电力变压器继电保护培训教材

1、电力变压器继电保护培训教材 5、1 变压器的故障 、不正常工作状态及保护配置 变压器的故障 油箱内故障:绕组的相间短路、绕组的匝 间短路、绕组的接地短路。 油箱外故障：套管和引出线的相间短路 与接地短路 变压器的不正常工作状态主要包括：由于外部短路引起的 过电流；由于电动机自起动或并联工作的变压器被断开及尖峰 负荷等原因引起的过负荷；油箱漏油造成的油面降低；变压器 中性点电压升高；由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁 等。 电力变压器继电保护培训教材 1、纵差动保护或电流速断保护：反映变压器绕阻、引出线及套管的 故障。 2、瓦斯保护；是防御油箱内部故障的主要保护，重瓦斯保护动作于 跳闸，轻瓦

2、斯保护动作于发信号。 带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。 3、相间故障的后备保护：防止外部相间短路引起的过电流及作为变压器内部故障 的后备保护，应采用下列保护。 （1）对于降压变压器，宜采用过电流保护。 （2）对于升压变压器和系统联络变压器及过电流保护不满足灵敏性要求的降变压器， 可采用复合电压起动的过电流保护。 （3）对于63000KVA及以上的降压变压器，可采用负序电流保护及单相式低电压启动 的过电流保护。 （4）对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述（2）、（3）保护不能满足灵敏 性和选择性要求时，可采用阻抗保护。 4、接地短路的后备保护：110KVA及以上中性点

3、直接接地电网中，应装设零序保护作 为变压器主保护的后备及相邻元件接地保护的后备保护。 5、过负荷保护： 对于110KVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其 他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护，反映对称过负荷 6、过励磁保护：大容量变压器，由于额定磁密接近于饱和磁密，过电压或低频率时容 易引起过励磁，可采用过励磁保护，动作于信号或断开变压器。 变压器配置的保护装置 电力变压器继电保护培训教材 变压器常见的故障有哪些 （1）芯体发生故障：各部分绝缘老化，绕组层间、匝间发生短路。铜线 质量不好形成局部过热，绕组绝缘受潮，系统短路使绕组造成机械损 伤，冲击电流造成机械损伤等。 （2）变

4、压器油故障：绝缘油因高温运行而氧化，吸收空气中的水分造成 电气绝缘性能下降，油泥沉积阻塞油道使散热性能变坏，油绝缘性能 降低造成闪路放电等。 （3）磁路故障：芯片间绝缘老化，穿芯螺丝或轭铁夹碰接铁芯，压铁松 动引起电磁振动和噪音，芯片叠装不良造成铁损增加等。 （4）结构方面故障：分接头接触不良而局部过热，分接头之间因油泥造 成相间短路或表面闪络，油箱漏油，油温指示失灵，防爆管故障使油 受潮等。 （5）检查瓦斯继电器中有无气体产生，如有气体，应从颜色、气味及化 学成分等方面分析故障和产生部位。 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器的瓦斯保护 一、瓦斯保护：反应变压器油箱内部气体量的多少一、瓦斯

5、保护：反应变压器油箱内部气体量的多少 和油流速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种和油流速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种 短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。 并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。 由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘 材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油 枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。 电力变压器继电保护培训教材 二、构成和工作原理二、构

6、成和工作原理 1、气体继电器的结构、气体继电器的结构 1罩；2顶针；3气塞； 4永久磁铁；5开口杯； 6重捶；7探针；8开口销； 9弹簧；10挡板； 11永久磁铁；12螺杆； 13干簧触点（重）； 14调节杆； 15干簧触点（轻）； 16套管；17排气口 电力变压器继电保护培训教材 2、气体继电器的工作原理、气体继电器的工作原理 a)变压器正常运行时 上下两对触点都断开，上下两对触点都断开， 不发出信号不发出信号 电力变压器继电保护培训教材 b)变压器油箱内部发变压器油箱内部发 生轻微故障生轻微故障 上触点接通信号回路，上触点接通信号回路， 发出音响和灯光信号，发出音响和灯光信号， 这称之为这

7、称之为“轻瓦斯动作轻瓦斯动作” 电力变压器继电保护培训教材 c)变压器油箱内部变压器油箱内部 发生严重故障发生严重故障 下触点接通跳闸回路，下触点接通跳闸回路， 使断路器跳闸，同时发使断路器跳闸，同时发 出音响和灯光信号，这出音响和灯光信号，这 称之为称之为“重瓦斯动作重瓦斯动作” 电力变压器继电保护培训教材 d)变压器油箱漏油变压器油箱漏油 上触点接通，发出报警上触点接通，发出报警 信号；信号； 下触点接通，使断路器下触点接通，使断路器 跳闸，同时发出跳闸信跳闸，同时发出跳闸信 号。号。 电力变压器继电保护培训教材 3、气体继电器的安装、气体继电器的安装 安装在油箱与油枕安装在油箱与油枕 之

8、间的连接管道上。之间的连接管道上。 为什么变压器是斜着的？为什么变压器是斜着的？ 为了不妨碍气体的流通，变压器安装时为了不妨碍气体的流通，变压器安装时 应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有 11.5的升高坡度，通往继电器的连接的升高坡度，通往继电器的连接 管具有管具有24的升高坡度。的升高坡度。 电力变压器继电保护培训教材 主要优点：主要优点： 因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与 纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏 地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各

9、种故地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故 障。障。 瓦斯保护和差动保护不能互相取代。瓦斯保护和差动保护不能互相取代。 动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应 油箱内部发生的各种故障。油箱内部发生的各种故障。 四、对瓦斯保护的评价：四、对瓦斯保护的评价： 不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生 的故障。的故障。 主要缺点：主要缺点： 电力变压器继电保护培训教材 变压器差动保护变压器差动保护 励磁涌流具有如下特点励磁涌流具有如下特点： (1)其值在初始很大，可达额定电流的其值在初始很大，可达额定电流的5

10、一一10倍。倍。 (2)含有大量非周期分量和高次谐波分量，且随时间衰减。含有大量非周期分量和高次谐波分量，且随时间衰减。 在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型在起始瞬间，励磁涌流衰减的速度很快，对于一般的中小型 变压器，经变压器，经0.51秒后，其值不超过额定电流的秒后，其值不超过额定电流的0.250.5倍，倍， 大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要大型变压器励磁涌流的衰减速度较慢，衰减到上述值要2 3s，即变压器的容量越大，衰减越慢，完全衰减需要十几秒，即变压器的容量越大，衰减越慢，完全衰减需要十几秒 时间时间 （3）其波形有间断角，）其波形有间断角， 电力变压器

11、继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 减小励磁涌流影响的措施减小励磁涌流影响的措施 在变压器差动保护中，如不采取有效措施消除励在变压器差动保护中，如不采取有效措施消除励 磁涌流的影响，必将导致保护的误动，根据励磁涌磁涌流的影响，必将导致保护的误动，根据励磁涌 流的特点，可采取下列措施。流的特点，可采取下列措施。 （1）利用延时动作或提高保护动作值来躲过励磁涌）利用延时动作或提高保护动作值来躲过励磁涌 流，但前者失去速动的优点，后者降低了保护动作流，但前者失去速动的优点，后者降低了保护动作 的灵敏度。的灵敏度。 （2）利用励磁涌流中的非周期分量，采用具有速饱）

12、利用励磁涌流中的非周期分量，采用具有速饱 和变流器的差动继电器构成差动保护。和变流器的差动继电器构成差动保护。 （3）利用励磁涌流中波形间断的特点，采用能有鉴）利用励磁涌流中波形间断的特点，采用能有鉴 别间断角的差动继电器构成差动保护。别间断角的差动继电器构成差动保护。 （4）采用二次谐波制动的差动继电器。）采用二次谐波制动的差动继电器。 电力变压器继电保护培训教材 （二）变压器两侧接线组别不同引起的不平 衡电流及消除措施 电力系统中常用的Y，dll接线的变压器，由于三角形侧的线电流比 星形侧的同一相线电流相位超前300，因此如果两侧电流互感器都按通 常接线方式接成星形，则即使变压器两侧电流互

13、感器二次电流的数值 相等，在差动保护回路中也会出现不平衡电流 为了消除此不平衡电流，可采用相位补偿法。即将变压器星形侧的 电流互感器的二次侧接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器 二次侧接成星形，从而将电流互感器二次测的电流相位校正过来。 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 所谓比率制动原理，即是根据发电机正常运行时的不平衡电流曲线，作出一条 躲过不平衡电流的动作边界曲线，这条曲线叫做比率制动曲线，在短路电流小 于起始制动电流时，保护装置处于无制动状态，其动作电流很小（小于额定电 流），保护具有较高的灵敏度。当外部

14、短路电流增大时，保护的动作电流又自 动提高，使其可靠不动作。 Id Isd 比率制动曲线 Iq 不平衡电流曲线 Ig Iz 比率制动特性曲线比率制动特性曲线 电力变压器继电保护培训教材 差动保护的主要功能及技术要求： (1)采用比率制动的原理,能可靠防止区外故障时保 护装置误动。新型变压器保护差动保护的动作特性， 是把传统的比率制动特性抬高，称高值比率特性，用 特性躲过区外故障电流互感器的饱和的影响；新增加 了灵敏变斜率比率制动曲线, 为防止该特性在区外故 障时TA的暂态与稳态饱和时可能引起的稳态比率差 动保护误动作，装置采用各相差电流的综合谐波作为 TA饱和闭锁动作的判据，灵敏的抗电流互感器

15、饱和 的变斜率比率制动曲线可以保证区外严重故障不误动， 区内轻微故障可靠动作。 电力变压器继电保护培训教材 图A所示是区内故障，高值比率差动动作，可发跳闸令。 图B所示是区内严重故障，差动速断动作，可发跳闸令。 电力变压器继电保护培训教材 2差动保护中的差动速断的作用 当变压器内部故障电流过大时，变压器差动保护 用的电流互感器将要饱和，电流互感器饱和时将产 生各种高次谐波，其中包含二次谐波分量。而变压 器差动保护的涌流闭锁功能，目前大部分采用二次 谐波闭锁，当电流互感器饱和时，电流中的二次谐 波分量将会使差动保护闭锁，不能动作出口。这时， 只能靠差动速断保护动作出口，因为涌流不闭锁速 断。因此

16、，变压器差动保护中要设置速断保护。 根据差动速断保护的特点，要求差动速断保护满足 以下两点要求： （1）动作电流应能躲过最大励磁涌流电流。 （2）区内发生最大短路电流故障时，应有足够的 灵敏度（一般这种故障都是发生在高压套管引线 上）。 电力变压器继电保护培训教材 差动保护与瓦斯保护的区别 当发生变压器内部故障时，根据保护的特点，差动保护比瓦斯保护动 作速度要快。但是，当变压器发生匝间短路时，由于短路的匝数不同， 电流变化不一定很大，又因为变压器的流进、流出电流的方向不会改 变，因此，差动保护很可能不会动作。而匝间短路故障如不及时解决、 处理，将导致更大的故障，造成更大的损失。所以，这时依靠瓦

17、斯保 护动作将变压器从电网中断开。所以，差动保护和瓦斯保护不能互相 替代。 变压器过激磁对差动保护的影响 当系统电压过高，将引起变压器过激磁，当变压器过激磁时，变压器 铁芯将饱和，铁芯饱和后，变压器的传变特性会变坏，造成变压器输 入输出电流不成比列，从而导致差动保护误动。因此当这种现象出现 时应将差动保护闭锁。根据分析，过激磁时，电流中的5次谐波分量 较大，用5次谐波分量将差动保护闭锁，防止保护误动。 电力变压器继电保护培训教材 差动保护的一些基本概念差动保护的一些基本概念 1.1差动保护CT二次极性的接线方式 CT二次极性的接线方式有180度接线和0度接线两种。 0接线，如图所示： 电力变压

18、器继电保护培训教材 180度接线，如图所示： 电力变压器继电保护培训教材 差动保护CT接线的时候，一定要先确定CT二次极性，否则 保护将该动作的时候拒动，不该动作的时候误动。校差动 保护的时候亦要注意这点，否则就南辕北辙了。 1.2差动保护补偿系数问题，补偿系数主要与以下几个方面 有关。 1.2.1 CT变比 CT变比有600/5、1200/5、4000/5等等。由于变压器高低 压侧电流大小不等，为了在正常运行时，使变压器高低压 二次侧电流大小相等，不产生差流，从而选取不同变比的 CT，对二次侧电流幅值进行补偿。 1.2.2 平衡系数 很多情况下，仅通过CT变比对二次侧电流幅值进行补 偿是不能

19、完全消除差流的，还要有平衡系数的参与，以达 到设备在正常运行情况下CT二次侧完全消除差流的目的。 电力变压器继电保护培训教材 1.2.3 星角矢量匹配方式 在微机差动保护装置中，无论CT一次侧为 Y型接线或是型接线，差动CT二次侧均 为Y型接线。因为Y型接线与型接线之间 有相角差，不能直接进行电流相减做差比 较，所以就要对差动保护二次侧电流进行 星角矢量匹配，矢量匹配有两种方式，一 种为在Y侧矢量匹配，一种为在侧矢量匹 配，矢量匹配中要注意幅值变化的问题。 电力变压器继电保护培训教材 1.2.4变压器的接线方式 变压器的接线方式有Ynd11接线方式、Dyn1接线 方式、Dyn11接线方式等。认

20、清变压器的接线方 式和差动保护装置应用的星角匹配方式，才能准 确的校验出差动保护的制动特性. 1.3差动电流、制动电流与制动系数 差动电流、制动电流与制动系数是差动保护制动 特性的3个重要参数，每种差动保护装置规定的差 动电流、制动电流与制动系数的计算公式都有差 异，要仔细阅读保护装置说明书，按照公式要求 进行试验。 电力变压器继电保护培训教材 以主变压器差动保护为例 2.1.1主变压器接线方式为Ynd11接线，矢 量匹配在Y侧 如相量图： 电力变压器继电保护培训教材 电力变压器继电保护培训教材 如图可知Y侧匹配公式： IA= IAY/3=(IAY-IBY)/3 IB= IBY/3= (IBY

21、-ICY)/3 Ic= ICY/3= (ICY-IAY)/3 IA IB IC为转换后的Y侧电流 电力变压器继电保护培训教材 2.1.2装置显示值与通入值之间的关系用（单相法试验） 此保护装置显示值是标么值形式 高压Y侧： IA=(IAY/3Ie) 平衡系数 IB=(IBY3 Ie) 平衡系数 Ic=(ICY3 Ie) 平衡系数 低压侧： Ia=Ia/ Ie平衡系数 Ib=Ib/ Ie平衡系数 Ic=Ic/ Ie平衡系 所以单相加量的时候要考虑 IDZ3/ 平衡系数 电力变压器继电保护培训教材 2.1.3 试验时补偿相通入原则 (此差动保护CT二次接线方式为180接线) 由匹配公式得知当用单相法做试验时，在Y侧通 入A相电流时