项目三电力变压器的保护

1、项目三项目三 电力变压器保护电力变压器保护PPT制作：叶龙，虞骐诚，张康强，张楠PPT动画：占美亮PPT审核：占美亮2017.05.16目目 录录3.1 3.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护3.2 3.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护3.4 3.4 变压器的后备保护变压器的后备保护3.5 3.5 变压器的零序电流、电压保护变压器的零序电流、电压保护3.6 3.6 变压器的保护配置、组屏原则及数字式成套保护装置举例变压器的保护配置、组屏原则及数字式成套保护装置举例1、电力变压器的特点 电力变压

2、器有别于发电机，无旋转部件，是一种静止的电气设备，结构比较简单、运行可靠性较高，发生故障的机会相对较少。 连续运行，停电机会少，且绝大部分安装在室外，受自然环境影响大 时刻受到外接负荷的影响，受电力系统短路故障威胁较大。3.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护2、电力变压器的故障 油箱内部故障油箱内部故障：主要指发生在变压器油箱内包括高低压侧的相间短路、匝间短路、中性点直接接地系统侧绕组的单相接地短路。 油箱外部油箱外部故障故障：最常见的故障主要是变压器绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路（直接接地系统侧）。3.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护3.1 电力变压器的故障

3、、不正常工作状态及其保护3、电力变压器的不正常工作状态过负荷外部短路引起的过电流外部接地短路引起的中性点过电压油箱漏油引起的油面降低冷却系统故障引起的温度升高等3.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及其保护4、电力变压器的继电保护瓦斯保护纵联差动保护和电流速断保护过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护零序电流保护。过负荷保护。过励磁保护。3.2 3.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护1、保护原理 当变压器内部故障时，故障点的局部高温将使变压器油温升高，体积膨胀，甚至出现沸腾，油内空气被排出而形成上升汽泡。若故障点产生电弧，则变压器油和绝缘材料将

4、分解出大量气体。这些气体自油箱流向油枕上部，故障越严重，产生的气体越多，流向油枕的气流速度越快，型至气流中还夹杂着变压器油。利用上述气体来实现的保护，称为瓦斯保护.3.2 3.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护2、保护整定 瓦斯继电器轻瓦斯触电动作的气体容积可用于改变重锤6的位置整定，整定范围为250300cm ；重瓦斯动作的油速的调节螺杆14，再调整弹簧9的长度，即可在0.71.5m/s整定。 3.2 3.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护3、瓦斯保护原理接线图3.2 3.2 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护4、保护特点 瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏性高、接线简单，但不

5、能反应油箱外的引出线和套管上的故障。3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护1、保护原理 变压器纵差动保护主要是用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器差动保护的工作原理与线路差动保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值大小。3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护2、保护原理接线图3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护3、稳态情况下的不平衡电流1、变压器两侧电流相位不同 （通过电流互感器的适当连接及变比选择来消除）2、电流互感器计算变比与实际变比不同 （采用自耦变流器或者利用带速饱和铁芯的差动继电器中的平衡线圈）3、变

6、压器各侧电流互感器型号不同 （整定计算内，引入同型系数，0.5或1）4、变压器带负荷调节分接头3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护3.3 3.3 变压器的差动保护变压器的差动保护4、暂态情况下的不平衡电流 变压器励磁涌流就是一种暂态电流，对差动保护回路不平衡电流的影响更大。 励磁涌流具有以下3个特点： 励磁涌流很大，其中含有大量的直流分量； 励磁涌流中含有大量的高次谐波，其中以2次谐波为主，而短路电流中2 次谐波成分很小； 励磁涌流的波形有间断角。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护 为了防止外部短路引起的过电流和作为变压器纵差动保护、瓦斯保护的后备，变压器还应装设后备

7、保护。变压器相闻短路的后备保护既是变压器主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的后备保护。根据变压器容量的大小、地位及性能和系统短路电流的大小，变压器相司短路的后备保护可采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护或负序电流保护等，也可采用低阻抗保护作为大型变压器的后备保护。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护1、过电流保护3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护1、过电流保护3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护1、过电流保护3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护2、低电压启动的过电流保护 为防止电压互感器二次回路断线后保护误动作，设

8、置了中间继电器KCB.当电压互感器二次回路断线时，低电压继电器动作，启动中间继电器，发出电压回路断线信号。 由于这种接线比较复杂，所以近年来多采用复合电压启动的过电流保护和负序电流保护。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护3、复合电压启动的过电流保护 若低电压启动的过电流保护的低电压继电器灵敏系数不满足要求，可采用复合电压启动的过电流保护。其原理接线如图所示。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护4、负序过电流保护 变压器负序过电流保护的原理接线图，如图所示，保护装置由电流继电器和负序电流滤过器等组成。由于它不能反映三相对称短路，所以必须加装一套低电压启动的过电流保护来反

9、映三相对称短路，它由电流继电器和低电压继电器组成。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护5、过负荷保护 变压器的过负荷电流在大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相过负荷保护。变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作于信号。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护6、变压器温度保护 变压器运行中，总有部分损耗(如铜损、铁损、介质损耗等)使变压器各部分温度升高，绕组温度过高时会加速绝缘的老化，缩短变压器使用寿命。绕组温度越高，持续时1司越长，会造成绝缘老化的速度越快，使用期限越短。研究表明，绕组温度每增加6C，

10、变压器使用寿命将减少一半。根据所采用的绝缘材料，对变压器正常运行温度有一规定的限值、因此大型变压器均装有冷却系统，保证在规定的环境温度下按额定容量运行时，使变压器温度不超过极限值。变压器温度保护在冷却系统发生故障或其他原因引起变压器温度超过限值时，发出告警信号(以便采取措施)，或者延时作用于跳闸。 温度保护定值与绝缘材料级别有关，一般可整定为75C。3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护7、冷却器故障保护 当冷却器故障引起变压器温度超过安全限值时，并不是立即将变压器退出运行，常常允许其这行一段时间，以便处理冷却器故障。这期间变压器可以降负荷运行，使变压器温度恢复到正常水平若在规定时间

11、内温度不能降至正常水平，才切除变压器。 冷却器故障保护一般监测变压器绕组的负荷电流，并与温度保护配合使用，构成两段时限保护。 3.4 3.4 变压器的变压器的后备后备保护保护7、冷却器故障保护 当变压器冷却器发生故障时，温度升高，超过限值后温度保护首先动作，发.出报警的同时开放冷却器故障保护出口。这时变压器电流若超过保护I段整定值，先按继电器固有延时动作于减负荷，使发电机一变压器组负荷降低，促使变压器温度下降，若温度保护返回，则变压器维持在较低负荷下运行，以减少停运机会；若温度保护仍不能返回，即说明减负荷无效，为保证变压器的安全，变压器冷却器故障保护将以2段延时t动作于解列或程序跳闸。延时时间

12、t的大小通常按失去冷却系统后，变压器允许运行时间整定。 3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护1、中性点直接接地变压器的零序电流保护3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护1、中性点直接接地变压器的零序电流保护3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护1、中性点直接接地变压器的零序电流保护 零序电流保护I段作为变压器及母线的接地故障后备保护，其起动电流和延时t1应与相邻元件单相接地保护I段相配合，通常以较短延时t1=0.51.0S动作于母线解列；以较长的延时t2=t1+t有选择地动作于断开变压器高压侧断路器。 零序电流保护

13、II段作为引出线接地故障的后备保护，其动作电流和延时t3应与相邻元件接地后备段相配合。通常t3应比相邻元件零序保护后备段最大延时大一个t，以断开母联断路器或分段断路器，t4=t3+t动作于断开变压器高压侧断路器。3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护2、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护 变压器高压侧断路器辅助接点QF作用，防止变压器与系统并列之前，在变压器高压侧发生单相接地而误将母线联络断路器断开。 3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护2、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护零序电压元件的动作电压整定 按

14、躲过在部分接地的电网中发生接地短路时保护安装处可能出现的最大零序电压整定。 保护的动作时限t5 t5=0.30.5s 。 3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护2、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护（1）分级绝缘变压器零序保护组成：由零序电压保护、零序电流保护、间隙零序电流保护共同构成。 3.5 3.5 变压器零序电流、电压保护变压器零序电流、电压保护2、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护（2）分级绝缘变压器零序保护原理： 当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由其零序电流保护动作于切除。若高压母线上已没有中性点接地运行的变压器，而故障仍然存在时，中性点电位将升高，发生过电压而导致放电间隙击穿，此时中性点不接地运行的变压器将由反应间隙放电电流的零序电流保护