变压器相间短路的后备保护实用教案

1、 变压器通常采用纵差动保护和瓦斯保护作为主保护，除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护。 后备保护的作用是： （1）防止外部短路引起的变压器绕组过流； （2）作为相邻元件（母线或线路）保护拒动时的后备保护，以及在可能的条件下作为变压器内部故障(gzhng)时主保护的后备。 通常后备保护有过电流保护、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过电流保护等。第1页/共34页第一页，共35页。6.4.1 过电流过电流(dinli)保护保护 ItQF1QF2TA 保护装置的单相原理(yunl)接线如图所示，其原理(yunl)与线路定时限过电流保护相同。跳闸(tio zh

2、)注意：跳闸是跳开变压器两侧的断路器。第2页/共34页第二页，共35页。 max.LrerelsetIKKImax.LI变压器可能出现的最大负荷电流过电流保护(boh)的启动电流整定整定原则(yunz)： 保护的启动电流按照(nzho)躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。relK可靠系数，取1.21.3；reK返回系数，取0.850.95；第3页/共34页第三页，共35页。6.4.1 过电流过电流(dinli)保保护护 的计算方法：的计算方法： （1 1）对并联）对并联(bnglin)(bnglin)运行的变压器，考虑切除一台容量最大的变压器时，运行的变压器，考虑切除一台容量最大的变压器时

3、，在其它变压器中出现的过负荷。当并联在其它变压器中出现的过负荷。当并联(bnglin)(bnglin)运行的变压器容量相同时，计运行的变压器容量相同时，计算式为：算式为： max.LINLInnI1max.n并列(bngli)运行变压器的可能最少台数；IN每台变压器的额定电流。第4页/共34页第四页，共35页。LD1000A3000A1000A1000An=3LD1500A3000A1500An=2设每台变压器的额定电流：AIN1000切除一台变压器后，引起的过负荷(fh)电流为：AIL1500100023max.且每台变压器都工作(gngzu)在额定状态下。第5页/共34页第五页，共35页。

4、6.4.1 过电流过电流(dinli)保护保护（2 2）对降压(jin y)(jin y)变压器而言，应考虑电机自启动时的最大电流，计算式为： max.max.LIKIssL正常工作时的最大负荷电流（一般为额定电流）。max.LIssK综合负荷的自启动系数，对于110kV的降压变电所，低压610kV侧取1.52.5，中压35kV侧取1.52。 保护的动作时限和灵敏系数的校验(xio yn)，与线路保护定时限过电流保护相同，这里不在赘述。第6页/共34页第六页，共35页。6.4.2 低电压启动低电压启动(qdng)的过电的过电流保护流保护 过电流(dinli)保护如果按照躲过最大负荷电流(din

5、li)的方法整定，启动电流(dinli)较大，灵敏度往往不能满足要求。为此可采用低电压启动的过电流(dinli)保护。 低电压启动的过电流(dinli)保护要求电压元件和电流(dinli)元件同时启动后，才能启动时间继电器，经过预定的时间后跳闸。 第7页/共34页第七页，共35页。QF1QF2III1UUU1&t跳闸(tio zh)H1H2Y1TATV低电压启动的过电流保护(boh)接线如下图所示：整定值如何(rh)确定？第8页/共34页第八页，共35页。6.4.2 低电压启动的过电流低电压启动的过电流(dinli)保护保护 采用(ciyng)低电压继电器后，电流继电器的整定值就可以不

6、再考虑并联运行变压器切除或电动机自启动时可能出现的最大负荷，而是按大于变压器的额定电流整定。NrerelsetIKKImax.LrerelsetIKKI比较（1 1）电流）电流(dinli)(dinli)元件整定值元件整定值动作门槛降低，电流元件灵敏度增加第9页/共34页第九页，共35页。6.4.2 低电压启动的过电流低电压启动的过电流(dinli)保护保护（2）低电压继电器的整定方法）低电压继电器的整定方法(fngf)原则一：按躲过正常工作时可能出现的最低工作电压整定原则一：按躲过正常工作时可能出现的最低工作电压整定rerelLsetKKUUmin.min.LU最低工作电压，一般取 ；NU9

7、 . 0relK可靠系数，取1.11.2；reK低电压继电器返回系数，取1.151.25；第10页/共34页第十页，共35页。6.4.2 低电压启动低电压启动(qdng)的过电流的过电流保护保护原则二：按躲过电机自启动时的电压进行整定原则二：按躲过电机自启动时的电压进行整定 当低压当低压(dy)(dy)继电器由变压器的低压继电器由变压器的低压(dy)(dy)侧互感器供电时侧互感器供电时 当低压当低压(dy)(dy)继电器由变压器的高压侧互感器供电时继电器由变压器的高压侧互感器供电时 按原则一、原则二整定后，取其较小者作为整定值。按原则一、原则二整定后，取其较小者作为整定值。NsetUU)6 .

8、 05 . 0(NsetUU7 . 0第11页/共34页第十一页，共35页。6.4.2 低电压启动的过电流低电压启动的过电流(dinli)保护保护1:Tn1kABC2min. ksetsenUUK25. 1senK要求(yoqi)：（3）灵敏度校验）灵敏度校验(xio yn)低电压继电器的灵敏度校验电流继电器的灵敏度校验：与不带低电压启动的过电流保护相同第12页/共34页第十二页，共35页。6.4.2 低电压启动的过电流低电压启动的过电流(dinli)保护保护低电压启动的过电流的保护存在的问题低电压启动的过电流的保护存在的问题 对于升压变压器而言，如果只在一侧接有低电压继电器，当另一侧故障对于

9、升压变压器而言，如果只在一侧接有低电压继电器，当另一侧故障时，灵敏度往往不能满足要求。此时，可以采用两组低电压继电器分别接在变压时，灵敏度往往不能满足要求。此时，可以采用两组低电压继电器分别接在变压器两侧的电压互感器上，并用触电并联的方法提高灵敏度。但这种保护的接线复器两侧的电压互感器上，并用触电并联的方法提高灵敏度。但这种保护的接线复杂杂(fz)(fz)，所以，近年来已广泛采用复合电压启动的过电流保护。，所以，近年来已广泛采用复合电压启动的过电流保护。第13页/共34页第十三页，共35页。6.4.3 复合复合(fh)电压启动的过电压启动的过电流保护电流保护复合电压启动的过电流保护的原理复合电

10、压启动的过电流保护的原理 将三个低压继电器用一个负序电压继电器和一个接于线电压上的低电压继将三个低压继电器用一个负序电压继电器和一个接于线电压上的低电压继电器代替电器代替(dit)。其中负序电压继电器用于检测是否出现了两相短路（不对称短。其中负序电压继电器用于检测是否出现了两相短路（不对称短路时会出现负序电压），低电压继电器用于检测是否出现了三相短路（三相短路路时会出现负序电压），低电压继电器用于检测是否出现了三相短路（三相短路是对称短路，不会出现负序电压）。是对称短路，不会出现负序电压）。第14页/共34页第十四页，共35页。QF1QF2III12UU1&t跳闸(tio zh)H1H

11、2Y1NrerelsetIKKITATVUNsetUU)12. 006. 0(. 2复合(fh)电压启动的过电流保护接线图滤过(l u)器第15页/共34页第十五页，共35页。6.4.4 三绕组变压器相间短路后备保护三绕组变压器相间短路后备保护(boh)的特点的特点 三绕组变压器一侧断路器跳开后，另外两侧还能够继续运行。所以三绕组三绕组变压器一侧断路器跳开后，另外两侧还能够继续运行。所以三绕组变压器的相间短路变压器的相间短路(dunl)的后备保护在作为相邻元件的后备时，应该有选择性的后备保护在作为相邻元件的后备时，应该有选择性的只跳开近故障点一侧的断路器，保证另外两侧继续运行，尽可能的缩小故障

12、影的只跳开近故障点一侧的断路器，保证另外两侧继续运行，尽可能的缩小故障影响范围；而作为变压器内部故障的后备，应该跳开三侧断路器，使变压器退出运响范围；而作为变压器内部故障的后备，应该跳开三侧断路器，使变压器退出运行。行。下面以一例子(l zi)进行说明。第16页/共34页第十六页，共35页。I1QF2QF3QFIIIII1k2k因此，需要(xyo)在变压器三侧装设过电流保护，各侧保护之间要相互配合。在k1点发生(fshng)故障，应只跳开断路器QF3；k2点短路(dunl)时，则将QF1、QF2、QF3全部跳开。第17页/共34页第十七页，共35页。6.4.4 三绕组变压器相间短路三绕组变压器

13、相间短路(dunl)后备保后备保护的特点护的特点 变压器保护的配置与变压器的主接线方式及其各侧电源情况等因素有很大关系，下面分单侧电源和多侧电源两种情况分别(fnbi)讨论保护配置及其配合关系。第18页/共34页第十八页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器 图中 、 、 分别表示各侧母线后备保护的动作时限，定义(dngy) ，作为跳开三侧断路器的时限。ItIItIIItTt第19页/共34页第十九页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器II可以只装设两套过电流保护(

14、boh)，一套装设在电源侧，一套装设在负荷侧（III侧）负荷(fh)侧的保护只作为母线III保护的后备，动作后只跳开QF3。动作时限应该与母线III保护的动作时限配合， 。tttIIIIII第20页/共34页第二十页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器II电源侧的保护(boh)作为变压器主保护(boh)和母线II保护(boh)的后备。为了满足尽量缩小停电范围(fnwi)的要求，电源侧保护采用两个时间元件，以较小的时限tI跳开断路器QF2，以较大时限 跳开三侧断路器。tttIT 如何确定才满足要求？It第21页/共34页第二十一页

15、，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt1k（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器II若 ，在母线III故障(gzhng)时，电源侧的电流保护仍会无选择性的跳开QF2 。因此应该与 和 中的较大者进行(jnxng)配合，即 。IIItIIIItt IItttttIIIIII),max(第22页/共34页第二十二页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt1k2k（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器II提问：根据上述保护配置及其整定情况，在k1点和k2点发生(fshng)故障，哪些保护会启动？哪些保护会动作？第23页/共34页第二十三页，共35页。

16、（1）单侧电源(dinyun)三绕组变压器说明：为了提高外部故障(gzhng)时保护的灵敏度，负荷侧过电流保护应该装设在容量较小的一侧，对于降压变压器是低压侧；若电源侧过电流保护作为母线II的后备保护灵敏度不足，则应该在三侧绕组中都装设过电流保护，此时，两负荷侧的保护只作为本侧母线保护的后备，而电源侧保护则兼作变压器主保护的后备，只需要一个时间元件。第24页/共34页第二十四页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（2）双侧电源(dinyun)的三绕组变压器I I 三侧分别(fnbi)装设过电流保护,作为本侧母线的后备，主电源侧保护兼作变压器主保护的后备保护。I 主电源(

17、dinyun)一般指：升压变压器低压侧、降压变压器高压侧以及联络变压器的大电源(dinyun)侧。主电源II侧的动作时限为：tttIIIIIII侧的动作时限为：tttIIIII第25页/共34页第二十五页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（2）双侧电源(dinyun)的三绕组变压器I I III侧母线(mxin)短路时，会有短路电流流过II侧过电流保护，保护会误动作；I 主电源(dinyun)方向元件II侧的过电流保护还需要增设一个方向元件，方向指向母线II。第26页/共34页第二十六页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（2）双侧电源(din

18、yun)的三绕组变压器I I I侧的过电流保护也应增设一个方向(fngxing)元件，方向(fngxing)指向母线I;I 主电源(dinyun)方向元件I侧的过电流保护的动作时限也应设置两个;方向元件短时限： ，动作时电流元件和方向元件同时启动，跳开QF1；tttII第27页/共34页第二十七页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（2）双侧电源(dinyun)的三绕组变压器I I I 主电源(dinyun)方向(fngxing)元件方向元件长时限： ，动作时过电流元件启动，但方向元件不启动，经过延时后跳开三侧断路器；tttttIIIIIIT),max(第28页/共34

19、页第二十八页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIItI I I 主电源(dinyun)IIIIIItttIIIIttt方向(fngxing)元件方向(fngxing)元件IItttmax( ,)TIIIIIItt ttt第29页/共34页第二十九页，共35页。IIt1QF2QF3QFIIIIIIItIIIt（2）双侧电源(dinyun)的三绕组变压器I I I 主电源(dinyun)方向(fngxing)元件方向元件故障情况下保护的动作情况分析（一）k1点短路三侧电流保护启动I、II侧方向元件不启动TIIIttIII侧过电流保护跳开QF31k第30页/共34页第三十页，共35页。I1QF2QF3QFIIIII（2）双侧电源(dinyun)的三绕组变压器I I I 主电源(dinyun)方向(fngxing)元件方向元件故障情况下保护的动作情况分析（二）k2点短