的中性点对地电压将升高为相电压，两非接地相的对地电压将升高相间电压。此时，可利用在其中性点不接地运行时出现的零序电压，实现零序过电压保护，作用于

10、断开QF2。分级绝缘变压器：必须先将T2切除，然后切除T1，以防止不接地变压器在系统失去中性点后产生的中性点过压将其绝缘击穿。31中性点有两种运行方式的变压器，需要装设：零序过电流保护用于中性点接地运行方式；零序过电压保护用于中性点不接地运行方式。分级绝缘变压器：先切除中性点不接地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压器；全绝缘变压器：先切除中性点接地运行的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。b、保护动作原则：a、保护设置原则：32c、全绝缘变压器零序保护原理框图33d、全绝缘变压器零序保护原理图34e、中性点无放电间隙的分级绝缘变压器零序保护原理框图中性点无放电间隙的分级绝缘变压器零序

11、保护原理框图35f、中性点装有放电间隙的分级绝缘变压器零序保护原理框图36第七节 变压器的过励磁保护37一、变压器过励磁的危害变压器一次侧电压 可表示为：式中： 铁芯的工作磁通密度； 铁芯截面积（常数）；电源频率。变压器一次绕组匝数（常数）；38即：变压器工作磁密B与U和f的比值成正比,电压升高或频率下降都会使磁通密度增加，使铁芯饱和。铁芯饱和后，励磁电流急剧增大，造成变压器过励磁。 39二、变压器过励磁的原因（1）电力系统由于发生事故而解列，造成系统中某一部分因大量甩负荷使变压器电压升高，或由于发电机自励磁引起过电压；（2）由于发电机铁磁谐振过电压，使变压器过励磁；（3）发电机组启动过程中，

12、由于误操作引起过励磁；（4）在正常运行情况下，突然甩负荷也会引起变压器过励磁。因为励磁调节系统与原动机调速系统都是由惯性环节组成，突然甩负荷后电压迅速上升，而频率上升缓慢，则电压频率比增大，从而使变压器过励磁。40（1）变压器铁损增加,铁芯温度升高；（2）使漏磁场增强,使靠近铁芯的绕组导线、油箱 壁和其它金属构件产生涡流损耗、发热、引起高 温，严重时造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。三、过励磁的危害：500KV及以上电压级的变压器,应装设过励磁保护。 四、过励磁的对策：41五、变压器的过励磁保护1、构成原理：过励磁时磁通密度增加，远大于正常时的数值。2、变压器过励磁保护原理框图42的大小反应了工作磁通密度 。因此，可将 的大小作为变压器过励磁保护的判据。过励磁保护的整定，可以按饱和磁通密度 整定。43变压器保护的配置原则 一般变压器应配置如下保护主保护：瓦斯保护纵差动保护或电流速断保护后备保护：接地故障和相间故障后备保