电力变压器的继电保护(一)

电力变压器的继电保护

第一节概述

一、变压器的故障：

〃各项绕组之间的相间短路

油箱内部故障1单项绕组部分线匝之间的匝间短路

、单项绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障

r引出线的相间短路

油箱外部故障］

I绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路

二、变压器不正常工作状态：

外部短路或过负荷------►过电流

油箱漏油造成油而降低

变压器中性点接地

外加电压过高或频率降低------►过励磁等

三、应装设的继电保护装置

（1）瓦斯保护——防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低

r重瓦电f跳闸

1轻瓦斯一信号

（2）纵差动保护和电流速断保护——防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统

侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路

（3）相间短路的后备保护，作为（1）（2）的后备

（a）过电流保护

（b）复合电压起动的过电流保护

（c）负序过电流

（4）零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路

（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷

（6）过励磁保护：防御变压器过励磁

第二节：变压器纵差动保护

一、构成变压器纵差动保护的基本原则

双绕组变压器纵差

动保护单相原理图

正常运行或外部故障时

/1//2=nR

所以两侧的CT变比应不同，且应使

•••«

即：LL=LL

^—=h/i2=nB

叱

即：按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧CT变比的比值等于变压

器的变比。

二.不平衡电流产生的原因和消除方法：

理论上，正常运行和区外故障时，Ij=Il"-I2”=0o

实际上，很多因素使Ij=Ibp#）o（Ibp为不平衡电流）

下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法：

1.由变压器两侧电流相位大同而产生的不平衡电流：

（Y/A-11）Y.dll接线方式——两侧电流的相位差30。。

消除方法：相位校正。

变压器Y侧CT（二次侧）：△形。Y.dll

变压器△侧CT（二次侧）：Y形。Y.Y12

ABC

a^0

可见，差动臂中的品和1A2/B2同相位了，但除2-4=67・

为使正常运行或区外故障时,Ij=o,则应使=除2Al

【八

=nB

nn

i\i2«/i/V3iAi

即高压侧电流互感变比应加大＜3倍.

该项不平衡电流已清除.

2.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流：

CT的变比是标准化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5.

所以,很难完全满足叫=%或一空尸二%

ni\孙/J3

即Ij#),产生Ibp.

消除方法:利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿.

T

假设正常运行和区外故障时,I2>I2”,Wph接电流小的一侧,12".

12'-I2H->Wcd(I21-12")12”一Wph12”

调整Wph,使Wed(12'-I2")=Wph12”.磁势抵消.

铁芯中.①二①cd-①ph=O.所以W2中无感应电势,J不动作.

实际上,Wph.js可能不是整数.Wph.zd应是整数.故仍有一残余的不平衡电流.

Ibp=AfzdId.max/nil

其中：△fzd=(Wph.js-Wph.zd)/(Wph.js十Wph.zd)

Id.max一外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

3.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流：(CT变换误差)

Ibp.CT=KtxKerId.max/nil其中Ktx=1

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

4.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流：

改变分接头一改变nB—破坏nl2/nil二nB或的关系.

产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路，即nl2,nil不能改变)，

Ibp.AU=±AU-Id.max/nil无法消除.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

由以上分析可知,稳态情况下，Ibp由三部分组成.

Ibp=Ibp.T+Ibp.CT+Ibp.AU

5.暂态情况下的不平衡电流：

⑴非周期分量的影响：

比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量，持续时间比较长(几十周波).

最大值出现在短路后几个周波.引入非周期分量函数Kfzq.

Ibp.CT=Kfzq-KerKtxId.max/nil

措施:快速饱和中间变流器，抑制非周期分量.

（2）由ILy产生的不平衡电流：

当变压器电压突然增加的情况下（如：空载投入，区外短路切除后）.

ILT-励磁涌流.可达（6-8）Ie.

特点：

①有很大的直流分量.基波）

②有很大的谐波分量，尤以二次谐波为主.（20%基波）

③波形间出现间断.（削去负波后）

措施：

①采用具有速饱和铁芯的差动继电器；

②间断角原理的差动保护；

③利用二次谐波制动；

④利用波形对称原理的差动保护。

二、微机型差动保护原理（以DCAP-3040装置为例）

1、差动速断保护

差动速断保护实质上是反映差动电流的过电流保护，该保护不经任何闭锁回路，直接快速动作于出口。

2、差动保护

装置采用比率差动、二次谐波制动的原理。

1）为何差动保护需采取比率差动的原理：防止在变压器区外故障（穿越性故障）时，高低压侧CT传变特性不

一致，导致差流的产生，并且超过定值而动作，当采用了带比率制动的差动保护后，随着穿越电流的增大，差动启

动的门槛将会抬高，保证穿越性故障不误动。

2）差动保护动作特性

差动保护动作特性曲线如下图所示：

Idz1

IzdOIzd

图中led为差动电流、Izd为制动电流、/於°为最小动作电流，/山。为最小制动电流，为差流速断动作电

流，K为比率制动至数。.

动作电流*二|"-.

制动电流&=|（）.5（"+）w）I

式中：（p=a、b,c

I做，I5分别为高压侧和低压侧电流。

比率差动动作方程如下：

led》IdzO并且led2IdzO+k1（Izd-IzdO）

注：上式中i泌Jw的方向是如下定义的，

①i口方向是流出高压倒母线为正；

②,例方向是流入低压侧母线为正。

因此，高压侧和低压侧差动保护er的同名端务必根据此方向定义接线。

3、二次谐波制动

保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流比锁判据。二次谐波制动方程如下：

Icd2>K2*Icd

式中：Icd2为A,B,C三相差动电流中二次谐波电流，K2为二次谐波制动系数，led为对应的三相差动电流。

闭锁方式为“或”门出口，即任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。

第三节：变压器后备保护：复合电压闭锁过流保护

1、过电流保护：

保护装置的启动电流按照躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定，具体考虑：

1）并列运行的变压器，考虑突然切除一台时所出现的过负荷；

2）对降压变压器，应考虑低压侧负荷电动机自启动时的最大电流。

2、复合电压之低电压闭锁

1）作用：保证并列一台变压器突然切除或电动机自启动