变压器保护课件

第四章电力变压器的继电保护第一节常见故障类型、不正常工作状态与保护方式第二节变压器短路电流分布与电流保护的接线方式第三节变压器的差动保护第四节变压器的电流保护装置第五节变压器的非电量保护第四章电力变压器的继电保护第一节常见故障类型、不第一节常见故障类型、不正常工作状态与保护配置常见故障类型不正常工作状态相应的保护配置第一节常见故障类型、不正常工作状态与保护配置常见故障类故障类型内部故障：指油箱内的短路故障变压器绕组的相间短路包括变压器绕组的匝间短路中性点接地侧的单相接地短路外部故障：指油箱外引出线的短路故障相间短路单相接地短路故障类型内部故障：指油箱内的短路故障不正常工作状态外部短路引起的过电流油箱漏油造成油面降低外部接地短路引起中性点过电压过负荷绕组过电压频率降低引起的过励磁油温过高等不正常工作状态外部短路引起的过电流保护方式瓦斯保护（气体保护）纵联差动保护电流速断保护定时限过电流保护过负荷保护单相接地保护：零序电流保护过励磁保护主保护选其一轻瓦斯：动作于信号重瓦斯：动作于跳闸后备保护：辅助保护保护方式瓦斯保护主保护选其一轻瓦斯：动作于信号后备保护：第二节变压器短路电流分布与电流保护的接线方式

Y/Y0接线的变压器短路电流分布Y/△接线的变压器短路电流分布接线方式分析第二节变压器短路电流分布与电流保护的接线方式Y/Y0接图4-1Y/Y0接线的变压器二次侧单相短路时电流分析（a）电流分布（b）向量图图4-1Y/Y0接线的变压器二次侧单相短路时电流分析图4-2Y/△-11接线的变压器二次侧两相短路时电流分析（a）电流分布（b）向量图图4-2Y/△-11接线的变压器二次侧两相短路时电流分析接线方式分析（1）变压器的保护采用两相两继电器的接线方式时，可以反应各种短路形式，但灵敏度较低，仅为三相三继电器的接线方式的一半。同时可看出，如采用两相三继电器接线，灵敏度与三相三继电器的接线方式相同；（2）变压器的保护采用两相一继电器的接线方式时，上述两种故障情况均无法反应。结论：变压器的电流保护一般要求采用三相三继电器接线方式，小型变压器采用两相三继电器接线方式。接线方式分析（1）变压器的保护采用两相两继电器的接线方式时，纵联差动保护的工作原理不平衡电流产生原因及抑制措施变压器纵差动保护的整定计算原则BCH-2型继电器构成的差动保护第三节变压器的差动保护★纵联差动保护的工作原理第三节变压器的差动保护★纵联差动保护的工作原理变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速动作的保护装置。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。

单相原理接线的纵差动保护，两侧电流互感器变比的选择原则是纵联差动保护的工作原理变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两变压器差动保护的单相原理接线图

变压器差动保护的单相原理接线图不平衡电流产生原因及抑制措施（1）由于变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流Y/△-11接线的变压器原副边相位相差30°，因此必须补偿回来。补偿方法为：不平衡电流产生原因及抑制措施（1）由于变压器各侧电流相位不同注意：三角形侧的互感器变比要增大到倍。注意：三角形侧的互感器变比要增大到倍。（2）由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流

CT的变比是标准化的，很难完全满足计算变比，势必出现不平衡电流。可以在电流互感器二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡，或利用具有速饱和变流器的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿，消除不平衡电流。（2）由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流整定时躲过。但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可供选择。因而不能完全补偿（3）各侧电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流当变压器两侧电流互感器的型号和特性不同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其特性也不会完全相同)。

因此尽可能选择同型号或相近型号的电流互感器，并在动作电流整定时躲过。（3）各侧电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流（4）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流变压器在运行时，往往采用改变分接头位置(即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。

通过提高保护动作电流躲过。（4）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流（5）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流

在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。励磁涌流有如下特点：①含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。②含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。③波形之间出现间断角。（5）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流在变压器减小励磁涌流影响的方法如下：①采用具有速饱和铁心的差动继电器。利用BCH-2型差动继电器来实现。②采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。③利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。减小励磁涌流影响的方法如下：变压器纵差动保护的整定计算原则1．纵差动保护起动电流的整定原则(1)在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流IL·max。当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流IT，引入可靠系数Krel(一般采用1.3)，则保护装置的起动电流为Iop1=Krel·

IL·max变压器纵差动保护的整定计算原则1．纵差动保护起动电流的整定原（2）躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流，保护装置的起动电流应为Iop1=Krel·

Iunb·maxKrel——可靠系数，取1.3；Iunb·max——保护外部短路时的最大不平衡电流。（3）躲开励磁涌流当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，保护装置的起动电流为Iop1=Krel·

ITNKrel——可靠系数，取1.3；ITN——变压器的额定电流。

以上三者取最大的数值作为起动电流。（2）躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流，保护装置的起动2．纵差动保护灵敏系数的校验Ik·min·r——应采用保护范围内部故障时，流过继电器的最小短路电流。即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路时的最小短路电流。2．纵差动保护灵敏系数的校验Ik·min·r——应采用保护范BCH-2差动继电器的结构原理

B柱面积是A、C柱面积的两倍。短路绕组的作用主要是用来消除励磁涌流的影响平衡线圈的作用主要用来消除稳态不平衡电流的影响BCH-2差动继电器的结构原理B柱面积是A、C柱面积的两倍通常将WbII接于连接臂电流小的一侧。I2I1磁势抵消，消除不平衡电流通常将WbII接于连接臂电流小的一侧。I2I1磁例题——BCH-2型继电器构成的差动整定计算保护作业：4-7（p77）例题——BCH-2型继电器构成的差动整定计算保护作业：4-7第四节变压器的电流保护装置一、过电流保护★补充：低电压启动的过电流保护补充：复合电压启动的过电流保护二、电流速断保护三、变压器的零序电流保护四、变压器的过负荷保护第四节变压器的电流保护装置一、过电流保护★一、过电流保护为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可作下级线路的远后备保护。一、过电流保护为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，动作电流：躲过变压器的最大负荷电流——可靠系数，DL取1.2～1.3，

——返回系数，DL取0.85。1．动作电流整定动作电流：躲过变压器的最大负荷电流2．动作时限整定时限阶梯原则2．动作时限整定时限阶梯原则3．灵敏度校验（1）作为本级变压器的近后备保护时：（2）作为相邻元件的远后备保护时：

————保护范围末端最小两相短路电流值。

如不满足要求，则改用低电压起动的过电流保护或复合电压起动的过电流保护。3．灵敏度校验（1）作为本级变压器的近后备保护时：4．接线同线路的定时限过电流保护。4．接线补充：低电压起动的过流保护只当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经过预定的延时后，起动出口中间继电器动作于跳闸。补充：低电压起动的过流保护只当电流元件和电压元件同时动作后，动作电流整定低电压元件的作用是保证在上述一台变压器突然切除或电动机自起动时不动作，因而电流元件的整定值就可以不再考虑可能出现的最大负荷电流，而是按大于变压器的额定电流整定动作电流整定低电压元件的作用是保证在上述一台变压器突然切除动作电压整定低电压元件的起动值应小于在正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，同时外部故障切除后，电动机自起动的过程中，它必须返回。根据运行经验，通常采用Uop=0.7UTNUTN——变压器的额定电压。动作电压整定低电压元件的起动值应小于在正常运行情况下母线上灵敏系数校验电流元件的灵敏系数按下式校验电压元件的灵敏系数按下式校验Uk·max——最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保护安装处的最大电压。灵敏系数校验电流元件的灵敏系数按下式校验Uk·max——最大补充：复合电压起动的过电流保护补充：复合电压起动的过电流保护整定计算动作电流：低电压继电器动作电压：负序电压继电器动作电压：整定计算动作电流：对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护。它与瓦斯保护互相配合，保护变压器内部和电源侧套管及引出线上全部故障。二、电流速断保护对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护。它与瓦斯保1．动作电流整定（1）躲过变压器负荷侧母线上短路时流过保护的最大短路电流

Krel

——可靠系数，一般DL取1.3～1.4，GL取1.5～1.6。1．动作电流整定（1）躲过变压器负荷侧母线上短路时流过保护的1．动作电流整定（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流以上两个条件取较大者，作为动作电流。1．动作电流整定（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流以上两个2．灵敏度校验如不满足要求，则改用差动保护。——保护安装处最小两相短路电流值。2．灵敏度校验如不满足要求，则改用差动保护。——保护安装处最变压器保护课件3．评价优点：简单，动作迅速；

缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。3．评价优点：简单，动作迅速；三、变压器的零序电流保护

Y/Y0接线的变压器二次侧单相短路时，若过电流的灵敏度不满足要求时，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护。三、变压器的零序电流保护Y/Y0接线的变压器1．动作电流整定根据变压器运行规程要求，变压器二次侧单相不平衡负荷不得超过额定容量的25%，因此，变压器零序保护的动作电流应按下式整定：

Krel

——可靠系数，取1.2。1．动作电流整定根据变压器运行规程要求，变压2．动作时限整定单相接地保护的动作时限应比下级分支线保护设备最长的时限大一个时限阶段，通常整定为0.5～0.7s。2．动作时限整定单相接地保护的动作时限应比下级分支线保护设备3．灵敏度校验——变压器二次侧干线末端的最小单相接地短路电流。

3．灵敏度校验——变压器二次侧干线末端的最小单相接地短路电流四、变压器的过负荷保护过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号①对双绕组升压变，装于低压侧；对双绕组降压变，装于高压侧。②对一侧无电源的三绕组升压变压器应装于发电机电压侧和无电源侧。对三侧有电源的绕组升压变压器，二侧均应装设。对仅一侧有电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组容量相等，只装于电源侧：若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。对两侧都有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设备侧的过负荷保护。四、变压器的过负荷保护过负荷一般情况下都是对1．动作电流整定2．动作时限整定：

比后备保护大Δt以上，且躲过电动机的自启动时间，一般取10～15秒。——可靠系数，取1.05，

——返回系数，取0.85。1．动作电流整定2．动作时限整定：第五节变压器的非电量保护一、瓦斯保护★二、温度保护三、压力释放保护第五节变压器的非电量保护一、瓦斯保护★一、变压器的瓦斯保护瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则无法