电力系统继电保护课件第七章-电力变压器保护

电力系统继电保护原理

主讲教师:焦彦军华北电力大学电自教研室12/19/2022电力系统继电保护原理

第七章电力变压器保护7-1变压器的故障、异常状态及保护配置7-2变压器纵差保护7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法7-4变压器相间故障的后备保护7-5变压器接地短路的后备保护12/19/2022第七章电力变压器保护7-1变压器的故障、异常状态及保护配7-1变压器的故障、异常状态及保护配置1.变压器的故障1）油箱内部故障：绕组的相间短路绕组的匝间短路单相绕组通过外壳发生的单相接地短路12/19/20227-1变压器的故障、异常状态及保护配置1.变压器的故障1）油电力系统继电保护课件第七章-电力变压器保护电力系统继电保护课件第七章-电力变压器保护（1）瓦斯保护变压器的主保护反应油箱内部的气流和油流防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低分重瓦斯和轻瓦斯，重瓦斯瞬时动作于跳开各电源侧断路器，轻瓦斯动作于信号不能反映油箱外部的短路故障3.变压器的保护配置12/19/2022（1）瓦斯保护3.变压器的保护配置12/14/2022（2）纵差动保护或电流速断保护变压器的主保护防御变压器绕组及引出线的相间短路、绕组的匝间短路、中性点接地侧绕组的单相接地短路及引出线上的单相接地短路瞬时动作于跳开各电源侧断路器不能反应绕组匝数很少的匝间短路和油面降低12/19/2022（2）纵差动保护或电流速断保护变压器的主保护12/14/20用作相邻元件相间短路和变压器内部相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护和负序电流、单相式低电压起动的过电流保护以及阻抗保护等（3）相间短路的后备保护

12/19/2022用作相邻元件相间短路和变压器内部相间短路的后备保护（3）相间（4）接地短路的后备保护反映变压器的对称过负荷，接于一相电流上，延时作用于信号（5）过负荷保护

变压器外部接地短路和中性点直接接地侧绕组、引出线接地短路的后备保护中性点直接接地的变压器：零序电流保护中性点不接地的变压器：零序过电压保护中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护12/19/2022（4）接地短路的后备保护反映变压器的对称过负荷，接于一相电流（6）过励磁保护压力释放保护—防御变压器油箱内部故障温度及油位保护油温升高时温度保护动作发告警信号油位降低时油位保护动作发告警信号冷却器全停保护—变压器运行中冷却器全停时动作，立即发告警信号，并经长延时切除变压器（7）其它非电量保护

高压侧电压为500kV及以上的变压器装设在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号；当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸12/19/2022（6）过励磁保护压力释放保护—防御变压器油箱内部故障（7）其7-2变压器纵差保护一、变压器纵差动保护的基本原理

正常运行时12/19/20227-2变压器纵差保护一、变压器纵差动保护的基本原理正常运行一、变压器纵差动保护的基本原理

12/19/2022一、变压器纵差动保护的基本原理12/14/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k假设：N侧无电源；

采用标么值；

不计变压器励磁电流；忽略负荷电流；

不考虑所有绕组和各相绕组间的互感；

不考虑电流互感器的误差；

以一次电流代替二次电流分析。12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k假设例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12二、微机型变压器差动保护相位校正方法12/19/2022二、微机型变压器差动保护相位校正方法12/14/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（1）由于变压器两侧电流不同相位产生的不平衡电流（2）由于电流互感器的计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流对于Y，y-12接线变压器对于Y，d-11接线变压器12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析

例题：某Y，d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5，选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的不平衡电流。158A1730AY300/5=602000/5=40012/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析例题：某Y，d-11变幅值校正--引入电流平衡系数115kV侧，差动回路相电流以115kV侧为基准的平衡系数10.5kV侧，差动回路相电流引入电流平衡系数后的不平衡电流12/19/2022幅值校正--引入电流平衡系数115kV侧，差动回路相电流以1三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（3）带负载调压产生的不平衡电流设

变压器的调压的范围为

则变压器的变比为假设计算变比等于实际变比12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（4）由于两侧电流互感器特性不一致产生的不平衡电流变压器，计及电流互感器的励磁电流通常，计及TA的误差及两侧TA型号的差异，不平衡电流估算12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流

综上所述，在稳态情况下，

变压器差动保护中的不平衡电流为

采用微机型变压器差动保护，可以利用其在线测量及实时计算的特点，通过设置平衡系数的方法，最大限度地减小稳态情况下的不平衡电流。12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（1）非周期分量的影响产生的不平衡电流2．暂态条件下的不平衡电流三、变压器差动保护不平衡电流分析（2）励磁涌流产生的不平衡电流综上所述：双绕组变压器不平衡电流的估算式为12/19/2022（1）非周期分量的影响产生的不平衡电流2．暂态条件下的不平衡四、变压器纵差保护的应用差动电流速断比率制动励磁涌流检测过激磁电流检测跳闸&12/19/2022四、变压器纵差保护的应用差动电流速断比率制动励磁涌流检测过激1.变压器差动电流速断保护40~120MVA的变压器,取3.0~6.0；120MVA以上变压器,取2.0~5.0。12/19/20221.变压器差动电流速断保护40~120MVA的变压器,取3.2．比率制动特性的差动保护对于双绕组变压器：对于三绕组变压器：12/19/20222．比率制动特性的差动保护对于双绕组变压器：对于三绕组变压器2．比率制动特性的差动保护0012/19/20222．比率制动特性的差动保护0012/14/20222．比率制动特性的差动保护0012/19/20222．比率制动特性的差动保护0012/14/20222．比率制动特性的差动保护00灵敏系数校验：12/19/20222．比率制动特性的差动保护00灵敏系数校验：12/14/207-3变压器励磁涌流及其鉴别方法12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法12/14/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法012/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法012/14/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法1.单相变压器励磁涌流产生的物理过程忽略变压器漏抗和电阻并假设变压器一次绕组只有1匝设：其中：12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法1.单相变压器励磁涌流产生的7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法ABO磁化曲线用OAB近似代替电感L近似为常量12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法ABO磁化曲线用OAB近似代7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法磁化曲线励磁电流波形设：12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法磁化曲线励磁电流波形设：127-3变压器励磁涌流及其鉴别方法（1）励磁涌流波形偏向于时间轴的一侧，说明其含有很大的直流分量。2.励磁涌流的特点（2）励磁涌流的波形具有间断角12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法（1）励磁涌流波形偏向于时间7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法2.励磁涌流的特点（3）励磁涌流的波形含有大量的谐波分量，且以二次谐波为主。傅里叶分析

理论分析研究以及励磁涌流的实际录波表明，单相变压器励磁涌流的二次谐波含量与基波的比值一般大于15%。12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法2.励磁涌流的特点（3）励7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法3.影响涌流特征的因素电源电压的大小电源电压越大，励磁涌流越大合闸时电压的初相角α

对于单相变压器而言，当α=0°时合闸，涌流最严重。当α=90°时合闸，将不产生涌流。对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120°，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。

铁芯中剩磁的大小和方向剩磁越大，且与暂态磁通方向相同时励磁涌流越大变压器铁芯的饱和磁通12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法3.影响涌流特征的因素124.变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波制动原理（2）间断角原理（3）波形对称原理12/19/20224.变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波制动原理（2）间7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2差动保护瓦斯保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2差动保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2QF1QF2QF1QF2差动保护或瓦斯保护拒动？？？——差动保护、瓦斯保护、相邻元件保护的后备保护12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护1.过流保护跳闸0灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护17-4变压器相间故障的后备保护2.低电压起动的过电流保护跳闸0&&0TV断线灵敏系数灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护2.低电压起动的过电流保护跳闸7-4变压器相间故障的后备保护2.复压起动的过电流保护跳闸0&&0TV断线灵敏系数灵敏系数灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护2.复压起动的过电流保护跳闸07-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置1.配置原则（1）66kV及以下变压器采用过电流保护；（2）110~220kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，采用过流保护不能满足灵敏性要求时，采用复压启动过流保护或复合电流保护；（3）500kV变压器采用阻抗保护，作为变压器部分绕组和母线故障的后备保护。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置2.配置方式

变压器相间短路后备保护的配置在具体工程应用中涉及到的问题包括：电流取自变压器那一侧的电流互感器，即后备保护装设在那一侧；电压取自变压器那一侧的电压互感器；保护动作的出口方式等。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF取那一侧的电流有什么区别？12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF后备保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF跳QF1、QF2012/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF跳QF1、QF2012/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF

对于双绕组降压变压器，相间短路后备保护应装于主电源侧。设两个时限，第1时限跳开母联或分段开关，第2时限跳开两侧断路器。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置分析单电源三绕组变压器相间短路后备保护配置的合理性：

对于单电源三绕组降压变压器，相间短路后备保护应装于低压侧和电源侧。低压侧带两个时限，第1时限跳分段或母联，第2时限跳低压侧开关。高压侧带两个时限，第1时限（与低、中压侧保护配合）跳中压侧开关，第2时限跳各侧。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护跳QF1、QF2跳QFQFQF1QF2000012/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护QFQF1QF2QFQF1QF212/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护

零序电流宜取自中性点接地支路的零序电流互感器，其保护范围包括了变压器高压绕组、引出线、母线及相邻线路。QFQF1QF212/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护QFHQF1QF2QF3QFM12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护对于对高、中压侧中性点直接接地的三绕组变压器，高中压侧均应装设零序方向闭锁的零序电流保护。方向元件所需零序电流取自各断路器侧CT的自产零序电流。110kV侧无电源时，110kV侧的零序功率方向保护的正方向指向本侧母线，与相邻线路的零序电流保护配合。220kV侧的零序电流功率方向保护的正方向指向变压器，与110kV侧的零序电流保护配合，做变压器和110kV侧线路的后备保护。12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护MN12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接

也装设取自中性点电流互感器的无方向零序电流保护，在高压侧或中压侧开路时，作为变压器内部故障的后备保护。

自耦变压器中性点支路的零序电流与N侧系统的零序阻抗、N侧系统的运行方式有关。零序电流保护的零序电流不能取自中性点的电流互感器。

需分别在高、中压侧装设零序电流保护，且零序电流均取自本侧电流互感器的自产零序电流。

零序电流保护需要经方向元件控制，其方向应指向本侧母线。12/19/2022也装设取自中性点电流互感器的无方向零序电流保护，在高压侧7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护中性点全绝缘的变压器中性点半绝缘的变压器（分级绝缘变压器）12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护中性点全绝缘的变压器——中性点直接接地运行时，应装设反应接地短路的

两段式零序电流保护——中性点不接地运行时，应装设零序电压保护。分级绝缘的变压器——中性点接地运行时，装设两段式零序电流保护——中性点不接地运行时、装设间隙零序电流保护和

零序电压保护。12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护放电间隙TA避雷器隔离开关TA计数器12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护放电间隙TA避雷器隔离开关TA计数器TV保护装置12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用

在应用零序电流保护、零序电压保护及间隙零序电流保护构成变压器接地故障的后备保护时，其保护构成方案设计应考虑：（1）避免出现全站停电的重大事故；（2）避免因中性点电压升高而损坏变压器。12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用有有无有有无有无不定12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用有有无有有无有无不定12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用有有无有无不定有有无变压器高压侧和中性点侧不相等12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用有有无有有无有无变压器高压侧有，中性点侧无12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用有有无有无不定有有无变压器高压侧和中性点侧不相等12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变7-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用QFQF1QF20跳QF0跳QF1、QF20&&012/19/20227-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用12/19/2022QFQF1QF2QF37-5变压器接地短路的后备保护三、变本章小结（1）熟知变压器的故障及不正常运行状态及保护配置。（2）熟知变压器差动保护中产生不平衡电流的因素，掌握减小不平衡电流对变压器差动保护影响的方法；熟知励磁涌流产生的机理和特点，了解识别励磁涌流常用的方法。（3）掌握采用比例制动特性的变压器差动保护工作原理及整定计算原则，能够计算不平衡电流。（4）掌握过流保护、低压起动过电流保护、复压起动过电流保护的构成原理。（5）掌握变压器接地后备保护的构成原理。12/19/2022本章小结（1）熟知变压器的故障及不正常运行状态及保护配置。1电力系统继电保护原理

主讲教师:焦彦军华北电力大学电自教研室12/19/2022电力系统继电保护原理

第七章电力变压器保护7-1变压器的故障、异常状态及保护配置7-2变压器纵差保护7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法7-4变压器相间故障的后备保护7-5变压器接地短路的后备保护12/19/2022第七章电力变压器保护7-1变压器的故障、异常状态及保护配7-1变压器的故障、异常状态及保护配置1.变压器的故障1）油箱内部故障：绕组的相间短路绕组的匝间短路单相绕组通过外壳发生的单相接地短路12/19/20227-1变压器的故障、异常状态及保护配置1.变压器的故障1）油电力系统继电保护课件第七章-电力变压器保护电力系统继电保护课件第七章-电力变压器保护（1）瓦斯保护变压器的主保护反应油箱内部的气流和油流防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低分重瓦斯和轻瓦斯，重瓦斯瞬时动作于跳开各电源侧断路器，轻瓦斯动作于信号不能反映油箱外部的短路故障3.变压器的保护配置12/19/2022（1）瓦斯保护3.变压器的保护配置12/14/2022（2）纵差动保护或电流速断保护变压器的主保护防御变压器绕组及引出线的相间短路、绕组的匝间短路、中性点接地侧绕组的单相接地短路及引出线上的单相接地短路瞬时动作于跳开各电源侧断路器不能反应绕组匝数很少的匝间短路和油面降低12/19/2022（2）纵差动保护或电流速断保护变压器的主保护12/14/20用作相邻元件相间短路和变压器内部相间短路的后备保护可采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护和负序电流、单相式低电压起动的过电流保护以及阻抗保护等（3）相间短路的后备保护

12/19/2022用作相邻元件相间短路和变压器内部相间短路的后备保护（3）相间（4）接地短路的后备保护反映变压器的对称过负荷，接于一相电流上，延时作用于信号（5）过负荷保护

变压器外部接地短路和中性点直接接地侧绕组、引出线接地短路的后备保护中性点直接接地的变压器：零序电流保护中性点不接地的变压器：零序过电压保护中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护12/19/2022（4）接地短路的后备保护反映变压器的对称过负荷，接于一相电流（6）过励磁保护压力释放保护—防御变压器油箱内部故障温度及油位保护油温升高时温度保护动作发告警信号油位降低时油位保护动作发告警信号冷却器全停保护—变压器运行中冷却器全停时动作，立即发告警信号，并经长延时切除变压器（7）其它非电量保护

高压侧电压为500kV及以上的变压器装设在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号；当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸12/19/2022（6）过励磁保护压力释放保护—防御变压器油箱内部故障（7）其7-2变压器纵差保护一、变压器纵差动保护的基本原理

正常运行时12/19/20227-2变压器纵差保护一、变压器纵差动保护的基本原理正常运行一、变压器纵差动保护的基本原理

12/19/2022一、变压器纵差动保护的基本原理12/14/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k假设：N侧无电源；

采用标么值；

不计变压器励磁电流；忽略负荷电流；

不考虑所有绕组和各相绕组间的互感；

不考虑电流互感器的误差；

以一次电流代替二次电流分析。12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k假设例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12/19/2022例题：k点发生BC两相短路时，分析差动保护动作行为。k12二、微机型变压器差动保护相位校正方法12/19/2022二、微机型变压器差动保护相位校正方法12/14/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（1）由于变压器两侧电流不同相位产生的不平衡电流（2）由于电流互感器的计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流对于Y，y-12接线变压器对于Y，d-11接线变压器12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析

例题：某Y，d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5，选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的不平衡电流。158A1730AY300/5=602000/5=40012/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析例题：某Y，d-11变幅值校正--引入电流平衡系数115kV侧，差动回路相电流以115kV侧为基准的平衡系数10.5kV侧，差动回路相电流引入电流平衡系数后的不平衡电流12/19/2022幅值校正--引入电流平衡系数115kV侧，差动回路相电流以1三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（3）带负载调压产生的不平衡电流设

变压器的调压的范围为

则变压器的变比为假设计算变比等于实际变比12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（4）由于两侧电流互感器特性不一致产生的不平衡电流变压器，计及电流互感器的励磁电流通常，计及TA的误差及两侧TA型号的差异，不平衡电流估算12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流

综上所述，在稳态情况下，

变压器差动保护中的不平衡电流为

采用微机型变压器差动保护，可以利用其在线测量及实时计算的特点，通过设置平衡系数的方法，最大限度地减小稳态情况下的不平衡电流。12/19/2022三、变压器差动保护不平衡电流分析1.稳态情况下的不平衡电流（1）非周期分量的影响产生的不平衡电流2．暂态条件下的不平衡电流三、变压器差动保护不平衡电流分析（2）励磁涌流产生的不平衡电流综上所述：双绕组变压器不平衡电流的估算式为12/19/2022（1）非周期分量的影响产生的不平衡电流2．暂态条件下的不平衡四、变压器纵差保护的应用差动电流速断比率制动励磁涌流检测过激磁电流检测跳闸&12/19/2022四、变压器纵差保护的应用差动电流速断比率制动励磁涌流检测过激1.变压器差动电流速断保护40~120MVA的变压器,取3.0~6.0；120MVA以上变压器,取2.0~5.0。12/19/20221.变压器差动电流速断保护40~120MVA的变压器,取3.2．比率制动特性的差动保护对于双绕组变压器：对于三绕组变压器：12/19/20222．比率制动特性的差动保护对于双绕组变压器：对于三绕组变压器2．比率制动特性的差动保护0012/19/20222．比率制动特性的差动保护0012/14/20222．比率制动特性的差动保护0012/19/20222．比率制动特性的差动保护0012/14/20222．比率制动特性的差动保护00灵敏系数校验：12/19/20222．比率制动特性的差动保护00灵敏系数校验：12/14/207-3变压器励磁涌流及其鉴别方法12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法12/14/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法012/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法012/14/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法1.单相变压器励磁涌流产生的物理过程忽略变压器漏抗和电阻并假设变压器一次绕组只有1匝设：其中：12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法1.单相变压器励磁涌流产生的7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法ABO磁化曲线用OAB近似代替电感L近似为常量12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法ABO磁化曲线用OAB近似代7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法磁化曲线励磁电流波形设：12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法磁化曲线励磁电流波形设：127-3变压器励磁涌流及其鉴别方法（1）励磁涌流波形偏向于时间轴的一侧，说明其含有很大的直流分量。2.励磁涌流的特点（2）励磁涌流的波形具有间断角12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法（1）励磁涌流波形偏向于时间7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法2.励磁涌流的特点（3）励磁涌流的波形含有大量的谐波分量，且以二次谐波为主。傅里叶分析

理论分析研究以及励磁涌流的实际录波表明，单相变压器励磁涌流的二次谐波含量与基波的比值一般大于15%。12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法2.励磁涌流的特点（3）励7-3变压器励磁涌流及其鉴别方法3.影响涌流特征的因素电源电压的大小电源电压越大，励磁涌流越大合闸时电压的初相角α

对于单相变压器而言，当α=0°时合闸，涌流最严重。当α=90°时合闸，将不产生涌流。对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120°，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。

铁芯中剩磁的大小和方向剩磁越大，且与暂态磁通方向相同时励磁涌流越大变压器铁芯的饱和磁通12/19/20227-3变压器励磁涌流及其鉴别方法3.影响涌流特征的因素124.变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波制动原理（2）间断角原理（3）波形对称原理12/19/20224.变压器励磁涌流的鉴别方法（1）二次谐波制动原理（2）间7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2差动保护瓦斯保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2差动保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护QF1QF2QF1QF2QF1QF2差动保护或瓦斯保护拒动？？？——差动保护、瓦斯保护、相邻元件保护的后备保护12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护Q7-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护1.过流保护跳闸0灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护一、变压器相间短路的后备保护17-4变压器相间故障的后备保护2.低电压起动的过电流保护跳闸0&&0TV断线灵敏系数灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护2.低电压起动的过电流保护跳闸7-4变压器相间故障的后备保护2.复压起动的过电流保护跳闸0&&0TV断线灵敏系数灵敏系数灵敏系数12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护2.复压起动的过电流保护跳闸07-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置1.配置原则（1）66kV及以下变压器采用过电流保护；（2）110~220kV降压变压器、升压变压器和系统联络变压器，采用过流保护不能满足灵敏性要求时，采用复压启动过流保护或复合电流保护；（3）500kV变压器采用阻抗保护，作为变压器部分绕组和母线故障的后备保护。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置2.配置方式

变压器相间短路后备保护的配置在具体工程应用中涉及到的问题包括：电流取自变压器那一侧的电流互感器，即后备保护装设在那一侧；电压取自变压器那一侧的电压互感器；保护动作的出口方式等。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF取那一侧的电流有什么区别？12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF后备保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF1、QF212/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF跳QF1、QF2012/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF0后备保护跳QF跳QF1、QF2012/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置后备保护QF1QF2差动保护母线保护线路保护线路保护QF3QF4QF

对于双绕组降压变压器，相间短路后备保护应装于主电源侧。设两个时限，第1时限跳开母联或分段开关，第2时限跳开两侧断路器。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置分析单电源三绕组变压器相间短路后备保护配置的合理性：

对于单电源三绕组降压变压器，相间短路后备保护应装于低压侧和电源侧。低压侧带两个时限，第1时限跳分段或母联，第2时限跳低压侧开关。高压侧带两个时限，第1时限（与低、中压侧保护配合）跳中压侧开关，第2时限跳各侧。12/19/20227-4变压器相间故障的后备保护二、变压器相间短路后备保护配置7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护跳QF1、QF2跳QFQFQF1QF2000012/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护QFQF1QF2QFQF1QF212/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护

零序电流宜取自中性点接地支路的零序电流互感器，其保护范围包括了变压器高压绕组、引出线、母线及相邻线路。QFQF1QF212/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护QFHQF1QF2QF3QFM12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护对于对高、中压侧中性点直接接地的三绕组变压器，高中压侧均应装设零序方向闭锁的零序电流保护。方向元件所需零序电流取自各断路器侧CT的自产零序电流。110kV侧无电源时，110kV侧的零序功率方向保护的正方向指向本侧母线，与相邻线路的零序电流保护配合。220kV侧的零序电流功率方向保护的正方向指向变压器，与110kV侧的零序电流保护配合，做变压器和110kV侧线路的后备保护。12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护MN12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接7-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接地故障后备保护12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护一、中性点直接接地变压器的接

也装设取自中性点电流互感器的无方向零序电流保护，在高压侧或中压侧开路时，作为变压器内部故障的后备保护。

自耦变压器中性点支路的零序电流与N侧系统的零序阻抗、N侧系统的运行方式有关。零序电流保护的零序电流不能取自中性点的电流互感器。

需分别在高、中压侧装设零序电流保护，且零序电流均取自本侧电流互感器的自产零序电流。

零序电流保护需要经方向元件控制，其方向应指向本侧母线。12/19/2022也装设取自中性点电流互感器的无方向零序电流保护，在高压侧7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护中性点全绝缘的变压器中性点半绝缘的变压器（分级绝缘变压器）12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护中性点全绝缘的变压器——中性点直接接地运行时，应装设反应接地短路的

两段式零序电流保护——中性点不接地运行时，应装设零序电压保护。分级绝缘的变压器——中性点接地运行时，装设两段式零序电流保护——中性点不接地运行时、装设间隙零序电流保护和

零序电压保护。12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护放电间隙TA避雷器隔离开关TA计数器12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行的变压器接地后备保护放电间隙TA避雷器隔离开关TA计数器TV保护装置12/19/20227-5变压器接地短路的后备保护二、中性点可接地或不接地运行7-5变压器接地短路的后备保护三、变电站中变压器接地后备保护的应用

在应用零序电流保护、零序电压保护及间隙零序电