变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件

电力变压器保护电力变压器保护1主要内容

变压器常见故障、不正常运行及保护方式1瓦斯保护2变压器纵差动保护

3变压器后备保护和过负荷保护4

变压器的接地保护5主要内容

变压器常见故障、不正常运行及保护方式1瓦斯保护2变2一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置

内部故障：

绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。外部故障：

绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。

变压器不正常运行状态：

过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置内部故障：3保护配置（1）主保护反应变压器油箱内部短路故障，主保护快速跳闸，瞬时动作于全停。

a、变压器差动保护

b、瓦斯保护

c、电流速断保护保护配置（1）主保护反应变压器油箱内部短路故障，主保护4（2）后备保护反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发告警信号，或延时跳闸。

相间短路的后备保护接地短路的后备保护过负荷保护过励磁保护其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却系统）（2）后备保护反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发5变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件6基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。测量元件：瓦斯继电器出口方式：轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。重瓦斯保护动作，发跳闸命令。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。二、瓦斯保护基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。二、瓦斯保护7瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图81.基本原理:电流差动原理的应用三、变压器纵差动保护一变压器纵差保护的构成原理及接线变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫第一定律，即

式中：－变压器各侧电流的向量和。1.基本原理:电流差动原理的应用三、变压器纵差动保护一变压9变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件10二实现变压器纵差保护的技术难点1、变压器两侧电流的大小及相位不同2、稳态不平衡电流大（1）变压器有激磁电流（2）变压器带负荷调压（3）两侧差动TA的变比与计算变比不同二实现变压器纵差保护的技术难点1、变压器两侧电流的大小及相11变压器型号SFL1—8000/35，变比38.5/6.3变压器型号SFL1—8000/35，变比38.5/6.312二实现变压器纵差保护的技术难点

3暂态不平衡电流大（1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同（2）空投变压器的励磁涌流（3）变压器过激磁（4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流二实现变压器纵差保护的技术难点3暂态不平衡电流大13三空投变压器的励磁涌流涌流中含有很大的直流分量；1波形是间断的，且间断角很大2由于波形间断，使其在一个周期内正半波与负半波不对称；3含有很大的二次谐波分量4在同一时刻三相涌流之和近似等于零

5三空投变压器的励磁涌流涌流中含有很大的直流分量；1波形14四变压器纵差保护的实现

1差动保护两侧电流的移相方式

两类：通过改变差动TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相

（1）改变差动TA接线方式进行移相如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，以补偿30°的相位差。四变压器纵差保护的实现1差动保护两侧电流15变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件16变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件17变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件18

（2）接入辅助TA的移相方式对于YN,d接线的变压器，其差动TA的接线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA，接成d形，接入变压器高压侧差动TA二次，对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使各相差动元件两侧电流相位相反的目的。

（2）接入辅助TA的移相方式19（3）用软件对高压侧电流移相

即采用计算差动TA二次两相电流差的方式。当变压器的接线组别为YN,d11时，在Y侧流入A、B、C三个差动元件的计算电流，应分别取对于Y，d接线的变压器，当用计算机软件对某侧电流移相时，差动TA的接线均采用Y，y。（3）用软件对高压侧电流移相20

（4）用软件在低压侧移相方式

在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当变压器接线组别为YN,d11时，则应将低压侧差动TA二次三相电流以次向滞后方向移动30度；（4）用软件在低压侧移相方式213差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满足。在微机型变压器保护中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的平衡系数。根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。3差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不22变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件23

下面举例计算电流平衡系数，变压器容量31.5/31.5/31.5，变比110/38.5/11,接线方式Y0/Y/d

下面举例计算电流平衡系数，变压器容量31.5/31.5/324五微机变压器纵差保护1、比率制动特性的差动元件的原理（1）动作方程（II）二段折线式差动元件

－差动元件的启动电流，也叫最小动作电流

－拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动电流－差电流五微机变压器纵差保护1、比率制动特性的差动元件的原理－差25二段折线式差动元件的动作特性曲线二段折线式差动元件的动作特性曲线26（III）三段折线式差动元－第二段折线的斜率；

－第三段折线的斜率；

－第二个拐点电流；（III）三段折线式差动元－第二段折线的斜率；－第三段折线的27三段折线式差动元件的动作特性曲线三段折线式差动元件的动作特性曲线282涌流闭锁元件（1）二次谐波制动原理利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。（2）间断角原理变压器内部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般大于150度）。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电流波形是否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁涌流的。2涌流闭锁元件（1）二次谐波制动原理29（3）波形对称原理在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。励磁涌流，波形间断不对称。（4）磁制动原理磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的（3）波形对称原理303过激磁闭锁元件运行中的变压器，当由于某种原因造成过激磁时，可能导致纵差保护误动。对于超高压大型变压器，为防止过激磁运行时纵差保护误动，设置过激磁闭锁元件。当变压器过激磁时，将纵差保护闭锁。变压器纵差保护的过激磁闭锁元件，实际上是采用5次谐波电流制动元件。即当差流中的5次谐波分量大于某一值时，将差动保护闭锁。3过激磁闭锁元件31当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量，从而使涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动或延缓动作，严重损坏变压器。为此设置差动速断元件。差动速断元件反映的也是差流。与差动元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。4差动速断元件当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重32五整定原则及对定值的建议

（1）启动电流对启动电流的整定原则是：可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。（2）拐点电流⑶比率制动系数S比率制动系数S的整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。取0.6～0.8是合理的

五整定原则及对定值的建议（1）启动电流对启动电流的整定原33六、变压器各保护装置的配置原则（一）气体保护的配置原则

0.8MVA及以上油浸式变压器应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

六、变压器各保护装置的配置原则（一）气体保护的34六、变压器各保护装置的配置原则（二）差动保护的配置原则对于变压器引出线、套管及内部短路故障，应装设纵联差动保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。对6.3MVA及以上并列运行变压器，10MVA及以上单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。10MVA以下变压器可装设电流速断保护或过电流保护六、变压器各保护装置的配置原则（二）差动保护的配置原则35六、变压器各保护装置的配置原则（三）过电流保护的配置原则过电流保护作为变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）的后备。包括过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，保护动作后应带时限动作于跳闸。六、变压器各保护装置的配置原则（三）过电流保护的配置原则36六、变压器各保护装置的配置原则过电流保护宜用于降压变压器。复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。当采用上述2）、3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。六、变压器各保护装置的配置原则过电流保护宜用于降压变压器。37六、变压器各保护装置的配置原则

（四）零序电流的配置原则零序电流保护反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。110kV及以上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。六、变压器各保护装置的配置原则（四）零序电流的配38六、变压器各保护装置的配置原则

（四）过负荷保护装置的配置原则当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。六、变压器各保护装置的配置原则（四）过负荷保护装39六、变压器各保护装置的配置原则

（五）冷却系统保护配置原则对变压器冷却系统故障，装设冷却器全停保护装置。当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额定负载运行20min,如20min后顶层温度尚未达到75，则允许上升到75，但最长运行时间不得超过1h对装有冷却系统装置的变压器，同时应设温度测量系统，并动作信号及启动有关备用或辅助冷却器。六、变压器各保护装置的配置原则（五）冷却系统保护40七、主变压器保护和自动装置投切原则（一）气体保护的投切原则变压器运行时，气体保护装置应接信号和跳闸。有载调压分接开关的气体保护应接跳闸。用一台断路器控制两台变压器时，如其中一台转入备用，应将备用变压器重瓦斯改接信号。变压器在运行中滤油、补油、换替油泵等，应将重瓦斯改接信号。当油位计的油面异常升高或呼吸系统有异常现象，需要打开放气或油阀门时，应先将重瓦斯改接信号。七、主变压器保护和自动装置投切原则（一）气体保护的投切原则41七、主变压器保护和自动装置投切原则（二）差动保护的投切原则新变压器在新投入充电时，差动保护应投入跳闸位置。在充电无异常后，应将差动保护退出，做测试极性、相位无异常后，方可投入跳闸。差动二次回路有工作时，应将差动保护退出运行。如确属差动保护回路误动作，将主变压器跳闸，可将差动保护退出，先行试送主变压器，并对差动保护回路进行检查、处理。七、主变压器保护和自动装置投切原则（二）差动保护的投切原则42谢谢！谢谢！43电力变压器保护电力变压器保护44主要内容

变压器常见故障、不正常运行及保护方式1瓦斯保护2变压器纵差动保护

3变压器后备保护和过负荷保护4

变压器的接地保护5主要内容

变压器常见故障、不正常运行及保护方式1瓦斯保护2变45一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置

内部故障：

绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。外部故障：

绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。

变压器不正常运行状态：

过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置内部故障：46保护配置（1）主保护反应变压器油箱内部短路故障，主保护快速跳闸，瞬时动作于全停。

a、变压器差动保护

b、瓦斯保护

c、电流速断保护保护配置（1）主保护反应变压器油箱内部短路故障，主保护47（2）后备保护反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发告警信号，或延时跳闸。

相间短路的后备保护接地短路的后备保护过负荷保护过励磁保护其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却系统）（2）后备保护反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发48变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件49基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。测量元件：瓦斯继电器出口方式：轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。重瓦斯保护动作，发跳闸命令。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。二、瓦斯保护基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。二、瓦斯保护50瓦斯继电器安装示意图瓦斯继电器安装示意图511.基本原理:电流差动原理的应用三、变压器纵差动保护一变压器纵差保护的构成原理及接线变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫第一定律，即

式中：－变压器各侧电流的向量和。1.基本原理:电流差动原理的应用三、变压器纵差动保护一变压52变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件53二实现变压器纵差保护的技术难点1、变压器两侧电流的大小及相位不同2、稳态不平衡电流大（1）变压器有激磁电流（2）变压器带负荷调压（3）两侧差动TA的变比与计算变比不同二实现变压器纵差保护的技术难点1、变压器两侧电流的大小及相54变压器型号SFL1—8000/35，变比38.5/6.3变压器型号SFL1—8000/35，变比38.5/6.355二实现变压器纵差保护的技术难点

3暂态不平衡电流大（1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同（2）空投变压器的励磁涌流（3）变压器过激磁（4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序电流二实现变压器纵差保护的技术难点3暂态不平衡电流大56三空投变压器的励磁涌流涌流中含有很大的直流分量；1波形是间断的，且间断角很大2由于波形间断，使其在一个周期内正半波与负半波不对称；3含有很大的二次谐波分量4在同一时刻三相涌流之和近似等于零

5三空投变压器的励磁涌流涌流中含有很大的直流分量；1波形57四变压器纵差保护的实现

1差动保护两侧电流的移相方式

两类：通过改变差动TA接线方式移相（即由硬件移相）；由计算机软件移相

（1）改变差动TA接线方式进行移相如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变压器三角形侧的电流互感器接成星形，以补偿30°的相位差。四变压器纵差保护的实现1差动保护两侧电流58变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件59变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件60变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件61

（2）接入辅助TA的移相方式对于YN,d接线的变压器，其差动TA的接线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA，接成d形，接入变压器高压侧差动TA二次，对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使各相差动元件两侧电流相位相反的目的。

（2）接入辅助TA的移相方式62（3）用软件对高压侧电流移相

即采用计算差动TA二次两相电流差的方式。当变压器的接线组别为YN,d11时，在Y侧流入A、B、C三个差动元件的计算电流，应分别取对于Y，d接线的变压器，当用计算机软件对某侧电流移相时，差动TA的接线均采用Y，y。（3）用软件对高压侧电流移相63

（4）用软件在低压侧移相方式

在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当变压器接线组别为YN,d11时，则应将低压侧差动TA二次三相电流以次向滞后方向移动30度；（4）用软件在低压侧移相方式643差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满足。在微机型变压器保护中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的平衡系数。根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。3差动元件各侧之间的平衡系数若变压器两侧差动TA二次电流不65变压器常见故障、不正常运行及保护方式课件66

下面举例计算电流平衡系数，变压器容量31.5/31.5/31.5，变比110/38.5/11,接线方式Y0/Y/d

下面举例计算电流平衡系数，变压器容量31.5/31.5/367五微机变压器纵差保护1、比率制动特性的差动元件的原理（1）动作方程（II）二段折线式差动元件

－差动元件的启动电流，也叫最小动作电流

－拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动电流－差电流五微机变压器纵差保护1、比率制动特性的差动元件的原理－差68二段折线式差动元件的动作特性曲线二段折线式差动元件的动作特性曲线69（III）三段折线式差动元－第二段折线的斜率；

－第三段折线的斜率；

－第二个拐点电流；（III）三段折线式差动元－第二段折线的斜率；－第三段折线的70三段折线式差动元件的动作特性曲线三段折线式差动元件的动作特性曲线712涌流闭锁元件（1）二次谐波制动原理利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。（2）间断角原理变压器内部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般大于150度）。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电流波形是否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁涌流的。2涌流闭锁元件（1）二次谐波制动原理72（3）波形对称原理在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。励磁涌流，波形间断不对称。（4）磁制动原理磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的（3）波形对称原理733过激磁闭锁元件运行中的变压器，当由于某种原因造成过激磁时，可能导致纵差保护误动。对于超高压大型变压器，为防止过激磁运行时纵差保护误动，设置过激磁闭锁元件。当变压器过激磁时，将纵差保护闭锁。变压器纵差保护的过激磁闭锁元件，实际上是采用5次谐波电流制动元件。即当差流中的5次谐波分量大于某一值时，将差动保护闭锁。3过激磁闭锁元件74当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量，从而使涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动或延缓动作，严重损坏变压器。为此设置差动速断元件。差动速断元件反映的也是差流。与差动元件不同的是：它反映差流的有效值。不管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。4差动速断元件当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重75五整定原则及对定值的建议

（1）启动电流对启动电流的整定原则是：可靠地躲过正常工况下最大的不平衡差流。（2）拐点电流⑶比率制动系数S比率制动系数S的整定原则，按躲过变压器出口三相短路时产生的最大不平衡差流来整定。取0.6～0.8是合理的

五整定原则及对定值的建议（1）启动电流对启动电流的整定原76六、变压器各保护装置的配置原则（一）气体保护的配置原则

0.8MVA及以上油浸式变压器应装设瓦斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。

六、变压器各保护装置的配置原则（一）气体保护的77六、变压器各保护装置的配置原则（二）差动保护的配置原则对于变压器引出线、套管及内部短路故障，应装设纵联差动保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。对6.3MVA及以上并列运行变压器，10MVA及以上单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。10MVA以下变压器可装设电流速断保护或过电流保护六、变压器各保护装置的配置原则（二）差动保护的配置原则78六、变压器各保护装置的配置原则（三）过电流保护的配置原则过电流保护作为变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）的后备。包括过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护，保护动作后应带时限动作于跳闸。六、变压器各保护装置的配置原则（三）过电流保护的配置原则79六、变压器各保护装置的配置原则过电流保护宜用于降压变压器。复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。当采