培训电力变压器保护幻灯片.ppt

电力变压器保护 1电力变压器的故障类型和不正常工作状态 一 变压器的故障1 油箱内部故障 1 各相绕组之间的相间短路 2 单相绕组的匝间短路 3 单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障2 油箱外部故障 1 引出线的相间短路 2 绝缘套管闪络或破坏 引出线通过外壳发生的单相接地短路 二 变压器的不正常运行状态外部相间短路引起的过电流外部接地短路引起的过电流和中性点过电压负荷超过额定容量引起的过负荷漏油等原因引起的油面降低大容量变压器的过励磁故障 三 变压器应装设的保护主保护瓦斯保护防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低 重瓦斯信号 纵差动保护或电流速断保护 动作于跳开各侧断路器 防御变压器绕组 套管及引出线上的故障 三 变压器应装设的保护外部相间短路的后备保护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过电流保护阻抗保护 三 变压器应装设的保护外部接地短路的后备保护变压器中性点接地运行零序电流保护 星形侧接地故障 中性点不接地的变压器零序过电压保护中性点经过放电间隙接地的变压器间隙电流保护和零序电压保护 三 变压器应装设的保护过负荷保护过励磁保护变压器的其他非电量保护油温高保护 冷却器故障保护 压力释放保护等 2变压器纵差动保护 一 变压器纵差动保护的基本原理 正常运行或外部故障时 应使 按相实现的变压器纵差动保护 其电流互感器变比的选择原则是 两侧电流互感器变比的比值等于变压器的变比 2变压器差动保护的不平衡电流 一 稳态运行条件下的不平衡电流 正常运行或外部故障时 流入差动继电器的电流为不平衡电流 差动电流中只有工频分量 忽略变压器的励磁电流 2 5 1 三相变压器接线产生的不平衡电流 2 TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 难以完全满足造成 对于Y d 11变压器 TA的一次额定电流为 10 12 5 12 15 20 25 30 40 50 60 75的十进位倍数 保护用TA一次额定电流为150 5000A 2 TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 例 某Y d 11变压器容量为31 5MVA 变比为115 10 5 选择电流互感器的变比 并计算额定运行条件下的不平衡电流 158A 1730A Y 1730 5 346 300 5 60 2000 5 400 1730 400 4 32 Iunb 4 55 4 32 0 23 A 3 变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流 或 当分接头位置变化时 变压器的变比改变 取变压器调压范围的一半 4 电流互感器变换误差产生的不平衡电流 理想特性 1TA 2TA 4 由电流互感器传变误差产生的不平衡电流 由于电流互感器励磁电流的存在 电流互感器存在传变误差 电流互感器的二次电流为 变压器差动回路中流过的电流为 实际上两侧TA特性不完全相同 则不平衡电流不为零 4 由电流互感器传变误差产生的不平衡电流 考虑两侧误差方向相同 最严重情况为一侧无误差 一侧有最大误差 10 电流互感器的同型系数 同型时取0 5 不同型时取1 变压器励磁涌流产生的不平衡电流 正常情况下 变压器励磁电流很小 通常为额定电流的 2 5 它使差动回路中的不平衡电流增加很少 在电压突然增加时 例如在空载投入变压器或外部故障切除后电压恢复时 则可能产生很大的励磁电流 这种暂态过程中出现的励磁电流通常称为励磁涌流 其数值最大可达额定电流的6 8倍 励磁涌流 不采取措施 差动保护误动作 励磁涌流产生的根本原因 磁通不能突变 励磁涌流的特点 P193有很大成分的非周期分量 有大量的高次谐波 尤以二次谐波为主 波形经削去负波后出现间断 影响涌流特征的因素有合闸时电压的初相角 对于单相变压器而言 当 0 时合闸 涌流最严重 当 90 时 电压最大值时 合闸 将不产生涌流 对于三相变压器而言 三相电压的相角互差120 所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流 铁芯中剩磁的大小和方向变压器铁芯的饱和磁通 防止励磁涌流影响的方法采用间断角原理的差动保护利用二次谐波制动利用波形对称原理的差动保护 3变压器相间短路的后备保护 一 过电流保护 二 低电压起动的过电流保护 三 复合电压起动的过电流保护 四 负序过电流保护 一 过电流保护 1 单相原理接线 起动电流 躲过变压器的最大负荷电流整定 1 对并列运行的变压器 2 对降压变压器考虑电动机自启动时的最大电流 2 整定计算 二 低电压起动的过电流保护 1 单相原理接线 1 起动电流 按大于变压器的额定电流整定 2 动作电压 按小于正常运行时母线上可能出现的最低工作电压 且外部故障切除后 电动机自起动的过程中应能返回 根据运行经验 2 整定计算 三 复合电压起动的过电流保护 过电流元件 低电压元件 负序电压元件 1 原理接线 负序电压继电器的动作电压 可按躲开正常运行时的最大不平衡电压整定 通常取 2 整定计算 四 负序过电流保护 1 原理接线 三绕组变压器的后备保护 1 基本要求 除主电源侧外 其它各侧保护只作为相邻元件的后备保护 作为相邻元件后备保护时 应有选择地只跳开故障点一侧的断路器 另外两侧继续运行 作为变压器内部故障后备保护时 应跳开三侧断路器 使变压器退出运行 2 单侧电源 可只装设两套保护 负荷侧一套 只作相邻母线保护后备 电源侧一套 作为变压器和母线 保护的后备 以时限t2跳开QF2 以时限t1跳开各侧断路器 K1点故障 经时间t2跳QF2 再经时间t1跳另两侧断路器 K2点故障 经时间t2跳QF2 故障切除 侧继续运行 K3点故障 经时间t3跳QF3 故障切除 侧继续运行 3 双侧电源 经时间t2跳QF2 侧继续运行 K2点故障 主电源侧设不经方向控制的过电流保护作为变压器后备保护 K1点故障 经时间t1跳QF1 侧继续运行 K3点故障 经时间t3跳QF3 侧继续运行 K4点故障 经时间t4跳各侧断路器 变压器退出 各侧均装过电流保护作为本侧母线后备保护 电源侧保护可加方向元件 6 4变压器的接地保护 2 4 1中性点接地方式 110kV及以上系统中性点直接接地 接地点的数量和位置的选择 从系统角度看 1 防止过电压 2 保证运行方式变化时 零序电流大小分布变化较小 从变压器角度看 1 自耦变压器中性点直接接地 2 全绝缘中性点可直接接地 可不接地 3 分级绝缘变压器中性点绝缘水平很低的直接接地 水平较高的可直接接地 也可在不失去接地点时不接地 一 中性点直接接地变压器的零序电流保护 跳QF 跳QF1 QF2 二 部分变压器中性点接地的零序电流电压保护 二 部分变压器中性点接地的零序电流电压保护 当变压器接地时可采用 一 中性点直接接地变压器的零序电流保护 的方法 当变压器不接地时采用零序电压保护 零序电压继电器的动作电压按躲过部分变压器接地电网发生接地故障时 保护安装处可能出现的最大零序电压整定 零序电压保护不需要和其他保护配合 动作时间一般取0 3 0 5s 1 全绝缘变压器 跳QF1 跳QF 2 分级绝缘变压器 为保证变压器的安全 应先切除不接地变压器 后切除接地变压器 零序电流保护设有两个时限 时限跳开分段断路器 时限跳开本变压器 零序电压保护设有一个时限 其动作电压按躲过零序电压过滤器最大不平衡电压整定 一般取二次值为5V 为保证先跳开不接地变压器 时限配合关系为 三 中性点经放电间隙接地变压器的零序电流电压保护 为防止绝缘水平较低变压器在失去中性点之后 绝缘受到破坏 在中性点安装放电间隙 当间隙上电压超过动作电压时放电 保护中性点绝缘 放电间隙上的零序电流元件检测到间隙放电之后迅速切除变压器 装设零序电压元件作为间隙不能放电时的后备保护 跳变压器各侧断路器 变压器分侧差动保护 现代超高压大型变压器 基本上做成三个单相变压器组 其每个绕组都有两个引出端 将原绕组和副绕组作为两个保护对象 可实现分侧差动保护 优点 1 调压不产生不平衡电流 两侧TA同型使不平衡电流减小 保护定值小 灵敏度高 2 空载合闸涌流 过励磁电流属穿越性电流 对保护没有影响 3 原理简单 可靠 变压器分侧差动保护 缺点 1 不能反应常见的匝间短路 只能依靠瓦斯保护或其它保护 2 只能