第五章电力变压器的继电保护

1、第第五章 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护5.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及保护方式电力变压器的故障、不正常工作状态及保护方式 电力变压器是电力系统中的重要电气设备。变压器保护是保护变压器免受短路故障损坏的重要自动装置。当变压器内部短路故障时，继电保护装置在很短的时间（20ms）内发出动作命令，保护变压器免受短路电流的损坏。变压器的故障类型：（1）油箱内部故障 a、变压器绕组 相间短路（d1）； b、变压器绕组 匝间短路（d2）； c、变压器绕组 接地短路（d3）。 变压器油箱内部故障产生巨大短路电流，不仅会烧坏变压器绕组和铁心，而且由于绝缘油汽化，可能引起变压器爆炸。变压器的

2、故障类型：（2）油箱外部故障 a、绝缘套管的相间短路与接地短路； b、引出线上的发生的相间短路和接地短路；变压器的故障类型变压器的不正常工作状态：（1）由于外部短路引起的过电流；（2）由于电动机自起动、并联工作变压器被切除、尖峰负荷等原因引起的过负荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁；对于这些不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。当变压器发生不正常工作状态时，变压器保护只发告警信号，或延时跳闸。针对上述故障和不正常工作状态，变压器应配置的保护（1）主保护 反应变压器油箱内部短路故障，主保护 快速动作 a、纵联差动保护（变压器差动保护） b、瓦斯保护

3、 c、电流速断保护（2）后备保护 反应变压器的不正常工作状态，后备保 护一般发告警信号，或延时跳闸。 a、相间短路的后备保护 b、接地短路的后备保护 c、过负荷保护 d、过励磁保护 e、其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却系统）变压器的瓦斯保护在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体（含瓦斯成分），从油箱向油枕流动，反应这种气体与油流而动作的保护成为瓦斯保护瓦斯保护的测量元件是气体继电器。气体继电器安装在变压器油箱和油枕的通道上。轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。重瓦斯保护动作，发跳闸命令。瓦斯保护能够反应油箱内部各种故障，且灵敏度高。瓦斯保护不能反应

4、油箱外的引出线和绝缘套管上的短路故障5.2 变压器的纵差动保护（变压器差动保护）电流差动保护原理由于其极强的选择性，使它获得了广泛使用。电流差动原理应用于变压器就构成了变压器差动保护。内部故障时， 外部故障时，正常运行时，022NMJIII022NMJIII022NMJIII所以，变压器差动保护的工作原理：当 时，即认为是内部故障，发跳闸命令。022NMcdJIIII变压器差动保护可以反映变压器内部绕组相间、匝间、接地短路故障。 变压器的差动保护的特点 变压器差动保护中其差动回路中不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多，所以必须采取措施躲开不平衡电流或设法减小不平衡电流的影响。 引起变压器差动不

5、平衡电流的因素有：（1）变压器励磁涌流；（2）变压器两侧绕组接线组别不同；（3）电流互感器的实际变比与计算变比不同；（4）两侧电流互感器型号不同；（5）变压器调节分接头改变。变压器差动保护中不平衡差动电流 较大，必须采取措施躲过不平衡差动电流或设法减少不平衡电流的影响。NMcdIII22（1） 变压器励磁涌流的特点及减小其对纵差保护影响的措施。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁心中的磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和，出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可达变压器额定电流的510倍，如不采取措施变压器纵差保护将会误动。 m 线性区 饱和区 0 im 励磁涌流的特征：1、数

6、值很大，在励磁涌流初始期间，可达额定电流的510倍。 随时间而衰减，对于大型变压器经过约2s后，励磁电流就 衰减为额定电流的0.250.5倍。2、励磁涌流中含有很大的二次谐波分量，一般大于基波分量 的20%。3、励磁涌流的波形中有间断，间断角度一般大于60。克服励磁涌流对变压器差动保护影响的措施一般都是采用励磁涌流闭锁。（2） 变压器两侧绕组接线组别不同的影响及克服措施ACBacbaYIbYIcYIaIbIcIY/11点接线aYIbYIcYIaIbIcI30Y /11点接线变压器两侧线电流的相位相差30，必须要进行相位调整。克服措施：必须对两侧线电流的相位进行补偿，保证经过补偿后两侧电流相位相

7、同。ccYcdIIIaI经过幅值折算， 变成 。aIaIcdI（4） 两侧互感器型号不同变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感器的型号不同，它们的特性差别较大，故引起较大的不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。（5）变压器调压分接头改变 带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了变压器的变比，出现不平衡差流。克服措施是增大动作电流门槛值。（3） 计算变比与实际变比不同在变压器保护中对变压器两侧一次电流进行幅值折算时需要应用变压器变比，但折算变比有可能与实际变比不同，从而引起不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。5.3 变压器的电流和电压保护反应外部短路引起的变压器过电流不正常工作状态，并作为变压器内部故障的后备，变压器需要装设过电流保护。（1）过电流保护动作条件： 是变压器的线电流，一般actII I ,（2）单相低电压起动的过电流保护动作条件：a、 是变压器的线电流， b、 是变压器的相电压，actII I ,actUU U,（3）复合电压起动的过电流保护动作条件：a、 是变压器的线电流。 b、