变压器保护原理与整定

关于变压器保护原理与整定第1页，课件共58页，创作于2023年2月第一部分10/35KV线路保护

继电保护保护功能低周、低压减载重合闸和保护加速中性点不接地电网单相接地检测中性点经消弧线圈接地电网中单相接地检测

第2页，课件共58页，创作于2023年2月一.继电保护保护功能

三段式电流保护方向电流保护低电压闭锁方向电流保护低周、低压减载重合闸和保护加速

第3页，课件共58页，创作于2023年2月三段式电流保护电流速断保护(Ⅰ段)Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max (Krel取1.2—1.3)带时限电流速断保护(Ⅱ段)Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2 (Krel取1.1—1.2)过电流保护(Ⅲ段)Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset.Ⅲ.2 (Krel取1.1)Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/KrKrel取1.2；Kr取0.9—0.95； Kss大于1；时间:阶梯形时限灵敏度:电流保护灵敏度大于1.5(近后备)及1.2(远后备)应用:末端馈线保护一般只需二段式。第4页，课件共58页，创作于2023年2月三段式电流保护动作电流及时限特性BCDAABCD第5页，课件共58页，创作于2023年2月方向电流保护

方向问题图4-54方向元件用900接线：-900<arg(Ig/Ug*eja)<900为正方向

第6页，课件共58页，创作于2023年2月低电压闭锁方向电流保护

其中一段的逻辑图4-55

第7页，课件共58页，创作于2023年2月低周、低压减载低周减载逻辑见图4-56第8页，课件共58页，创作于2023年2月低周、低压减载低压减载逻辑见图4-57第9页，课件共58页，创作于2023年2月重合闸和保护加速逻辑框图4|58

第10页，课件共58页，创作于2023年2月二.中性点不接地电网单相接地检测基波零序电流大小选线基波零序电流与零序电压的相位关系选线基波零序群体比幅比相选线基波零序电流补偿选线零序电压移相后的零序功率选线零序无功功率选线第11页，课件共58页，创作于2023年2月三.中性点经消弧线圈接地

电网中单相接地检测5次谐波分量选线5次谐波群体比幅比相选线零序有功功率选线第12页，课件共58页，创作于2023年2月第二部分电力变压器的继电保护

变压器的故障和保护配置变压器纵差动保护接线数字式变压器纵差动保护数字式纵差动保护整定计算变压器相间短路的后备保护

第13页，课件共58页，创作于2023年2月一.变压器的故障和保护配置1.变压器的故障和不正常运行变压器的故障 油箱内部故障 油箱外部故障不正常运行工况 过负荷（对称） 过励磁（大容量变压器） 温度压力第14页，课件共58页，创作于2023年2月一.变压器的故障和保护配置2.变压器保护配置瓦斯保护（主保护）纵差动保护或电流速断保护（主保护）外部相间短路的后备保护接地保护不正常运行的保护第15页，课件共58页，创作于2023年2月二．变压器纵差动保护接线

1.纵差动保护的基本工作原理相位校正、幅值校正、接地故障时零序电流问题原理接线如图3-12第16页，课件共58页，创作于2023年2月2.

常规纵差动保护接线

第17页，课件共58页，创作于2023年2月电流的相位校正星形侧差动回路电流：IbY-IaY=(IB1-IA1)/nTA1IcY-IbY=(IC1-IB1)/nTA1IaY-IcY=(IA1-IC1)/nTA1三角形侧差动回路电流：-Ia/nTA2=(Iad-Ibd)/nTA2=(IA1-IB1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ib/nTA2=(Ibd-Icd)/nTA2=(IB1-IC1)/nTA2*(Ny/Nd)-Ic/nTA2=(Icd-Iad)/nTA2=(IC1-IA1)/nTA2*(Ny/Nd)对穿越性正序,负序电流两侧差动回路的电流反相。第18页，课件共58页，创作于2023年2月3.

数字式纵差动保护接线第19页，课件共58页，创作于2023年2月电流的相位校正Y侧用软件进行相位校正(和d侧相位一致) Iα=(IaY-IBy)/√3 Iβ=(IbY-IcY)/√3 Iγ=3(IcY-IAy)/√3电流平衡调整 一次电流I1N=SN/√3*UＮφφ 二次电流I2N=I1N/nTA 以高压侧为基准侧（I2N.B）计算其他各侧平衡系数Kbal=I2N.B/I2N其他各侧电流：I2N’=Kbal*I2N第20页，课件共58页，创作于2023年2月2.

常规纵差动保护接线

第21页，课件共58页，创作于2023年2月一.变压器的故障和保护配置2.变压器保护配置瓦斯保护（主保护）纵差动保护或电流速断保护（主保护）外部相间短路的后备保护接地保护不正常运行的保护第22页，课件共58页，创作于2023年2月例1：常规保护中互感器变比选择计算。变压器20MVAUn=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%Yn,d11接线.试选择TA变比并计算不平衡电流.

110KV侧 11KV侧一次额定电流(KA) 20/(√3*110) 20/(√3*11) =0.105 =1.05TA的接线方式 d11 Y12TA的一次计算电流(A)√3*105=182 1050TA的标准变比 200/5=40 1200/5=240TA的一次额定电流(A) 182/40=4.55 1050/240 =4.375差动回路不平衡电流(A) Ibp=4.55-4.375=0.175第23页，课件共58页，创作于2023年2月例2：微机保护中互感器变比选择计算变压器31.5MVAUn=(110+-2*2.5%)/38.5/11KVY，Y，d-12-11，试选择TA变比并计算平衡系数 110KV侧 38.5KV侧 11KV侧额定电流(A)31.5/(√3*110) 473 1650 =165TA的接线方式 Y Y YTA的计算变比 165/5 473/5 1650/5选用TA的变比 200/5=40 500/5 2000/5各侧二次电流 165/40=4.125 4.73 4.125平衡系数 1 0.872I1/I3=1第24页，课件共58页，创作于2023年2月三．数字式变压器纵差动保护1.变压器纵差动保护遇到的问题正确识别励磁涌流和内部短路电流区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度外部短路切除电压突然恢复的暂态过程中不误动作电流互感器饱和不影响纵差动保护的正确动作

第25页，课件共58页，创作于2023年2月2.变压器励磁涌流及其判别励磁涌流的特点励磁涌流幅值大、衰减、含非周期分量波形呈间断特性图3-14含有明显2次谐波（15%以上）和偶次谐波

第26页，课件共58页，创作于2023年2月2次谐波电流制动

三相差动电流中的2次谐波 判别式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取15%--20% 差动电流Idφ可以用基波分量Idφ1。制动方式分为： 谐波比Id2/Id1最大相制动三相； 差动电流（基波）最大相谐波比制动三相； 2次谐波最大值与基波最大值谐波比制动三相偶次谐波电流制动判别电流波形间断角识别励磁涌流θj>650；

θw<1400

第27页，课件共58页，创作于2023年2月3.区外短路时的不平衡电流和

保护的灵敏度

区外短路最大不平衡电流 Iunb.max=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm) ＊Ik.max/nTA比率制动特性 Iop.max=Krel＊Iunb.max 动作电流随外部短路电流增大而增大称为比率制动特性。第28页，课件共58页，创作于2023年2月最大不平衡电流和比率制动特性第29页，课件共58页，创作于2023年2月A．两折线比率制动特性动作量：IOP=|I1/n1+I2/n2|制动量: Ires=1/2*|I1/n1-I2/n2| 或max(I1,I2,I3)动作条件：Iop>Iq （Ires<=Ig） Iop>Iq+S*（Ires-Ig）(Ires>Ig) 最小动作电流Iq,取0.4—0.6 最小制动电流Ig,取0.5—1.0第30页，课件共58页，创作于2023年2月B．三折线比率制动特性

Iop>Iq （Ires<=Ig1） Iop>Iq+S1*（Ires-Ig1） (Ig1<Ires<=Ig2) Iop>Iq+S1*（Ig2-Ig1）+S2*（Ires-Ig2） (Ires>Ig2)Ig1取0.5；Ig2取3；S1取0.3—0.75；S2取1.0差动电流速断保护TA断线闭锁保护

第31页，课件共58页，创作于2023年2月四．数字式纵差动保护整定计算1.比率制动特性参数整定（两折线特性）最小动作电流Iq Iunb.loa=(Kcc＊Kap＊Ker+ΔU+Δm)＊Iloa/nTA Iq=Krel*Iunb.loa Krel:双绕组变1.2—1.3；三绕组变1.4—1.5最小制动电流Ig(装置内部固定取0.8In)斜率S:躲外部短路差动回路最大不平衡电流 S=(Krel*Iunb.max-Iq)/(Ires.max-Ig) Krel:取1.3—1.5；Ires.max=Ik.max/nTA制动系数: Kres.set=Iq/Ires.max+S(1-Ig/Ires.max)第32页，课件共58页，创作于2023年2月校验灵敏度 最小运行方式下Ik.min,对应Ires的Iop

Ksen=Ik.min/Iop

应不低于22.差动电流速断定值躲初始励磁涌流和外部短路故障的最大不平衡电流

Iop>K*In Iop>Krel*Iunb.max Krel取1.3—1.5 K:对6.3—31.5MVA取4.5--7； 对40—120MVA取3—6；容量大取低值。 灵敏度应不低于1.2第33页，课件共58页，创作于2023年2月五．变压器相间短路的后备保护1.复合电压起动过流保护低电压定值 用低压侧电压时

Uset=Umin/（Krel*Kr*nTV） (0.8—0.9)/（1.2*1.05） 用高压侧电压时:Uset=0.7*Un/nTV

灵敏度Ksen=Uset/Uc.max, 大于2.0(近后备)及1.5(远后备)第34页，课件共58页，创作于2023年2月复合电压起动过流保护逻辑图3-51第35页，课件共58页，创作于2023年2月负序电压定值

U2.set=(0.06—0.08)UφN/nTV

灵敏度Ksen=U2.min/U2.set 大于2.0(近后备)及1.5(远后备)电流元件定值 对双绕组变压器:

Iset=(Krel/Kr)(IN/nTA) (1.2/0.95) 对三绕组变压器

Iset.1=Kp*Iset.2/nTA (Kp取1.2) 灵敏度Ksen=Ik.min/(Iset*nTA) 大于1.3-1.5(近后备)及1.2(远后备)第36页，课件共58页，创作于2023年2月2.低电压起动过流 当IA或IB或IC超过定值与UAB或UBC或UCA低于定值时起动。3．负序电流和单相低电压起动过流 提高变压器不对称短路和内部较轻故障时的灵敏度。负序定值取0.1-0.2。4.阻抗保护 当电流保护灵敏度不能满足要求时采用.5.变压器过负荷保护(信号) 装于电源侧,闭锁有载调压.一般:

Iset=(Krel/Kr)*IN (1.05/0.85-0.95) 动作时间一般取9—10秒.第37页，课件共58页，创作于2023年2月6.后备电流保护的配置单侧双绕组降压变压器

电源侧保护1（和3配合）短时限跳低压分段，长时限跳变压器开关。单侧电源三绕组降压变压器

低压侧保护2（和3配合） 短时限跳分段，长时限跳本侧开关 电源侧保护1（和2’、5配合） 短时限跳中压侧，长时限段跳三侧开关两侧电源三绕组降压变压器（高压为主）

无源侧4（和5配合）:跳中压侧主电源侧带方向保护1（由变压器到母线）（和6配合），不带方向保护1（和4、7配合）第38页，课件共58页，创作于2023年2月三绕组降压变压器后备电流保护的配置

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216第39页，课件共58页，创作于2023年2月六．低压变压器的综合保护

1．过流保护Ⅰ段电流速段:高压绕组保护定值躲过低压母线最大短路电流整定

躲过变压器励磁涌流灵敏度:保护安装处短路时大于2Ⅱ段过电流，变压器及相邻后备定值:躲自启动电动机启动电流之和与分支过流保护配合灵敏度:低压母线短路时大于1.5时间1.5—2.5s,也可用反时限特性.第40页，课件共58页，创作于2023年2月2．过负荷保护躲额定电流,时间10—15s,也可用反时限特性.

3．负序电流保护不平衡和不对称短路保护.启动值I2.set(可取0.4)4．高压侧接地保护带最大相电流制动的零序电流保护5．低压侧零序电流保护 启动值: 躲正常运行时中线不平衡电流1.2*25%=0.3

与相邻元件(有分支)零序保护配合(系数取1.1) 灵敏度:低压母线接地短路时,大于1.5第41页，课件共58页，创作于2023年2月负序电流保护和高压侧接地保护特性

第42页，课件共58页，创作于2023年2月第三部分高压电动机保护电流纵差动保护电流速断保护负序电流保护(不平衡保护)接地保护过热保护过负荷保护启动时间过长保护低电压保护

第43页，课件共58页，创作于2023年2月一．电流纵差动保护用于定子绕组及引出线相间短路的保护。1.动作判据动作量：IOP=|Ia+Ia’|；A相和C相制动量：Ires=1/2*|Ia-Ia’|；A相和C相 用比率制动特性，如图5-9、102.定值整定最小动作电流Iq Iq=Krel*Kap*Kcc*Ker*IN/nTA（

0.2—0.4）

系数(1.5*1*0.5or1.0*0.1)第44页，课件共58页，创作于2023年2月两相式纵差动保护

及比率制动特性第45页，课件共58页，创作于2023年2月制动系数 躲最大启动电流时的不平衡

Inub.max=Kap*Kcc*Ker*Ist.max/nTA(Kap取1.5) S=(Krel*Inub.max-Iq)/(Ist.max/nTA-IN/nTA) (Krel取1.3--1.5；一般S为0.3—0.4)3．灵敏度校验 Id=Ik.min/nTA

Ires=1/2*Ik.min 由Ires求对应Iop Ksen=Id/Iop>=2 差动电流速断保护取3—8倍额定电流

第46页，课件共58页，创作于2023年2月二．电流速断保护1．动作判据

Imax≥Iset.H高定值,启动中

Imax≥Iset.L低定值,启动后投入

t≥tset保护延时

Imax:A相C相取大者(或正序电流)2．保护定值

高定值躲过最大启动电流整定

Iset.H=Krel*Kst*IN/nTA（系数1.5*实测or取7）低定值躲过自启动电流整定

Iset.L=Krel*Kst*IN/nTA（系数1.3*5)第47页，课件共58页，创作于2023年2月时限 当电动机用断路器出口时，动作时间取0s当电动机用F-C做出口时,取0.3秒,额定电流较大时取0.4s。此时Krel可取1.1。3.电动机启动时间 用实测启动时间乘1.2倍,一般电机可取10s。 用其判断何时启动结束。第48页，课件共58页，创作于2023年2月三.负序电流保护(不平衡保护)

负序保护用于作为匝间短路,断相,相序反,电源不平衡及不对称短路的后备保护，转子开焊以及不对称过负荷等。1.动作判据

I2≥I2.set(I2*2–K22)*t≥At≥t2.min及t≤t2.max

A：负序热值；K2=I2.set/IN第49页，课件共58页，创作于2023年2月2．负序保护定值

启动值I2.set按躲过正常运行时允许的负序电流整定取I2.set=(0.3～0.4)IN负序最长延时t2.max按电机能够承受的最长时限整定，一般取20秒负序最短延时t2.min

无外部短路闭锁时取(0.7--1.1)+0.4=1.1—1.5s一般用反时限特性，如图5-19第50页，课件共58页，创作于2023年2月3．负序热值Ａ

Ａ＝K2t*(Iq/I2.set)K2t=0.006～0.01；K2t的选取应使Ａ>0.2秒第51页，课件共58页，创作于2023年2月四.接地保护1.动作判据

Io≥Io.set当Iφmax≤1.05I2N

或Io≥[1+(Iφmax/I2N-1.05)/4]Io.set

当Iφmax>1.05I2N

to≥to.set 特性图5-17采用最大相电流Iφmax作制动量第52页，课件共58页，创作于2023年2月2．定值计算定值

电流定值按躲过电动机外部发生接地故障时的最大电容电流二次值，应实测或按经验数据取得

Io.set=Ko*3Ioc(ko=2～3)时间定值

零序保护延时,一般取to.set=0秒