继电保护讲义-自耦变压器保护

自耦变压器保护

自耦变压器与其同容量的普通变压器相比，其优点是材料省，造价低，损耗小，重量轻，

便于运输安装，能扩大变压器的极限制造容量等，故在220KV及以上的超高压系统中，己

逐渐得到推广和应运。

一、自耦变压器的特点及其保护方式

普通变压器的一次绕组与二次绕组是单独分开互相绝缘的，相互仅有磁的联系，而在

电路上彼此没有关系，但自耦变压器由于其中一部分绕组为两侧所公用。如三绕组白耦变

压器的中、高压绕组间，不仅有磁的联系，而且还有电的联系，故其传输功率时，一部分

是电磁感应的，另一部分则是直接传导的。同时，高、中压侧具有共同的接地点。所以，

为了防止在高压侧电网发生单

A-----220kV

相接地故障时，中压侧中现过

电压，故中性点必须接地，

自耦变压器保护在保护设

计的基本原则、装设保护的类

型（差动保护和相间后备架护）

上与普通变压器保护是完全相

同的.但由于自耦变压器本身

所具有的特点，在下述保护方

面有所不同：1、零序保护不能

装设在变压器接地中性线的电

流互感器上；2、由于自耦变压

器容量与运行方式有关，故其

过负荷保护的装设原则亦有所97-38999997909999999999999999

不同。

二、自耦变压器的零序电流保护

由于自耦变压器的高、中压侧的公共中点要求直接接地，故其接地保护不能象普通变

压器一样安装在公共的中性线上，而是采用零序电流滤过瑞，分别装设在高、中压侧，这

样各侧的接地保护便能直接反应相应侧的零序电流。同时，由于高、中压侧任一侧系统内

发生单相接地故障时，零序电流将由i侧电网流向另i侧电网，因此为了保证在高、中压

1

侧的零序电流保护动作上的选择性，亦即应装设零序电流方向保护。

自耦变压器高、中压侧两段式零序方向保护的原理该线图如图7-38所示。第I段为零

序电流限时速断，其动作电流与相应侧线路零序电流保护的第I段相配合，时限0.5s：第II

段与线路后备保护配合整定。这样，当高、中压侧系统发生接地故障时，装设在自耦变压

器上的零序电流方向保护能保证足够的后备保护灵敏度。

三、自耦变压器的过负荷保护

1.自耦变压器各侧电气量的特点

(1)双绕组自耦变压器电气量的特

点

双绕组自耦变压器的接线如图7-39

(b)所示，一次侧串联绕组Ni中的电流

为乙，公共绕组M中的电流为A，二次

侧电流忆=A+Ao显然，变压器的一77-399?7??7???77?

(a)???;(b)???

次绕组为Ni+M，二次绕组为M，因此

自耦变压器的变比垢2为

q__M+N?

52

N?

今=3

由磁势平衡方程

匕(乂+乂)一%=。

可得匕乂-4愀二。

故

M1.

I=^-I=(K-\)l=(\---)I

2N2x}2x用22a

可知，两侧电气量的关系为S”=6l\U[=/2/4OSN称为自耦变压器的额定容量，也

称最大容量或通过容量，而公共绕组中的容量S2称为计算容量，其值为

2

一国公电"圭以凶"之）

以上分析表明：双绕组自耦变压器两侧额定容量相等，公共绕组容量为额定容量的

（1一4一）倍。若变压器变比朋2=2,则公共绕组容量为额定容展的一半。

（2）三绕组自耦变压器电气量的特点

三绕组自耦变压器原理接线如图7-40所示，高、中压绕组的接线与双绕组自耦变压器

完全相同，之间的电气量关系也

相同，而低压第三绕组M为三

角形接线，因而高、低压绕组和

中、低压绕组之间的电气量关系

和普通变压器的磁耦合关系相

同。由于公共绕组中只能通过电

流4从中、低压绕组传输功率

?7-40????????????

的关系看，低压绕组的最大容量(a)???;(b)???

S3不会超过自耦变压器的计算

容量，即

或12

当高、中压之间的变比K2=2时,高、中、低压三侧的容量关系为：100/100/50。

2.自耦变压器的过负荷保护

自耦变压器高中压侧变比为2时，高、中、低三侧绕组容量比为100/100/50,公共绕组

允许电流与高压绕组相同，所以自耦变压器的过负荷保护的装设，除与各绕组容量有关外，

还与运行方式有关。在常见的运行方式下，过负荷保护的配置原则：

（1）在高低压侧装设过负荷保护

自耦变压器为以下功能的变压器时，应在高低压侧装设过负荷保护；①高压侧向中低

压侧输送功率的降压变压器；②低压侧向高压侧输送功率的升压变压器；③高中压侧向低

压侧输送功率的降压变压器。

作为上述（1）的降压变压器，高中压侧的变比一般取2时相关资料证明，当高压侧向

中低压侧各输送一半额定容量时，在公共绕组中电流为零，具铁心中因去磁磁势减少，变

3

路，图7-41(b)所示为利用高、中压侧的零序电流滤过器和公共绕组中性线的电流互感器

构成的零序电流差动回路，

0aO

07-4100D000000000000

0a]0D00D00D0000000DbO000D00000000000D0D0D

当选择电流互感器变比相同时.，可使流入差动继电器KD的电流

差动保护不误动作.

如图7-42所示，当高压侧内部K点单相接地时，流过继电器的电流为

1...1.

=---(3/()1++3102)=---I()K

式中〃TA—电流互感器的变比；

3人2一中压侧电源供给的零序电流；

一高压侧电源供给的零序电流；

晨一公共绕组中流过的零序电流；

A)K一故障点的短路电流。

由此可知，对于自耦变压器的零序电流差动保

护，差动继电器KD中流过的电流始终是故障点的总

77.42

5

短路电流。此电流大于继电器KZ）的动作电流，差动保护能够动作于自耦变压器的断路器跳

闸，切除故障。

为了减小零序电流差动回路的不平衡电流，各侧最好选用相同变比的电流互感器，其

额定电流应大于变压器的负荷电流。如电流互感器变比不同时，可采用自耦变流器加以补

偿，或用速饱和变流器的平衡线圈进行平衡。

（三）零序电流差动保护的整定原则

零序电流差动保护按下述原则进行整定，取其中最大者为动作电流的整定值。

1、躲开励磁涌流产生的不平衡电流

与相同容量的普通变压器相比，自耦变压器的铁芯较小，故励磁涌流也小，一般为（3~4）

倍额定电流。而当不考虑电流互感器的误差时，励磁涌流的高次谐波在零序差动回路中将

不会出现。因此，自耦变压器的励磁涌流对零序差动保护的影响较小。不平衡电流主要决

定于出线侧零序电流滤过器各相励磁电流的相后和与中性线侧励磁电流方差。根据分析和

运行经验，零序电流差动保护的动作电流可取为

/O.OP=（0.6〜0.8）IL

2、躲开最大运行方式下外部三相短路时，流过自耦变压器任一侧最大短路电流/孔皿

在零序电流过渡器中产生的不平衡电流

此时，零序电流差动保护的动作电流/O.OP应整定为

70.8=Kre/Kssdflrax

式中KE—可靠系数，取1.25-1.3；

Kss一同型系数，取0.5或1；

,信一电流互感器的允许误差，取0.1。

3、躲开外部单相接电故障时，流过自耦变压器任一侧最大相电流在零序电流过

滤器中产生的不平衡电流

此时，零序电流差动保护的动作电流应整定为