变压器保护及非电量培训课件

1、变压器差动及非电量保护变压器差动及非电量保护 1.1.变压器故障类型及不正常运行情况变压器故障类型及不正常运行情况2.2.变压器保护配置变压器保护配置3.3.瓦斯保护瓦斯保护 4.4.变压器差动保护变压器差动保护5.5.各侧平衡系数计算各侧平衡系数计算6.6.后备保护后备保护7.7.非电量和开关保护的类型非电量和开关保护的类型电力变压器故障类型：电力变压器故障类型：油浸式变压器油箱的内部故障：油浸式变压器油箱的内部故障：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及铁芯的烧损绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及铁芯的烧损变压器的外部故障：套管和引出线上发生相间短路及接地短路变压器的外部故障：套管和引出线

2、上发生相间短路及接地短路变压器的不正常工作状态有：变压器的不正常工作状态有：由于外部短路引起的过电流，过负荷，由于外部短路引起的过电流，过负荷，中性点不接地的变压器中性点过电压，中性点不接地的变压器中性点过电压，油面的过度降低和温度升高，油面的过度降低和温度升高，变压器的过励磁等变压器的过励磁等10kV级级SCB10型型（IP00)干式变压器干式变压器高压接线高压接线端子端子低压接线低压接线端子端子温控温控仪仪冷却冷却风机风机低压低压绕组绕组高压高压绕组绕组环氧环氧树脂树脂浇注浇注 铁铁心心无载无载分接分接开关开关1.1.变压器故障类型及不正常运行情况变压器故障类型及不正常运行情况2.2.变压

3、器保护配置原则变压器保护配置原则. .瓦斯保护瓦斯保护. .纵差保护或电流速断保护纵差保护或电流速断保护. .外部相间短路和接地短路时的后备保护外部相间短路和接地短路时的后备保护. .过负荷保护过负荷保护. .过励磁保护过励磁保护. .其他非电量保护其他非电量保护3.13.1原理原理 3.1.1.3.1.1.适用：适用：800kVA800kVA及以上油浸式变压器，反映变压器及以上油浸式变压器，反映变压器油箱内部故障的主要保护油箱内部故障的主要保护 3.1.2.3.1.2.原理：故障原理：故障气体及绝缘物质分解、产生大量气气体及绝缘物质分解、产生大量气体体流向油枕流向油枕 3.1.3.3.1.3

4、.构成：瓦斯继电器构成：瓦斯继电器 3.23.2瓦斯继电器作用及安装结构瓦斯继电器作用及安装结构 3.2.1.3.2.1.作用：反映于气体的继电器作用：反映于气体的继电器3.变压器瓦斯保护变压器瓦斯保护气体继电器安装：油箱与油枕之间气体继电器安装：油箱与油枕之间的连通管道上的连通管道上 3.2.2. 3.2.2.安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（度（2 24%4%）：油箱）：油箱油枕气流顺利通过顶盖与水平面油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（坡度（1 11.5%)1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处：防止气泡聚集在顶盖处 3.2.3.3.2.

5、3.瓦斯继电器的结构：瓦斯继电器的结构：开口杯挡板式开口杯挡板式 结构：上部结构：上部开口杯开口杯 下部下部金属挡板金属挡板 上附磁铁（可绕轴转动）上附磁铁（可绕轴转动） 干簧接点（两对）干簧接点（两对） a a正常运行：正常运行： 开口杯上浮开口杯上浮挡板下降（重力作用）挡板下降（重力作用）磁铁远离干簧接点，不磁铁远离干簧接点，不动作动作 b b轻微故障：轻微故障： 气体上升气体上升漏油层漏油层 油面下降油面下降开口杯下转开口杯下转干簧接点动作，干簧接点动作，发信号发信号轻瓦斯轻瓦斯 c c严重故障：严重故障： 油流、气流油流、气流冲击挡板冲击挡板干簧接点动作干簧接点动作DLDL跳闸，且发信

6、号跳闸，且发信号重瓦斯重瓦斯 特点：抗震性能好特点：抗震性能好 轻瓦斯按气体容积整定，轻瓦斯按气体容积整定，250300cm250300cm3 3。重瓦斯按油流速度整定，重瓦斯按油流速度整定，0.81.00.81.0米米/ /秒秒以下情况重瓦斯由跳闸位置切换到信号位置以下情况重瓦斯由跳闸位置切换到信号位置; ;1. 1.气体继电器试验气体继电器试验2. 2.变压器注入油变压器注入油3 .3 .变压器大修后投入运行变压器大修后投入运行瓦斯继电器外部端子接线图瓦斯继电器外部端子接线图瓦斯继电器内部接线图瓦斯继电器内部接线图3.33.3特点：只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器特点：只反应油箱内

7、部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障，不动作。与断路器之间联线发生故障，不动作。KG3.43.4瓦斯继电器的校验方法瓦斯继电器的校验方法3.4.1 3.4.1 瓦斯继电器的使用瓦斯继电器校验仪进行调瓦斯继电器的使用瓦斯继电器校验仪进行调试，具体检验内容见（调试报告）试，具体检验内容见（调试报告）3.4.23.4.2主变保护校验时进行瓦斯继电器接点验证，主变保护校验时进行瓦斯继电器接点验证，使用短接线（本体重瓦斯按压活塞）根据瓦斯继使用短接线（本体重瓦斯按压活塞）根据瓦斯继电器外部接线端子短接相应接点，本体非电量保电器外部接线端子短接相应接点，本体非电量保护装置动作出口，本体及有

8、载重瓦斯保护动作出护装置动作出口，本体及有载重瓦斯保护动作出口跳闸，本体及有载轻瓦斯保护动作出口发信。口跳闸，本体及有载轻瓦斯保护动作出口发信。4.4.变压器差动保护变压器差动保护4.14.1变压器纵差动保护变压器纵差动保护（1 1）单相双绕组）单相双绕组变压器纵差动保护基本原理变压器纵差动保护基本原理流入差动继电器的电流流入差动继电器的电流纵差动保护判据纵差动保护判据在正常及外部短路时在正常及外部短路时若使流入差动继电器的电流若使流入差动继电器的电流则则变压器纵差动保护两侧电流互感器变比选择的条件变压器纵差动保护两侧电流互感器变比选择的条件021T IInset21IIIITA22TA112

9、1nInIIIITA22TA11nInI0ITTA1TA2nnn电流的正方向规定：由母线变压器电流的正方向规定：由母线变压器电流互感器的正方向规定：一次电流从同名端电流互感器的正方向规定：一次电流从同名端流入，二次电流从同名端流出流入，二次电流从同名端流出T12TA1TA2nIInn（2 2）三相双绕组）三相双绕组变压器纵差动保护基本原理和接线方式变压器纵差动保护基本原理和接线方式（,d11,d11接线）接线）变压器变压器d d侧电流侧电流超前超前侧侧3030若将变压器一、二次侧电流直接引入差动继电器，若将变压器一、二次侧电流直接引入差动继电器，差动继电器中产生很大的差动电流差动继电器中产生很

10、大的差动电流变压器两侧电流互感器的接线方式：变压器两侧电流互感器的接线方式：变压器侧，电流互感器接成三角形变压器侧，电流互感器接成三角形变压器变压器d d侧，电流互感器接成形侧，电流互感器接成形电流互感器变比选择的条件电流互感器变比选择的条件3TTA1TA2nnn321IIIId区外故障时：区外故障时：如如图示在低压母线上发图示在低压母线上发生故障。高、中压侧生故障。高、中压侧短路电流由母线流向短路电流由母线流向变压器，为正值。低变压器，为正值。低压侧电流由变压器流压侧电流由变压器流向母线，为负值。把向母线，为负值。把变压器看成电路上的变压器看成电路上的一个节点，由节点电一个节点，由节点电流定

11、理，流入的电流流定理，流入的电流等于流出的电流，即等于流出的电流，即相量和为相量和为0 0，所以差，所以差动电流动电流 差动保护不动作。差动保护不动作。0321IIIId（3 3）变压器纵联差动保护的校验方法变压器纵联差动保护的校验方法 计算计算两侧差动：两侧差动： IcddIcdd =| =|I I1+1+I I2|2|； IrddIrdd = =maxmax(| (|I I1|,|1|,|I I2|)2|)； 三侧差动：三侧差动： IcddIcdd =| =|I I1+1+I I2+2+I I3|3|； IrddIrdd = =maxmax(| (|I I1|,|1|,|I I2|,|2|

12、,|I I3|)3|)； 四侧差动：四侧差动： IcddIcdd =| =|I I1+1+I I2+2+I I3+3+I I4|4|； IrddIrdd = =maxmax(| (|I I1|,|1|,|I I2|,|2|,|I I3|,|3|,|I I4|)4|)首先规定首先规定TATA的正极性端在的正极性端在母线侧，电流参考方向由母线侧，电流参考方向由母线流向变压器为正方向。母线流向变压器为正方向。I1I2I3比率制动曲线比率制动曲线IdIcdqdKbl10.5Ie3IeIrcdqddIIerII5 .0)5 . 0(erblcdqddIIKIIereIII35 . 0ereblcdqdd

13、IIIKII35 . 2erII3动作方程如下：动作方程如下：如图示，在如图示，在Y Y高压侧和高压侧和低压侧做差动试验。低压侧做差动试验。高压侧电流是高压侧电流是A A进进N N出，低压侧是出，低压侧是a a进进c c出。出。高压侧电流：代入折算公式：高压侧电流：代入折算公式：I IA A1010；I IB B0 0；I IC C0 0；折算后：折算后：I IA A 1 1 0 0；I IB B 0 0 ；I IC C 1 1 180 180 ；低压侧电流：低压侧电流：I Ia a1 1 180180；I Ib b0 0；I Ic c 1 1 0 0 ；)()()(ACCCBBBAAIIII

14、IIIIIdxbdIKI2 当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。动作于出口继电器。 cdsddII 装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CTCT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行计算，通过软件进行Y Y 转换及平衡系数调整。平衡系转换及平衡系数调整。平衡系数的内部算法如下：以数的内部算法如下：以Kmode=1Kmode=1为例为例 对于变压器对于变压器Y Y接线侧接线侧 对于变压器对于变压器 接线侧接线

15、侧 若报若报“平衡系数错平衡系数错”，这说明平衡系数太大，最好改变，这说明平衡系数太大，最好改变CTCT变比以满足要求。这样更能保证差动保护的性能。变比以满足要求。这样更能保证差动保护的性能。 SCTUKnph1111SCTUKnph21223折算方法：变压器各侧额定电流都折算为5A，然后再进行差动计算。Y侧折算：侧折算：ASCUCUSKIKIINTNTNNphNphN5533311111111111ASCUCUSKIKIINTNTNNphNphN5353212212222226.16.1后备保护的主要功能后备保护的主要功能1 1）复合电压闭锁过流保护；）复合电压闭锁过流保护；2 2）接地零序

16、保护；）接地零序保护；3 3）不接地零序保护（一段定值二段时限的零序无流闭锁）不接地零序保护（一段定值二段时限的零序无流闭锁 过压保护、一段定值二段时限的间隙零序过流保护）；过压保护、一段定值二段时限的间隙零序过流保护）；4 4）过负荷发信号；）过负荷发信号；5 5启动主变风冷；启动主变风冷；6.26.2复合电压闭锁过流保护复合电压闭锁过流保护 1）保护原理）保护原理电流元件、低电压元件和负序过电压元件电流元件、低电压元件和负序过电压元件区外故障：过电流保护区外故障：过电流保护远后备远后备区内故障：近后备区内故障：近后备2）复合电压闭锁保护原理图）复合电压闭锁保护原理图过流保护方向元件指向系过

17、流保护方向元件指向系统时，此时做为系统故障统时，此时做为系统故障的后备保护，保护范围是的后备保护，保护范围是本侧母线故障及母线出口本侧母线故障及母线出口处故障。处故障。方向元件指向变压器时，方向元件指向变压器时，保护范围是：变压器故障、保护范围是：变压器故障、对侧母线故障及母线出口对侧母线故障及母线出口处故障。处故障。 TATA的正极性端指向母线的正极性端指向母线复压功率方向指向系统（母线）复压功率方向指向系统（母线）, ,保护动作区保护动作区2252254545，最大灵敏角，最大灵敏角为为135135；复压功率方向指向变压器；保护动作区复压功率方向指向变压器；保护动作区4545-135-13

18、5，最大灵敏角为，最大灵敏角为- -4545；（2）校验方法）校验方法根据逻辑图使用测试设备给保护装置加入相应的模拟量，检查装置动作根据逻辑图使用测试设备给保护装置加入相应的模拟量，检查装置动作是否满足逻辑判据，详见作业指导书。是否满足逻辑判据，详见作业指导书。 Ua Ia -45 Ubc Uc Ub 6.26.2接地零序保护接地零序保护 （1 1）原理及逻辑）原理及逻辑 对于对于110KV110KV及以上电压等级的变压器需要设置接地保及以上电压等级的变压器需要设置接地保护。针对三种接地方式设有相应保护功能：护。针对三种接地方式设有相应保护功能：a) a) 中性点直接接地运行；中性点直接接地运

19、行；b) b) 中性点不接地运行；中性点不接地运行；c) c) 经间隙接地运行经间隙接地运行当变压器中性不接地运行当变压器中性不接地运行时，如图示，当发生单相接时，如图示，当发生单相接地故障，中性点地故障，中性点N N电位升高到电位升高到相电位，如果不设放电间隙，相电位，如果不设放电间隙，容易把中性点绝缘击穿。容易把中性点绝缘击穿。此时设放电间隙，防止过此时设放电间隙，防止过电压，同时间隙击穿后有间电压，同时间隙击穿后有间隙零序电流，间隙过流保护隙零序电流，间隙过流保护动作。动作。0I0I1t1t2t2t0000跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF0I跳跳 、QFQF1QF1QF2QF2QF1t00U同上图12t002t（2 2）校验方法）校验方法中性点过流元件，动作判据为：中性点过流元件，动作判据为： IzxdIzxd Iz Iz ；其中：其中：IzxdIzxd为中性点电流，取自本侧中性点为中性点电流，取自本侧中性点TATA； Iz Iz为中性点过流的电流定为中性点过流的电流定将试验线插入中性点将试验线插入中性点TATA电流保护绕组，任意加入一相电电流保护绕组，任意加入一相电流值大于定值，则保护动作，详见作业指导书。流值大于定值，则保护动作，详见作业指导书。6.36.3过负荷、启动风冷、过载闭锁有载调压过负荷、启动风冷