电力变压器保护教学文案

1、电力(dinl)变压器保护第一页，共186页。目目 录录电力变压器的故障类型和不正常电力变压器的故障类型和不正常工作状态工作状态 电力变压器保护配置（原则）电力变压器保护配置（原则）电力变压器保护的基本原理电力变压器保护的基本原理电力变压器保护运行规定（注意电力变压器保护运行规定（注意事项）事项）电力变压器的事故电力变压器的事故(shg)(shg)及异常及异常处理处理电力变压器保护的日常维护及巡电力变压器保护的日常维护及巡视视第二页，共186页。一、电力变压器的故障类型一、电力变压器的故障类型(lixng)(lixng)和不正常工作状态和不正常工作状态 第三页，共186页。（一）电力变压器的故

2、障类型（一）电力变压器的故障类型（二）电力变压器的不正常（二）电力变压器的不正常(zhngchng)(zhngchng)运运行状态行状态第四页，共186页。 电力变压器是连续运行的静止设备，运行比较可靠，故障机会比较少。 但由于绝大部分安装在户外，受自然环境影响较大，同时还受运行时承载(chngzi)负荷以及电力系统短路故障的影响，在变压器的运行过程中不可避免出现各类故障和异常情况。第五页，共186页。（一）电力变压器的故障类型（一）电力变压器的故障类型 变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种类型：种类型： 1 1、油箱外的故障：主要是套管和引出线上发、油箱

3、外的故障：主要是套管和引出线上发生的相间短路以及接地短路。生的相间短路以及接地短路。 2 2、油箱内的故障：包括绕组的相间短路、接、油箱内的故障：包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。 实践表明实践表明(biomng)(biomng)，变压器套管和引出线，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式；而变压器油箱内发生相比较常见的故障形式；而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。间短路的情况比较少。第六页，共186页。（二）电力变压器的不正常运行状态（二）电力变压器的不正

4、常运行状态 变压器的不正常运行状态：主要有变变压器的不正常运行状态：主要有变压器外部短路引起压器外部短路引起(ynq)的过电流、负荷的过电流、负荷长时间超过额定容量引起长时间超过额定容量引起(ynq)的过负荷；的过负荷；风扇故障或漏油等原因引起风扇故障或漏油等原因引起(ynq)冷却能冷却能力的下降等。力的下降等。 上述这些不正常运行状态会使绕组和上述这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。铁芯过热。第七页，共186页。 另外，对于中性点不接地运行的星形接线变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和

5、其他金属构件的过热。 变压器处于(chy)不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。第八页，共186页。小小 结结变压器的故障类型和不正常工作状变压器的故障类型和不正常工作状态态 两种故障类型：油箱外和油箱两种故障类型：油箱外和油箱内故障内故障 不正常工作状态：外部短路不正常工作状态：外部短路(dunl)(dunl)引起的过电流；负荷长引起的过电流；负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；时间超过额定容量引起的过负荷；风扇故障或漏油等原因引起冷却风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。能力的下降等。第九页，共186页。思考与

6、练习思考与练习1、变压器有哪几种故障类型（简要说、变压器有哪几种故障类型（简要说明）？明）？2、变压器有哪些、变压器有哪些(nxi)不正常工作状态？不正常工作状态？怎样引起的？怎样引起的？第十页，共186页。二、电力变压器保护配置二、电力变压器保护配置(pizh)(pizh)（原则）（原则）第十一页，共186页。 为了保证电力系统安全稳定运行，当变压器发生故障或不正常状态时能够将影响范围限制到最小，电力变压器应装设瓦斯保护、差动保护或电流速断保护、外部相间短路和接地短路时的后备(hubi)保护、过负荷保护、过励磁保护以及反映变压器异常状态的保护。第十二页，共186页。（一）电力变压器保护（一）

7、电力变压器保护(boh)(boh)分类分类（二）电力变压器保护（二）电力变压器保护(boh)(boh)配置配置（三）有关重合闸配置问题分析（三）有关重合闸配置问题分析（四）变电站主变保护（四）变电站主变保护(boh)(boh)配置示例配置示例第十三页，共186页。 （一）变压器保护分类 变压器油箱内故障时，除了(ch le)变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。因此，作为变压器的保护分为电量保护和非电量保护。 第十四页，共186页。（二）变压器保护配置（二）变压器保护配置1 1、瓦斯保护、瓦斯保护 变压器油对变压器有绝缘和冷却作用。当变变压器油对变压器有绝缘和冷

8、却作用。当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，变压器油（和其他绝缘材料）会因受热作用下，变压器油（和其他绝缘材料）会因受热而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及而分解，产生大量气体。气体排出的多少以及(yj)(yj)排出速度，与变压器故障的严重程度有关。排出速度，与变压器故障的严重程度有关。利用这种气体来实现保护为瓦斯保护。利用这种气体来实现保护为瓦斯保护。 瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻瓦斯保护能够保护变压器油箱内的各种轻微故障（例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损微故障（例如绕组轻微的匝间短路、铁芯烧损等）。等）。 第十五页，共

9、186页。2 2、差动保护或电流速断保护、差动保护或电流速断保护 对容量为对容量为6300kVA6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂及以上的变压器，以及发电厂厂用变压器和并列运行的变压器；用变压器和并列运行的变压器；10000kVA10000kVA及以上的及以上的发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装发电厂厂用备用变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断保护用于对于容量为设纵差动保护。电流速断保护用于对于容量为10000kVA10000kVA及以下的变压器，速断保护。对及以下的变压器，速断保护。对2000kVA2000kVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足以

10、上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。（配置要求时，也应装设纵差动保护。（配置(pizh)(pizh)原原则）则）第十六页，共186页。3 3、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 变压器的相间短路后备保护通常变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启动的过电流保采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等（也有采用阻抗保护作为后过电流保护等（也有采用阻抗保护作为后备保护的情况）。备保护的情况）。 发生接地故障时，变压器中性点将发生接地故障时，

11、变压器中性点将出现零序电流，母线出现零序电流，母线(mxin)(mxin)将出现零序将出现零序电压，变压器的接地后备保护通常都是反电压，变压器的接地后备保护通常都是反应这些电气量构成的。应这些电气量构成的。 第十七页，共186页。 4、过负荷保护 变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热(f r)而受到损伤。对400kVA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，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。 （配置原则）第十八页，共186页。5 5、过励磁保护、过励磁保护 对频率减低和电压升高而引起变压器对频率减低和电压升高而引起变压器过励磁时，励磁电流急剧增加，铁芯及附过励

12、磁时，励磁电流急剧增加，铁芯及附近的金属构件损耗增加，引起高温。长时近的金属构件损耗增加，引起高温。长时间或多次反复过励磁，将因过热而使绝缘间或多次反复过励磁，将因过热而使绝缘老化。电压为老化。电压为500kV500kV及以上的变压器，应装及以上的变压器，应装设过励磁保护，在变压器允许设过励磁保护，在变压器允许(ynx)(ynx)的过的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许超过允许(ynx)(ynx)值时，可动作于跳闸。值时，可动作于跳闸。（配置原则）（配置原则）第十九页，共186页。6 6、其他非电量保护、其他非电量保护 对变压器温度及油箱内压力升

13、高对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行有关变压器的和冷却系统故障，应按现行有关变压器的标准要求，专设可作用于信号或动作于跳标准要求，专设可作用于信号或动作于跳闸的非电量保护。闸的非电量保护。 为了满足电力系统稳定方面的要为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生求，当变压器发生(fshng)(fshng)故障时，要求故障时，要求保护装置快速切除故障。保护装置快速切除故障。第二十页，共186页。7 7、220kV220kV变压器保护变压器保护(boh)(boh)常规配置常规配置附表一：附表一：保护类型保护类型保护配置保护配置本侧母联本侧母联开关开关本侧开关本侧开关各侧开关各侧开

14、关主保护主保护电气量电气量保护保护比例差动比例差动二次谐波二次谐波波形对称波形对称速断差动速断差动非电量非电量保护保护重瓦斯重瓦斯第二十一页，共186页。附表二：附表二：保护类型保护类型保护配置保护配置本侧母联本侧母联开关开关本侧开关本侧开关各侧开关各侧开关后备保护后备保护高（中、高（中、低）压侧低）压侧后备后备复压方向复压方向过流保护过流保护时限时限时限时限时限时限高（中、高（中、低）压侧低）压侧后备后备复压过流复压过流保护保护时限时限时限时限高、中压高、中压侧后备侧后备零序方向零序方向过流保护过流保护时限时限时限时限时限时限第二十二页，共186页。附表三：附表三：保护类型保护类型保护配置保

15、护配置本侧母联本侧母联开关开关本侧开关本侧开关各侧开关各侧开关后备保护后备保护高、中压高、中压侧后备侧后备零序过流零序过流保护保护时限时限时限时限高、中压高、中压侧后备侧后备间隙保护间隙保护时限时限时限时限高压侧后高压侧后备保护备保护非全相非全相时限时限时限时限第二十三页，共186页。附表四：附表四：保护类型保护类型保护配置保护配置本侧母联本侧母联开关开关本侧开关本侧开关各侧开关各侧开关非电量非电量（其他）（其他）压力释放压力释放冷却器全停冷却器全停油温高油温高绕组温度高绕组温度高油位异常油位异常各侧过负荷各侧过负荷第二十四页，共186页。第二十五页，共186页。（三）有关重合闸问题分析（三）

16、有关重合闸问题分析 根据重合闸控制的开关所接通或断开的根据重合闸控制的开关所接通或断开的电力元件不同电力元件不同(b tn)(b tn)，重合闸可分为线，重合闸可分为线路重合闸、变压器重合闸、母线重合闸。路重合闸、变压器重合闸、母线重合闸。所以从所以从“理论上理论上”讲，变压器是可以装设讲，变压器是可以装设重合闸的。重合闸的。 然而，在电力系统的故障中，大多数是然而，在电力系统的故障中，大多数是输电线路（特别是架空线路）的故障。而输电线路（特别是架空线路）的故障。而输电线路故障大都是输电线路故障大都是“瞬时性瞬时性”的。输电的。输电线路加装线路加装“重合闸重合闸”有可能大大提高供电有可能大大提

17、高供电的可靠性。的可靠性。 第二十六页，共186页。 变压器是充油设备，其故障大多数是“永久性”的，重合(chngh)闸会加重变压器的损坏程度，另外变压器发生故障时，无论主保护还是后备保护动作，均发永跳令，闭锁开关重合(chngh)闸。 另外，从造价和修复速度上讲，变压器远比线路大得多和慢的多。所以变压器开关原则上不设重合(chngh)闸。第二十七页，共186页。（四）变电站主变保护配置示例（四）变电站主变保护配置示例 1 1、220kV220kV兴隆站示例兴隆站示例 本站主变保护装置本站主变保护装置 PST-1200 PST-1200系列保护。系列保护。 主变压器保护装置是以差动保护、后备主

18、变压器保护装置是以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护装置。保护装置有两种不同保护装置。保护装置有两种不同(b tn)(b tn)的差动保护，设有完全相同的的差动保护，设有完全相同的CPUCPU插件，插件，分别完成差动保护功能，高压侧后备保护分别完成差动保护功能，高压侧后备保护功能，低压侧后备保护功能，各种保护功功能，低压侧后备保护功能，各种保护功能均有软件实现，瓦斯保护由独立机箱。能均有软件实现，瓦斯保护由独立机箱。 第二十八页，共186页。变压器变压器PST 1200PST 1200型保护压板型保护压板(y bn)(y bn)投停情投停

19、情况：况：序号序号压板名称压板名称压板投停情况压板投停情况 1 1差动保护：（功能压板）差动保护：（功能压板） 正常投入，当差动保护测方向、CT回路开路时，差动二次回路异常时，停用差动保护压板2 2220KV220KV侧复压过流侧复压过流 正常运行时投入，PT失压时，不停用（负荷超过50%时申请停用），应立即处理PT失压3 3220KV220KV侧零序方向过流侧零序方向过流段段 正常运行时投入，PT失压时，停用220KV侧零序方向过流段保护压板 4 4220KV220KV侧零序电流侧零序电流正常运行时投入，PT失压时，不停用5 5220KV220KV间隙保护间隙保护 变压器220KV侧中性点不

20、接地时，投入间隙保护，当一台主变运行时，停用间隙保护 6 6110KV110KV侧复压方向过流侧复压方向过流段段正常运行时投入，PT失压时，停用110KV侧复压方向过流段保护压板 7 7110KV110KV侧复压过流侧复压过流 正常运行时投入，PT失压时，不停用（负荷超过50%时，申请停用），应立即处理PT失压 8 8110KV110KV侧零序方向过流侧零序方向过流段段 正常运行时投入，PT失压时，停用110KV侧零序方向过流段保护压板 第二十九页，共186页。序号序号压板名称压板名称压板投停情况压板投停情况9 9110KV110KV侧零序方向过流侧零序方向过流段段 正常运行时投入，PT失压时

21、，停用110KV侧零序方向过流段保护压板 1010110KV110KV侧零序过流侧零序过流 正常运行时投入111110KV10KV段复压过流段复压过流 正常运行时投入121210KV10KV段速段过流段速段过流 正常运行时投入131310KV10KV段复压过流段复压过流 正常运行时投入141410KV10KV段速段过流段速段过流 正常运行时投入1515差动、间隙及后备跳差动、间隙及后备跳201201开关开关 正常运行时投入1616差动、间隙及后备跳差动、间隙及后备跳201201开关开关 正常运行时投入1717差动、间隙及后备跳差动、间隙及后备跳101101开关、开关、跳跳014014开关开关

22、正常运行时投入1818重瓦斯保护：（功能压板）重瓦斯保护：（功能压板） 变压器送电及正常运行时投入压板 1919瓦斯保护跳瓦斯保护跳201201开关开关、跳、跳201201开开关关、跳、跳101101开关、跳开关、跳014014开关开关 正常运行时投入。当变压器加油、更换桂胶等，按规定瓦斯需投信号时，停用瓦斯保护跳闸压板 第三十页，共186页。2 2、500kV500kV泰山站示例泰山站示例 #2 #2、#3#3号主变保护采用南京自动化设备号主变保护采用南京自动化设备总厂生产的总厂生产的WBZ500HWBZ500H微机型变压器保护装微机型变压器保护装置。整套装置由三个独立单元组成：主保置。整套

23、装置由三个独立单元组成：主保护单元、后备保护单元、非电量保护单元。护单元、后备保护单元、非电量保护单元。 主保护包括：差动保护、分差保护、瓦主保护包括：差动保护、分差保护、瓦斯保护。斯保护。 后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、过负荷保护。保护、过负荷保护。 非电量保护包括：本体（轻、重）瓦斯非电量保护包括：本体（轻、重）瓦斯保护、冷却器全停保护、压力释放保护、冷却器全停保护、压力释放(shfng)(shfng)保护、油温高报警保护、绕组温保护、油温高报警保护、绕组温度高报警保护、油位

24、异常保护。度高报警保护、油位异常保护。 第三十一页，共186页。主变各保护主变各保护(boh)屏保护屏保护(boh)配置表配置表（一）（一）保护屏及保护型号保护屏及保护型号 保护功能配置保护功能配置A A屏屏 （WBZ-500HWBZ-500H）包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：差动保差动保护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零序方向序方向段保护、高压侧零序方向段保护、高压侧零序方向段保护、过激磁段保护、

25、过激磁保护、中性点零序过流保护。保护、中性点零序过流保护。中压侧：中压侧：差动保护、中差动保护、中压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零序过流保护、中压侧零序方向序过流保护、中压侧零序方向段保护、中压侧零序段保护、中压侧零序方向方向段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流保护及公共绕组过负荷。低压侧：差动保护、低压侧保护及公共绕组过负荷。低压侧：差动保护、低压侧复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、PTPT回路异常告警等。回路异常告警等。 第三十二

26、页，共186页。主变各保护(boh)屏保护(boh)配置表（二）保护屏及保护型号保护屏及保护型号保护功能配置保护功能配置B B屏屏 （WBZ-500HWBZ-500H）包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：差动保差动保护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零序方向序方向段保护、高压侧零序方向段保护、高压侧零序方向段保护、过激磁段保护、过激磁保护、中性点零序过流保护。保护、中性点零序过流保护。中压侧：中压侧：差动

27、保护、中差动保护、中压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零序过流保护、中压侧零序方向序过流保护、中压侧零序方向段保护、中压侧零序段保护、中压侧零序方向方向段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流保护及公共绕组过负荷。保护及公共绕组过负荷。低压侧：低压侧：差动保护、低压侧差动保护、低压侧复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、PTPT回路异常告警等。回路异常告警等。 第三十三页，共186页。主变各保护(boh)屏保护(boh)配置表（三）保护屏及保护型

28、号保护屏及保护型号保护功能配置保护功能配置C C屏屏 （WBZ-500HWBZ-500H）包括分差保护、非电量保护。分差保护：包括分差保护、非电量保护。分差保护：三侧差动三侧差动保护、保护、TATA断线闭锁差动保护、过负荷告警。断线闭锁差动保护、过负荷告警。非电量非电量保护：保护：本体轻瓦斯保护、本体重瓦斯保护、冷却器本体轻瓦斯保护、本体重瓦斯保护、冷却器全停保护、压力释放保护、油温高报警保护、绕组全停保护、压力释放保护、油温高报警保护、绕组温度高报警保护、油位异常保护。温度高报警保护、油位异常保护。 第三十四页，共186页。小小 结结变压器保护配置（原则）变压器保护配置（原则） 变压器保护分

29、类：电量保护、变压器保护分类：电量保护、非电量保护。非电量保护。 主保护包括：差动保护、分差保主保护包括：差动保护、分差保护、瓦斯保护。护、瓦斯保护。 后备保护包括：过激磁保护、相后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、过负荷保护。护、零序电流保护、过负荷保护。 非电量保护包括：本体轻瓦斯保非电量保护包括：本体轻瓦斯保护、本体重瓦斯保护、冷却器全停护、本体重瓦斯保护、冷却器全停保护、压力释放保护、油温高报警保护、压力释放保护、油温高报警保护、绕组温度高报警保护、油位保护、绕组温度高报警保护、油位异常保护异常保护 220kV 22

30、0kV变压器保护常规配置；兴变压器保护常规配置；兴隆站、泰山站变压器保护配置情况隆站、泰山站变压器保护配置情况(qngkung)(qngkung) 进行了有关进行了有关“重合闸重合闸”问题的探问题的探讨讨第三十五页，共186页。思考与练习思考与练习(linx)1、变压器一般装设哪些保护？、变压器一般装设哪些保护？2、什么是变压器保护的电量保护和非电量、什么是变压器保护的电量保护和非电量保护？保护？3、变压器为什么不装设重合闸？、变压器为什么不装设重合闸？第三十六页，共186页。三、变压器保护三、变压器保护(boh)(boh)的基本原理的基本原理第三十七页，共186页。（一）变压器的主保护（一）

31、变压器的主保护（二）变压器的后备（二）变压器的后备(hubi)保护保护（三）变压器的非电量保护（三）变压器的非电量保护第三十八页，共186页。（一）变压器的主保护（一）变压器的主保护 主保护：为满足系统稳定主保护：为满足系统稳定(wndng)和设和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护设备和线路故障的保护。被保护设备和线路故障的保护。 主保护包括：差动保护、分差保护、瓦斯主保护包括：差动保护、分差保护、瓦斯保护。保护。第三十九页，共186页。1 1、差动保护、差动保护 变压器差动保护是按照循环电流原理，变压器差动保护是按照循环电流原理，在假设变压器的电

32、能量传递为线性的情况在假设变压器的电能量传递为线性的情况下，基于下，基于(jy)(jy)基尔霍夫电流定律构成的，基尔霍夫电流定律构成的，即正常运行和外部故障时即正常运行和外部故障时i=0i=0。（变压器。（变压器各侧电流在差动保护中向量和等于零）各侧电流在差动保护中向量和等于零） 作为差动保护主要是用来反应变压器作为差动保护主要是用来反应变压器各侧各侧CTCT间绕组、引出线及套管上的各种短间绕组、引出线及套管上的各种短路故障。路故障。 差动保护根据差动保护根据CTCT接入位置（接线方式）接入位置（接线方式）以及制动量的不同，反映的故障性质和保以及制动量的不同，反映的故障性质和保护对象（范围）略

33、有不同。护对象（范围）略有不同。 第四十页，共186页。利用利用(lyng)(lyng)套套管管CTCT利用利用(lyng)(lyng)开关侧开关侧CTCT差动保护差动保护(boh)保护保护(boh)范围示例范围示例第四十一页，共186页。双绕组变压器正常运行时的电流双绕组变压器正常运行时的电流(dinli)分布分布 三绕组三绕组(roz)变压器内部故障时的电流分布变压器内部故障时的电流分布 变压器正常运行变压器正常运行(ynxng)与故障时的电流分布与故障时的电流分布 第四十二页，共186页。差动保护特点差动保护特点 保护范围：三侧开关保护范围：三侧开关CTCT（包括（包括CTCT）至主变）

34、至主变部分。可以反应保护范围内的接地、相间、部分。可以反应保护范围内的接地、相间、匝间故障。匝间故障。 动作动作(dngzu)(dngzu)特性：瞬时跳三侧开关特性：瞬时跳三侧开关 (0 (0 S S动作动作(dngzu)(dngzu)第四十三页，共186页。正常运行正常运行(ynxng)(ynxng)和外部和外部故障时的电流分布故障时的电流分布内部内部(nib)短路故障时短路故障时的电流分布的电流分布第四十四页，共186页。（1 1）第一套差动保护）第一套差动保护 是根据鉴别波形间断角原理构成的一套是根据鉴别波形间断角原理构成的一套差动保护。它利用励磁涌流的波形有较大差动保护。它利用励磁涌流

35、的波形有较大的间断角，而短路的间断角，而短路(dunl)(dunl)电流的波形是电流的波形是连续这一点进行工作的，当变压器引出线、连续这一点进行工作的，当变压器引出线、套管、油箱内部的线圈及差动套管、油箱内部的线圈及差动CTCT之内的电之内的电气设备发生短路气设备发生短路(dunl)(dunl)故障时，差动保故障时，差动保护动作。护动作。1 1）是利用比较变压器各侧电流差值构成的主）是利用比较变压器各侧电流差值构成的主保护。保护。2 2）电流取自变压器各侧的）电流取自变压器各侧的CTCT（35kV35kV侧无开关侧无开关的，取自的，取自35kV35kV侧套管侧套管CTCT）。）。3 3）动作范

36、围是变压器三侧接地和短路）动作范围是变压器三侧接地和短路(dunl)(dunl)故障。故障。第四十五页，共186页。（2 2）第二套差动保护）第二套差动保护 是根据二次谐波制动原理构成的一套是根据二次谐波制动原理构成的一套差动保护。它利用励磁涌流中含有大量二差动保护。它利用励磁涌流中含有大量二次谐波分量作为制动量这一点进行工作的，次谐波分量作为制动量这一点进行工作的，当变压器引出线、套管、油箱内部的线圈当变压器引出线、套管、油箱内部的线圈及差动及差动CTCT之内的电气设备发生短路故障时，之内的电气设备发生短路故障时，差动保护动作。差动保护动作。1 1）作为变压器内部及套管引线的主保护。）作为变

37、压器内部及套管引线的主保护。2 2）电流取自变压器高、中侧以及中性点套管）电流取自变压器高、中侧以及中性点套管CTCT。3 3）动作范围）动作范围(fnwi)(fnwi)是变压器除是变压器除35kV35kV（三角（三角形）之外的其他各侧形）之外的其他各侧 。第四十六页，共186页。（3 3）分侧差动保护）分侧差动保护(boh)(boh) 分侧差动保护分侧差动保护(boh)(boh)是将是将 变压器的各侧绕组作变压器的各侧绕组作 为被保护为被保护(boh)(boh)对象，在各对象，在各 绕组的两端设置绕组的两端设置CTCT而而 实现的保护实现的保护(boh)(boh)。 变压器分侧差动原理变压器

38、分侧差动原理(yunl)接线图接线图第四十七页，共186页。 分侧差动保护用来分侧差动保护用来(yn li)(yn li)提高切除提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，接线简单可靠，对相间和单相短路灵性，接线简单可靠，对相间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路无保护作用。敏度高，但对匝间短路无保护作用。 第四十八页，共186页。 1 1）分侧差动保护的电流取自主）分侧差动保护的电流取自主 变高中压侧的开关电流以及变高中压侧的开关电流以及 公共绕组电流。公共绕组电流。 2 2）其保护范围为高、中压侧绕）其保护范围为高、中压侧绕 组以及引线上的接地和相间组

39、以及引线上的接地和相间 故障，但不保护绕组的匝间故障，但不保护绕组的匝间 故障。故障。 3 3）由于不依靠）由于不依靠(yko)(yko)磁路因此上不必磁路因此上不必 考虑励磁涌流的影响。考虑励磁涌流的影响。第四十九页，共186页。（4 4）分相差动保护）分相差动保护 分相差动保护是以某一相绕组为保护分相差动保护是以某一相绕组为保护对象的差动保护。用以快速切除变压器绕对象的差动保护。用以快速切除变压器绕组，套管以及高中压侧引出组，套管以及高中压侧引出(yn ch)(yn ch)线上线上（相间、接地）故障。适用于单相式变压（相间、接地）故障。适用于单相式变压器。器。第五十页，共186页。 （1）

40、分相差动保护的电流取自 主变高中压侧的开关电流和 低压侧绕组电流。 （2）保护范围包括除低压侧引 线以外的所有故障。 （3）由于(yuy)不用校正相位，可以 在最大程度上保留了励磁涌 流的特征。第五十一页，共186页。（5 5）小区差动保护）小区差动保护 由于分相差动对低压侧引线部分无保护由于分相差动对低压侧引线部分无保护范围，因此引入小区差动作为范围，因此引入小区差动作为(zuwi)(zuwi)分分相差动的补充。相差动的补充。 1 1）小区差动保护）小区差动保护的电流取自主的电流取自主 变低压开关电变低压开关电流以及低压侧流以及低压侧 绕组电流。绕组电流。 2 2）作为）作为(zuwi)(z

41、uwi)分相差动的补充，其保分相差动的补充，其保 护范围为低压护范围为低压侧引出线上的侧引出线上的 故障。故障。 3 3）由于不经过磁）由于不经过磁变换，因此不变换，因此不 必考虑励磁涌必考虑励磁涌流的影响。但流的影响。但 由于电流的差由于电流的差异，绕组侧必异，绕组侧必 须进行相位校须进行相位校正。正。第五十二页，共186页。（6 6）零序差动保护）零序差动保护 零序差动保护由高压侧、中压侧和公共零序差动保护由高压侧、中压侧和公共(gnggng)(gnggng)绕组的零序电流构成。主要用绕组的零序电流构成。主要用于大容量超高压三绕组自耦变压器于大容量超高压三绕组自耦变压器Y Y侧内部侧内部接

42、地故障。接地故障。 保护范围：高、中压侧开关保护范围：高、中压侧开关CTCT（包括（包括CTCT）至主变中性点至主变中性点CTCT部分。部分。 动作特性：瞬时跳三侧开关动作特性：瞬时跳三侧开关 (0 S (0 S动作动作) ) 特特 点：不受励磁涌流、过励磁及带点：不受励磁涌流、过励磁及带负荷调压的影响，对单相接地故障灵敏度负荷调压的影响，对单相接地故障灵敏度高。高。第五十三页，共186页。第五十四页，共186页。 各种各种( zhn)差动保护范围展示差动保护范围展示第五十五页，共186页。2 2、瓦斯保护、瓦斯保护 （1 1）瓦斯保护：可以）瓦斯保护：可以(ky)(ky)反应主变内部反应主变

43、内部各种故障（包括接头过热、局部放电、铁各种故障（包括接头过热、局部放电、铁芯故障等）的非电量主保护。轻瓦斯保护芯故障等）的非电量主保护。轻瓦斯保护动作于发信号，重瓦斯保护动作瞬时跳开动作于发信号，重瓦斯保护动作瞬时跳开各侧开关各侧开关 。第五十六页，共186页。（2）瓦斯）瓦斯(w s)保护原理图保护原理图第五十七页，共186页。（3 3）瓦斯）瓦斯(w s)(w s)（气体）继电器安装位置（气体）继电器安装位置“瓦斯瓦斯(w s)(w s)（气体）继电器（气体）继电器”安装位置在安装位置在油箱与油枕的连接导管中（图中油箱与油枕的连接导管中（图中“1”“1”所示）所示）第五十八页，共186页

44、。（4）瓦斯保护原理）瓦斯保护原理 当变压器发生内部故障时产生大量的当变压器发生内部故障时产生大量的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油下气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油下降，当油面降低到一定程度时，上浮筒下降，当油面降低到一定程度时，上浮筒下沉使水银接点接通，轻瓦斯发动作信号。沉使水银接点接通，轻瓦斯发动作信号。如果是严重的故障时，油箱内的压力增大如果是严重的故障时，油箱内的压力增大使油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带使油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动使水银接点闭动磁铁向干簧触点方向移动使水银接点闭合接通跳闸合接通跳闸(tio zh)回路。回路。第五十九页，共186

45、页。（5 5）瓦斯保护的范围）瓦斯保护的范围1 1）油箱内部的相间短路故障）油箱内部的相间短路故障2 2）绕组匝间、层间短期）绕组匝间、层间短期(dun q)(dun q)故障故障3 3）绕组与铁芯与外壳间的短路故障）绕组与铁芯与外壳间的短路故障4 4）铁芯故障）铁芯故障5 5）油面下降或漏油）油面下降或漏油6 6）分接头接触不良等故障）分接头接触不良等故障 第六十页，共186页。3 3、差动、瓦斯特点分析、差动、瓦斯特点分析 （1 1）瓦斯保护的主要优点是结构简单，）瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应灵敏性高，能反应(fnyng)(fnyng)变压器油箱变压器油箱内的各种故障。特

46、别是能反应内的各种故障。特别是能反应(fnyng)(fnyng)轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。铁芯烧损的唯一保护。 （2 2）差动保护能反应）差动保护能反应(fnyng)(fnyng)油箱外油箱外（变压器套管和引出线的）故障，抗外部（变压器套管和引出线的）故障，抗外部振动干扰能力强。振动干扰能力强。 第六十一页，共186页。 （3）瓦斯保护能反应变压器铁芯过热(u r)烧伤，油面降低，差动保护对此无反应；变压器绕组产生少数线匝的匝间短路，短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热(u r)产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流

47、上却并不大，所以差动保护没有反应，此时瓦斯保护能够灵敏反应。差动保护不能代替瓦斯保护 。 （4）差动保护与瓦斯保护在保护范围上有一定互补性，一起作为变压器的主保护。第六十二页，共186页。（二）变压器的后备保护（二）变压器的后备保护(boh) 后备保护后备保护(boh)：主保护：主保护(boh)或开或开关拒动时，用来切除故障的保护关拒动时，用来切除故障的保护(boh)。后备保护。后备保护(boh)分为远后备分为远后备和近后备两种。和近后备两种。 远后备保护远后备保护(boh)：当主保护：当主保护(boh)或开关拒动时，由相邻电力设备或线路或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护的保护(boh)

48、来实现的后备保护来实现的后备保护(boh)。 近后备保护近后备保护(boh)：当主保护：当主保护(boh)拒动时，由本电力设备或线路的另一套拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护保护(boh)来实现的后备保护来实现的后备保护(boh)。 后备保护后备保护(boh)包括：过激磁保护包括：过激磁保护(boh)、相间阻抗保护、相间阻抗保护(boh)、复合、复合电压闭锁过流保护电压闭锁过流保护(boh)、零序电流、零序电流保护保护(boh)、过负荷保护、过负荷保护(boh)等。等。第六十三页，共186页。1 1、过激磁保护、过激磁保护（1 1）变压器励磁涌流与电压和频率的关系）变压器励磁涌流与电压和频

49、率的关系(gun x)(gun x)： I=U/X I=U/X 其中：感抗其中：感抗=2=23.1423.142频率电感，频率电感，也就是也就是X=6.284fLX=6.284fL I=U/6.284fL I=U/6.284fL结论：结论：I I与电压成正比，与频率成反比。与电压成正比，与频率成反比。第六十四页，共186页。（2 2）变压器在运行过程中由于电压升高或者频率降低将）变压器在运行过程中由于电压升高或者频率降低将会使变压器工作在过励磁状态，此时变压器磁通严重饱会使变压器工作在过励磁状态，此时变压器磁通严重饱和，励磁电流急剧和，励磁电流急剧(jj)(jj)增加并且发生畸变，产生高次增加

50、并且发生畸变，产生高次谐波，从而使内部损耗增大，铁芯温度升高，对绝缘造谐波，从而使内部损耗增大，铁芯温度升高，对绝缘造成破坏。另外由于铁芯饱和之后，漏磁通增大，在主变成破坏。另外由于铁芯饱和之后，漏磁通增大，在主变中产生涡流，引起局部过热，严重时可使得铁芯变形，中产生涡流，引起局部过热，严重时可使得铁芯变形，损害介质。损害介质。第六十五页，共186页。 （3）现代大型电力变压器，额定运行时的磁场强度一般在1.7-1.8T，而饱和时的磁场强度一般在1.9-2.0T，两者已经很接近，所以当电压频率比增加时将产生过激磁，导致励磁电流增大，从而影响(yngxing)变压器寿命甚至烧毁变压器。一般避免方

51、法: 1）防止电压过高运行（利用补偿设备）。一般电压越高,过励情况越严重,允许运行时间越短。 2）加装过励磁保护。根据变压器特性曲线和不同的允许过励磁倍数发出告警信号或跳闸。第六十六页，共186页。2 2、阻抗保护、阻抗保护 利用阻抗元件来反应短路故障的保护利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：电压与电流的比值：U UI IZ Z，也就是短路，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。点至保护安装处的阻抗值。 （1 1）阻抗保护介绍）阻抗保护介绍 变压器标准化设计规范中规定：变压器标准化设计规范中规定：330KV330

52、KV及以上电压等级的变压器，需在高中及以上电压等级的变压器，需在高中压侧配置阻抗保护，作为本侧母线故障和压侧配置阻抗保护，作为本侧母线故障和主变部分绕组故障的后备保护。阻抗元件主变部分绕组故障的后备保护。阻抗元件采用由具有偏移圆特性的相间、接地阻抗采用由具有偏移圆特性的相间、接地阻抗元件组成，其正反方向都有保护范围，正元件组成，其正反方向都有保护范围，正方向指向变压器，反方向则指向系统方向指向变压器，反方向则指向系统(xtng)(xtng)。指向变压器的阻抗元件其整定。指向变压器的阻抗元件其整定范围不应超过对侧母线，指向系统范围不应超过对侧母线，指向系统(xtng)(xtng)的阻抗元件其整定

53、范围应与线路保护配合的阻抗元件其整定范围应与线路保护配合整定。整定。 第六十七页，共186页。（2 2）国网标准化的）国网标准化的“相间和接地阻抗保护相间和接地阻抗保护” 1 1）作为本侧母线故障和主变）作为本侧母线故障和主变 部分绕组故障的后备保护，部分绕组故障的后备保护， 指向指向(zh xin)(zh xin)变压器的阻抗范围不超变压器的阻抗范围不超 过对侧母线，指向过对侧母线，指向(zh xin)(zh xin)母线的阻母线的阻 抗作为本侧母线故障的后备抗作为本侧母线故障的后备 保护。保护。 第六十八页，共186页。 2）高压(goy)侧设置一段两个时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时

54、限跳开变压器各侧断路器。中压侧设置一段四时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器，第四时限跳开变压器各侧断路器。第六十九页，共186页。500kV500kV变压器的特殊保护分析变压器的特殊保护分析（1 1）过励磁保护是用来防止变压器突然甩负）过励磁保护是用来防止变压器突然甩负荷或因励磁系统，引起过电压造成荷或因励磁系统，引起过电压造成(zo (zo chn)chn)磁通密度剧增，引起铁芯及其它金磁通密度剧增，引起铁芯及其它金属部分过热。属部分过热。（2 2）500kV500kV、220kV220kV阻抗保护，当变压器绕组阻抗保护，当变压器绕组或引出线发生相间短路时作为差

55、动保护的或引出线发生相间短路时作为差动保护的后备保护。后备保护。第七十页，共186页。3 3、复合电压闭锁过流保护、复合电压闭锁过流保护 （1 1）国网标准化配置）国网标准化配置 作为阻抗保护的补充作为阻抗保护的补充(bchng)(bchng)，防止，防止阻抗保护的出现死区国网标准化进行了以阻抗保护的出现死区国网标准化进行了以下配置：下配置： 高中压侧：高中压侧： 1 1）配置一段复压闭锁过流保护）配置一段复压闭锁过流保护 2 2）不带方向，复压元件固定取各侧）不带方向，复压元件固定取各侧 3 3）保护动作后跳开主变各侧开关）保护动作后跳开主变各侧开关 第七十一页，共186页。 低压侧： 1）

56、配置一段复压闭锁过流保护 2）不带方向(fngxing)，复压元件固定取本侧 3）保护动作后跳开主变各侧开关 4）一时限跳本侧，2时限跳各侧 5）另设一段过流，固定跳各侧 第七十二页，共186页。（2 2）复合电压闭锁过流保护构成）复合电压闭锁过流保护构成 复合电压由相间低电压（反应对称故障）和负复合电压由相间低电压（反应对称故障）和负序电压（反应不对称故障）元件序电压（反应不对称故障）元件(yunjin)(yunjin)或门或门构成，采用负序电压元件构成，采用负序电压元件(yunjin)(yunjin)可以保证在可以保证在不对称故障时有很高的灵敏度。在主变各侧发生不对称故障时有很高的灵敏度。

57、在主变各侧发生不对称短路故障时，负序电压的幅值不受星角变不对称短路故障时，负序电压的幅值不受星角变化的影响，但负序电压不能反应三相短路，因此化的影响，但负序电压不能反应三相短路，因此采用三个相间低电压元件采用三个相间低电压元件(yunjin)(yunjin)作为三相短作为三相短路的复压元件路的复压元件(yunjin)(yunjin)。 1 1）国网标准化的主变保护高、中压侧复压元件）国网标准化的主变保护高、中压侧复压元件(yunjin)(yunjin)固定取各侧，低压侧复压元件固定取各侧，低压侧复压元件(yunjin)(yunjin)固定取本侧。固定取本侧。 2 2）默认标准版本保护复压选取可

58、由控制字进行）默认标准版本保护复压选取可由控制字进行投退。投退。第七十三页，共186页。复合电压起动复合电压起动(q dn)(q dn)过电流保护过电流保护第七十四页，共186页。负序电流负序电流(dinli)(dinli)保护保护第七十五页，共186页。4 4、零序电流保护、零序电流保护（1 1）零压闭锁方向零流保护的组成）零压闭锁方向零流保护的组成 电压为电压为110KV110KV以上的变压器，在大电流系以上的变压器，在大电流系统侧应设置反映接地故障的零序电流保护，统侧应设置反映接地故障的零序电流保护，在两侧接大电流的三绕组变压器以及三绕在两侧接大电流的三绕组变压器以及三绕组自藕变压器，应

59、配置零序方向。组自藕变压器，应配置零序方向。 1 1）作为）作为(zuwi)(zuwi)后备保护，当零序电后备保护，当零序电流保护的灵敏度不足时，需引入零序电压流保护的灵敏度不足时，需引入零序电压元件配合使用。元件配合使用。 2 2）当主变高中压侧均带电源且两侧同时）当主变高中压侧均带电源且两侧同时接地运行时，任一侧发生接地故障，在高接地运行时，任一侧发生接地故障，在高中压侧都会有零序电流通过，为使变压器中压侧都会有零序电流通过，为使变压器两侧的零序保护互相配合，有时需要加设两侧的零序保护互相配合，有时需要加设零序方向保护。零序方向保护。第七十六页，共186页。（2 2）国网标准化配置）国网标

60、准化配置 反应大电流接地反应大电流接地(jid)(jid)系统的接地系统的接地(jid)(jid)故障，作为变压器和相邻元件的故障，作为变压器和相邻元件的后备保护。采用自产零序电流。后备保护。采用自产零序电流。 高压侧高压侧: : 1) 1)配置两段零序过流保护，其中配置两段零序过流保护，其中段带段带方向，方向指向母线，延时跳本侧断路器；方向，方向指向母线，延时跳本侧断路器； 2) 2)段不带方向，延时跳变压器各侧开段不带方向，延时跳变压器各侧开关。关。 低压侧低压侧: : 1) 1)配置两段零序过流保护，其中配置两段零序过流保护，其中段带段带方向，方向指向母线，方向，方向指向母线，时限跳分段