继电保护(7)-变压器保护

第七章电力变压器的继电保护第一节电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式变压器故障油箱内：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路以及铁芯的烧损等，有可能导致变压器的爆炸；油箱外：套管和引出线发生相间和接地短路。变压器的不正常状态变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；过负荷（运行方式的突变）；漏油引起的油面降低。变压器保护方式1、瓦斯保护：针对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，它反应与油箱内所产生的气体和油流而动作。轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。2、纵差动保护或电流速断保护（动作于跳闸）纵差动保护：大型重要变压器电流速断保护：中小型变压器，且过电流保护时限大于0.5s时。3、外部相间短路时应采用的保护（后备） 对于外部相间短路引起的变压器过电流：（1）过电流保护，一般用于降压变，整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；（2）复合电压起动的过电流保护，一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器；（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护，一般用于63MVA及以上的（4）阻抗保护，对于采用（2）、（3）的保护不满足灵敏性和选择性要求时。4、外部接地短路时，应采用的保护如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。对于电网中部分变压器中性点接地运行时（一般110kV电网为保证零序等值电路不变化，只一台变压器接地，其他变不接地），为防止中性点接地变压器跳开后，不接地变压器仍带接地故障运行，可装设零序过电压保护、中性点装放电间隙加零序电流保护等。5、过负荷保护对并列运行的数台变压器，为防止运行方式突变发生过负荷，应装设过负荷保护，延时动作于信号或自动减负荷。6、过励磁保护对于500kV及以上变压器，对于频率降低或电压升高引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。7、零序差动保护：自耦变或在变压器高、中压侧发生单相接地故障时，纵差动保护灵敏度不够，应装设零序差动保护。8、非电量保护。9、变压器绝缘监测装置：当变压器绕组发生局部放电等轻微故障时，将引起变压器油中溶解气体含量发生变化，通过传感器动态测量这些变化趋势，分析出变压器的运行状况和潜在故障，实现状态检修。第二节变压器的纵差动保护一、构成变压器纵差动保护的基本原则为保证变压器纵差动保护正确工作，应使各侧在正常和外部故障时二次电流相等，以双绕组变压器为例：因此，变压器纵差动保护需合适选择两侧电流互感器变比，使其比值等于变压器变比。由于互感器变比有系列标准，因此纵差保护需要应用硬件或软件进行变比补偿。二、变压器纵差动保护的接线方式变压器常常采用Y，d11的接线方式，因此两侧电流相位差90o，这样在二次电流相量相减时会形成一个差电流。可以将电流互感器采取合适的接线进行相位校正，在微机保护中，也可以用软件把它校正过来。变压器星形侧：互感器采用三角接变压器三角侧：互感器采用星形接法三、不平衡电流产生的原因及消除措施1、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流变压器励磁电流只流 过原边一侧，因此反应 到差动回路中引起不平 衡电流。正常时很小，外部故障时因为电压降低，励磁电流就更小。变压器空载合闸时的励磁涌流根据变压器等值电路，变压器空载合闸时相当于电压瞬时加在一电感上，稳态时电流滞后电压90o（即电压最大、电流过零；电压过零、电流最大），因此磁通也滞后电压90o。（如图a）在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突变，为反抗磁通（电流）由零变化到稳态值，因此必产生一个反电势，其作用抵消外加电压引起的稳态磁通影响，而维持合闸前磁通不变。对于单相运行的变压器，励磁涌流出现在外加电压瞬时值时接通电路，此时外加电压引起的磁通应为，而由于磁通不能突变，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为，如果不计其衰减，半个周期后（180o

），也变成，铁芯中的磁通就达到，加上铁芯的剩余磁通，总磁通将为 铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大，而成为励磁涌流。其最大值可达额定电流的6-8倍。励磁涌流特点（1）包含有很大的非周期分量（直流分量），往往偏于时间轴的一侧；（2）包含大量高次谐波，以二次谐波为主；（3）波形之间出现间断。变压器纵差动保护防止励磁涌流的方法1）采用速饱和铁芯的差动继电器（躲过励磁涌流，但影响故障时响应速度）；2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；3）利用二次谐波制动等。2、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流通过平衡线圈补偿通过软件校正整定计算时予以考虑3、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流（变压器实际变比不是）4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流5、变压器外部短路而产生的不平衡电流四、比率制动的纵差动保护变压器纵差动保护应满足以下要求：（1）当变压器内部发生短路性质的故障时应快速动作于跳闸；故障变压器空载投入时，可能伴随较大的励磁涌流，亦应尽快动作；（2）当出现外部故障伴随很大的穿越电流时，应可靠不动作；（3）正常时无论变压器发生何种形式的励磁涌流和过励磁应可靠不动作。

比率制动特性的纵差动保护，既能在外部短路时具有可靠的制动作用，又能保证在变压器内部短路时具有较高的灵敏度。1.具有比率特性的纵差动保护

为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，一般采用比率制动特性，也称为穿越电流制动特性。由不平衡电流的讨论可知，流入差动回路的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流越大，不平衡电流也越大。利用这个特点，在差动回路引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动电流，使得差动保护的动作电流根据制动电流的大小自动调整。1）直线比率制动特性