变压器继电保护

关于变压器继电保护第2页,共94页，2024年2月25日，星期天第3页,共94页，2024年2月25日，星期天第4页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器的故障、异常状态及保护方式一、变压器的故障变压器的故障分为油箱内故障和油箱外故障。①油箱内的故障：绕组的相间短路、绕组的匝间短路、直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及铁心的烧损等。②油箱外的故障：主要是油箱外部绝缘套管和引出线上发生相间短路或一相碰接箱壳（接地短路）。第5页,共94页，2024年2月25日，星期天二、变压器不正常工作状态外部短路或过负荷过电流油箱漏油造成油面降低变压器外部接地短路引起的中性点过电压绕组外加电压过高或频率降低过励磁等第6页,共94页，2024年2月25日，星期天应装设的继电保护装置(1)瓦斯保护①瓦斯保护作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设气体保护。②瓦斯保护基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流速度而动作。③瓦斯保护分类：轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。第7页,共94页，2024年2月25日，星期天气体继电器安装示意图

1-瓦斯继电器；2-油枕；3-变压器顶盖；4-连接管道第8页,共94页，2024年2月25日，星期天开口杯挡板式气体继电器结构图

1-罩；2-顶针；3-气塞；4-永久磁铁；5-开口杯；6-重锤；7-探针；8-开口销；9-弹簧；10-挡板；11-永久磁铁；

12-螺杆；13-千簧触点(重瓦斯用)；14-调节杆；

15-干簧触点(轻瓦斯用)；16-套管；17-排气口第9页,共94页，2024年2月25日，星期天

应装设的继电保护装置瓦斯保护防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低重瓦斯保护动作于跳闸轻瓦斯保护动作于信号纵差动保护和电流速断保护防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。第10页,共94页，2024年2月25日，星期天纵差保护适用范围并列运行的变压器，容量为6300KVA（6.3MVA）以上时；单独运行的变压器容量为10MVA及以上时；发电厂用变压器和工业企业中的重要变压器，容量为6300KVA以上时。对于容量为10MVA以下的变压器，且当其过电流保护的动作时限大于0.5s时，可装设电流速断保护，以代替纵差动保护。对2MVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差动保护。第11页,共94页，2024年2月25日，星期天相间短路的后备保护

作为瓦斯保护和纵差保护的后备，保护延时动作于跳开断路器。

过电流保护复合电压起动的过电流保护负序过电流保护过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护宜用于升压变压器，系统联络变压器和采用过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器；6.3MVA及以上的大容量升压变压器，采用负序电流保护及单相低电压起动的过电流保护；对于大型升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，可采用阻抗保护。第12页,共94页，2024年2月25日，星期天零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路，保护延时动作于跳开断路器。过负荷保护：对于0.4MVA及以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护，对于自耦变压器或多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧的负荷情况，保护延时动作于信号。过励磁保护：现代大型变压器，额定工作磁密与饱和磁密接近，当电压升高或频率降低时，工作磁密增加，使励磁电流增加，特别是铁心饱和后，励磁电流急剧增大，造成过励磁，将使变压器温度升高而遭受损坏。因此对于高压侧电压为500KV及以上的大型变压器应装设励磁保护，按其过励磁的严重程度，保护动作于信号或跳开断路器。第13页,共94页，2024年2月25日，星期天10.2变压器的纵差保护

当中小型电力变压器选用电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，应采用差动保护；大型电力变压器（并列运行的变压器容量在6300KVA及以上）均采用差动保护。

变压器的纵差保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。

变压器纵差保护与线路、发电机的纵差保护原理相同，但由于变压器在结构和运行上具有一些特点。

第14页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器差动保护单相原理接线图(a)两绕组变压器；(b)三绕组变压器第15页,共94页，2024年2月25日，星期天差动保护构成原理如图中变压器两侧装有电流互感器TA1、TA2，电流互感器的一次绕组同名端接于靠近母线的一侧，二次绕组同极性端子相互连接，差动继电器KD跨接在TA二次绕组两条连线之间（环流法接线）。第16页,共94页，2024年2月25日，星期天一、纵差动保护工作原理1．正常运行流过变压器中的是穿越性电流。电流由电源I流向负荷侧II，在图中，TA二次电流以反方向流过继电器KD的线圈，即KD中的电流等于二次电流之差，故该回路称为差回路，整个保护称为差动保护。若电流互感器变比选得适当，使得KD中电流为0，KD不动作。第17页,共94页，2024年2月25日，星期天纵差保护工作原理2．外部故障时如图（a）中K1点短路，短路电流由电源I流向负荷侧II，KD中的电流等于和之差，与正常时一样。适当选择电流互感器，也可使KD中电流=0。亦即正常运行和外部短路时，电流互感器二次侧电流大小相等，方向相反，在继电器中流过电流等于零，因此KD不动作。第18页,共94页，2024年2月25日，星期天纵差保护工作原理3．保护范围内部短路故障时所谓保护范围是指各侧TA所包围的电气部分。如故障发生在保护范围内部任一位置，且I、II侧均接有电源，则有电流和同时流向短路点K2，KD中的电流等于流向短路点的短路电流的二次值，当此电流大于KD动作电流时，KD立即动作，跳开两侧QF1和QF2，将故障变压器从系统中切除。如果只有母线I有电源，则当保护范围内部故障时（如K2点），此时KD仍然正确动作，切除T。内部故障时，流过KD中的电流一般远大于它的动作电流，所以，差动保护的灵敏度很高。第19页,共94页，2024年2月25日，星期天4．电流互感器变比的选择由于变压器高低压侧额定电流不同，为了保证变压器差动保护的正确动作，就必须适当选择电流互感器的变比，使得变压器在正常运行和外部故障时，两侧电流互感器二次电流相等。应有即:KT为变压器变比

第20页,共94页，2024年2月25日，星期天二、纵差保护在稳态情况下的不平衡电流产生原因及减少措施

在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Iunb。差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，以保证保护范围外部短路时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。

第21页,共94页，2024年2月25日，星期天1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流

由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此，其两侧电流相位差300。如果两侧的TA仍采用通常的接线方式、则二次电流由于相位不同，也会有一个不平衡电流流入继电器。为了消除这种不平衡电流的影响，通常采用相位补偿方法接线，即将变压器星形侧的三个TA接成三角形，而将变压器三角形侧的三个TA接成星形，并适当考虑联接方式后即可把二次电流的相位校正过来。第22页,共94页，2024年2月25日，星期天Y，d11接线的变压器两侧电流互感器的接线及电流相量图第23页,共94页，2024年2月25日，星期天第24页,共94页，2024年2月25日，星期天相位补偿的特点

采用相位补偿以后，在互感器接成三角形侧的差动一臂时，电流又增大了倍，为使保护在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧电流互感器的变比加大倍，以减少二次电流，使之与另一侧的电流相等，故此时选择变比的条件是：第25页,共94页，2024年2月25日，星期天2．由TA计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流

以一台容量为31.5MVA、变比为110/11的Y，d11变压器为例，列出了由于TA的实际变比与计算变比不等引起的不平衡电流（0.63A）。为了减少这一不平衡电流，通常采用自耦变流器或差动继电器的平衡线圈予以补偿。一般自耦变流器接于电流互感器二次电流较小的一侧。当采用具有速饱和铁芯的差动继电器时，通常都是利用平衡线圈Wph来消除此差电流的影响。

第26页,共94页，2024年2月25日，星期天例如：31.5MVA,110±2*2.5%/11KV，Yd11变压器在额定负荷下第27页,共94页，2024年2月25日，星期天补偿电流互感器计算变比与标准变比不同而引起不平衡电流(a)用自耦变压器UT改变差动臂中电流；

(b)用中间变流器UA进行磁势补偿；

(c)用改变电抗变压器绕组抽头和铁芯气隙大小调节平衡。第28页,共94页，2024年2月25日，星期天平衡线圈消除不平衡电流

以双绕组变压器为例，假设在区外故障时如下图，则差动线圈中将流过电流，由它所产生的磁势为Wcd（）。常将平衡线圈Wcd接入二次电流较小的一侧（如图）。适当地选择Wph的匝数，使磁势Wph能完全抵消Wcd，则在二次绕组W2里就不会感应电势，KA中也没有电流，达到了消除差电流影响的目的。由此可见，选择Wph与Wcd的关系为短路线圈的作用：加强继电器躲避励磁涌流的能力。第29页,共94页，2024年2月25日，星期天利用速饱和变流器的平衡线圈消除差电流第30页,共94页，2024年2月25日，星期天

采用自耦变流器UT、中间速饱和变流器UA和电抗变压器UX的绕组匝数不能平滑调节，所以整定匝数与计算匝数不可能完全一致。因此，差动回路中仍残留一部分不平衡电流，在整定计算中考虑。第31页,共94页，2024年2月25日，星期天3．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流

在运行中不可能随变压器分接头改变而重新调整差动继电器的参数，因此，ΔU引起的不平衡电流要在整定计算时考虑躲过。不带负载调压变压器取对于带负载调压的变压器，调压范围较大，各类产品不一，最大。

当系统运行方式改变时，需要调节变压器调压分接头以保证系统电压水平。在当调压分接头位置改变时，在差动回路中引起很大不平衡电流。该不平衡电流的大小与调压范围△U及变压器一次电流成正比，可由下式计算第32页,共94页，2024年2月25日，星期天4．由两侧电流互感器的误差不同引起的不平衡电流

式中Ik.max为变压器外部短路流过两侧电流互感器的最大短路电流；Kst为电流互感器的同型系数，对发电机线路纵差保护取0.5；对变压器、母线差动保护取1；Ker

为TA10%误差，取0.1。注意在选择TA时，应选高饱和倍数差动保护专用的D级电流互感器，并在外部短路最大短路电流下以TA的10％误差曲线校验互感器二次负荷；采用铁芯具有小气隙的TA，减少剩磁的影响。第33页,共94页，2024年2月25日，星期天三、暂态情况下的不平衡电流及减少其影响的措施

1．外部短路时的不平衡电流在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，由于变压器两侧TA的铁芯特性及饱和程度不同，在差回路中将产生暂态不平衡电流。减少此不平衡电流的影响是在差回路中接入速饱和中间变流器。

第34页,共94页，2024年2月25日，星期天暂态过程中的不平衡电流差动保护要躲过外部短路时暂态过程中的不平衡电流，其中含有很大非周期分量，偏于时间轴一侧如图（a）图（b）是内部短路时的电流波形，短路电流虽然在初瞬也具有一定成分的非周期分量，但衰减很快，只是短暂地延迟了非周期分量的传变。速饱和变流器一次绕组中只有短路电流周期分量通过，此时铁芯中△B变化很大，在W2中感生很大电势，使差动继电器可靠动作。中间速饱和变流器工作原理第35页,共94页，2024年2月25日，星期天综和考虑暂态和稳态的影响，总的不平衡电流：式中△fs为TA变比误差，取0.05。要保证差动保护在正常运行及保护范外部故障时不误动，差动保护的动作电流按照躲开最大不平衡电流进行整定。

第36页,共94页，2024年2月25日，星期天减小不平衡电流的方法1）对中小型电力变压器，允许加大动作电流和稍带延时躲过不平衡电流；2）在差动回路中接入速饱和变流器，它对含有较大非周期分量的外部短路暂态不平衡电流有抵制作用，而不含有非周期分量的交变分量能顺利通过；3）当采用上述措施仍不能满足灵敏度要求时，或根据保护元件具体情况要进一步提高差动保护灵敏度时，可以采用具有制动特性的差动继电器，制动方案有磁力制动和幅值比较制动。第37页,共94页，2024年2月25日，星期天2.由变压器励磁涌流所产生的Ibp当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流，即为励磁涌流。这是因为在稳态工作情况下，如图（a）。铁心中的磁通不能突变，因此，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为+Φm。这样在经过半个周期以后，铁心之中的磁通达到2Φm，如图（b）。此时铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大，其数值最大可达额定电流的6—8倍，如图（c）。同时包含大量非周期分量和高次谐波分量。第38页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器励磁涌流的产生及电流变化曲线

(a)稳态时，电压与磁通关系；

(b)t=0，在u=0瞬间空载合闸时，电压与磁通关系；

(c)变压器铁芯的磁化曲线；(d)励磁涌流Iexs电流波形第39页,共94页，2024年2月25日，星期天励磁涌流具有以下特点：①包含有很大成份的非周期分量，约占基波的60%，涌流偏向时间轴的一侧；②包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，约占基波30～40%以上；③波形之间出现间断角，可达80°以上。第40页,共94页，2024年2月25日，星期天第41页,共94页，2024年2月25日，星期天防止励磁涌流的方法采用具有速饱和铁芯的差动继电器；按比较波形间断角来鉴别内部短路电流和励磁电流的差别；利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。由于速饱和变流器躲过分周期分量性能不够理想，目前中、小型变压器广泛采用加强型速饱和变流器（BCH-2型，在速饱和变流器基础上，加上短路绕组，改善躲开非周期分量的性能。）第42页,共94页，2024年2月25日，星期天序号不平衡电流产生的原因克服方法备注1变压器两侧电流相位不一致相位补偿法可减少或消除其影响2计算变比与实际变比不同采用平衡线圈3带负荷调整分接头适当整定动作值

4电流互感器型号不一致适当整定动作值

5励磁涌流采用符合要求的差动继电器适当整定，并由现场试验确定变压器纵差保护中，克服不平衡电流影响的方法如下表第43页,共94页，2024年2月25日，星期天四、速饱和变流器的工作原理其铁芯截面较小，极易饱和，如其磁化曲线。当一次线圈只通入周期分量时，铁芯中磁感应强度B的变化△B很大，则二次线圈中感应的电势很大，因此周期分量很容易由速饱和铁芯传变到二次侧，使继电器动作。当一次线圈中通入励磁涌流时，由于含有很大的直流分量，且电流偏于时间轴一侧，此时B的变化很小，继电器不容易动作。第44页,共94页，2024年2月25日，星期天2、速饱和变流器工作原理（1）区内故障：idl（非周期分量衰减快）→周期分量大→Δ↑（磁感应强度变化量）→e2↑（感应电势）→i2↑→

继电器灵敏动作（2）区外故障或励磁涌流：

ibp→非周期分量大→直流助磁（铁芯饱和）→周期分量引起Δ↓→e2↓→i2↓→继电器不动作（3）结论：速饱和变流器的直流助磁作用可有效地躲开外部短路时的非周期分量和励磁涌流3、各线圈的作用

（1）短路电圈的作用

a、作用：消除ibp中非周期分量的影响

b、区内故障：第45页,共94页，2024年2月25日，星期天原理：idl（非周期分量衰减快）

Icd∝idl→φcd→Ed→Id→（去磁）

结论：区内故障、不影响继电器的动作c、区外故障、励磁涌流原理：ibp（非周期分量大）

Icd∝ibp→铁芯迅速饱和→R（磁阻）↑→漏磁↑（助磁）磁路长→漏磁更大→助磁作用减少更多（去磁）磁路短→漏磁稍小→去磁作用减少稍小

C柱总磁通减少e2↓→i2↓继电器难以动作结论：继电器可靠躲过外部短路产生的暂态不平衡电流的冲击和变压器空载投入时的励磁涌流。

第46页,共94页，2024年2月25日，星期天d、优点：Wcd流过周期分量，短路线圈Wd不影响继电器的动作安匝数；

e、缺点：只适用对主保护动作快速性要求不很高的中小型变压器差动保护（区内故障时idl非周期分量的影响）（2）平衡线圈的作用

a、Wph1、Wph2消除TA实际变比与计算变比不同而产生的ibpb、可与Wcd串联使用提高继电器灵敏度和调整范围。

第47页,共94页，2024年2月25日，星期天五、BCH型差动继电器构成的差动保护BCH-2型差动继电器由带短路绕组的三柱式速饱和变流器和DL-11/0.2型电流继电器组合而成。铁芯中间柱B的截面是边缘柱截面的二倍，其上绕有一个差动绕组Wd、两个平衡绕组WbI、WbII以及短路绕组一部分，短路绕组另一部分绕在左边芯柱A上，而且两者通过端子⑨呈同向串联。在右边芯柱C上绕有二次绕组W2，它通过端子⑩、⑾、⑿与DL-11/0.2型电流继电器相连接。第48页,共94页，2024年2月25日，星期天BCH-2型差动继电器C柱中总磁通为：图6-9第49页,共94页，2024年2月25日，星期天1、采用BCH-2型差动继电器构成的差动保护BCH2型差动继电器的原理结构图第50页,共94页，2024年2月25日，星期天BCH-2型继电器BCH2型差动继电器的内部电路图第51页,共94页，2024年2月25日，星期天C柱中总磁通为：令式则将IK折算到Wd侧，并以表示，即于是式（10-9）可改写为第52页,共94页，2024年2月25日，星期天在一般情况下，选取W′与W″相同标号抽头,维持两者匝数比

，且因B柱截面为A柱截面两倍，故磁阻RA=2RB。即中后两项去磁与增磁相等，这说明在保护区内部故障时，短路绕组的存在不影响差动绕组中交变电流向二次绕组W2的传递，不会改变继电器的动作安匝数和保护的灵敏性。只要流过它的电流产生的磁势达到60±4安匝时，就可以保证接于W2上的电流继电器能可靠动作。C柱中总磁通为：第53页,共94页，2024年2月25日，星期天消除了励磁涌流的影响在变压器空载投入或外部短路切除后，电压突然恢复时，励磁涌流将以不平衡电流形式流入差动绕组Wd，由于其中含有很大成份非周期分量，使铁芯迅速饱和，磁阻增大，Rm将更加增大，会使大大减小，而且铁芯饱和后磁路磁阻增大，由A柱到C柱磁路长、漏磁增大，从而使A柱到C柱的助磁磁通显著减小，而B柱到C柱磁路短，漏磁相对较小，故由B柱到C柱的去磁磁通减少并不显著，但仍有较大去磁作用，因而使C柱贯穿于W2的总磁通减少的更加显著，使DL-11/0.2型电流继电器不易动作，这说明短路绕组的存在加强了躲过非周期分量的影响，即可靠地消除了励磁涌流的影响。第54页,共94页，2024年2月25日，星期天IDC—直流分量电流；Iac—交流动作电流电流IacDC—有直流分量的动作电流K=IDC/IacDC---通入继电器直流电流占有直流分量的动作电流的比例=IacDC/Iac---有直流分量的动作电流比无直流电流时交流动作电流提高的倍数。1201008060动作安匝16/28=0.576/3=0.7516/16=12WK″/WK′B2-D1A2-B1B2-C1A2-A1，B2-B1C2-C1，D2-D1短路绕组整定板上的插孔位置短路绕组接入不同匝数比所对应的动作磁通势K值越大，动作电流倍数越大，躲过励磁涌流性能越好。

BCH2型差动继电器直流助磁特性曲线第55页,共94页，2024年2月25日，星期天BCH-2型继电器BCH2型差动继电器构成三绕组变压器差动保护单相原理接线图第56页,共94页，2024年2月25日，星期天四、纵差动保护的整定计算原则和步骤1.确定基本侧2.动作电流计算按下述三个条件中最大者作为基本侧动作电流1)躲过变压器空载合闸或外部短路切除后电压恢复时的励磁涌流：2)躲过LH二次回路断线时引起的不平衡电流3)躲过外部短路时的最大不平衡电流3.确定基本侧工作线圈匝数4.确定非基本侧工作线圈匝数5.校验相对误差：6.短路线圈抽头确定：7.灵敏度校验第57页,共94页，2024年2月25日，星期天注意，在差动保护范围内故障时，短路电流中也含有直流分量，此时继电器也不能动作。待直流分量衰减之后，继电器才能动作。机组容量越大时，其一次回路的时间常数也越大，直流分量衰减就越慢。因此，大容量发电机采用带速饱和铁芯的差动继电器无法满足快速性要求。第58页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器的电流速断保护

对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护，它与气体保护相互配合，可以保护变压器内部和电源侧套管及引出线上全部故障。电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形接线。如非直接接地系统，则采用两相不完全星形接线，保护动作于跳开两侧断路器。如下图。接线简单，动作迅速，但系统容量不大时，保护区很小，甚至延伸不到变压器内部，不能保护变压器的全部，因此不能单独作为变压器的主保护。第59页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器电流速断保护单相原理接线图第60页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器相间短路的电流保护

反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压器的后备保护。为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护，负序过电流保护，甚至阻抗保护。原理图同上，只是在KA后串接一时间继电器KT即可。

第61页,共94页，2024年2月25日，星期天一、变压器相间短路的过电流保护

简单过电流保护装置的起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流进行整定。具体问题应作如下考虑：（1）对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现的过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下列计算

第62页,共94页，2024年2月25日，星期天（2）对降压变压器应考虑电动机的自起动电流。过电流保护的动作电流为：过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏度要求大于1.5，远后备保护的灵敏度系数大于1.2。保护的动作时间比出线的第Ⅲ段保护动作时限长1个时限阶段。

第63页,共94页，2024年2月25日，星期天二、低电压起动的过电流保护

由电流继电器和低电压继电器构成第64页,共94页，2024年2月25日，星期天复合电压启动过流保护原理接线图第65页,共94页，2024年2月25日，星期天三、负序电流保护对于大型发电机变压器组，额定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，要采用负序电流保护。它是由反应对称短路的低电压起动的过电流保护和反应不对称短路的负序电流保护组成。负序电流保护的灵敏度较高，且在Y,d接线的变压器另一侧发生不对称短路时，灵敏度不受影响。接线也较简单，但整定计算比较复杂，通常用在31.5MVA及以上的升压变压器。

第66页,共94页，2024年2月25日，星期天负序电流及单相低电压启动的过电流保护原理接线图第67页,共94页，2024年2月25日，星期天四、变压器的过负荷保护变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个电流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。对于三绕组变压器，三侧都装有过负荷起动元件，对于双绕组变压器，过负荷保护应装于电源侧。原理接线如左图。

第68页,共94页，2024年2月25日，星期天过负荷保护的整定计算

动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定：式中KK-可靠系数，取1.05；Kh-继电器的返回系数，Kh取0.85；-保护安装侧变压器的额定电流。过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时限阶段，一般取10s。

第69页,共94页，2024年2月25日，星期天第五节变压器的零序电流保护对110kV以上中性点直接接地系统中的电力变压器，一般应装设零序电流（接地）保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件短路的后备保护。大接地电流系统发生单相或两相接地短路时，零序电流的分布和大小与系统中变压器中性点接地的台数和位置相关。对于有两台以上变压器的，可使部分T中性点接地，以保证在各种运行方式下，T中性点接地的数目和位置尽量维持不变，从而保证零序保护有稳定的保护范围和足够的灵敏度。

第70页,共94页，2024年2月25日，星期天110kV以上变压器中性点是否接地，还与中性点绝缘水平有关。220kV及以上的大型电力变压器，高压绕组均为分级绝缘，其中性点绝缘水平有两种：一种绝缘水平很低，如500kV系统中性点绝缘水平为38kV，这种变压器只能接地运行；另一种有较高的绝缘水平，例如220KV变压器中性点绝缘水平为110KV，中性点可直接接地运行，也可在不失去接地中性点的情况下，不接地运行。我国220kV系统中广泛采用分级绝缘变压器，这样可合理安排中性点。

第71页,共94页，2024年2月25日，星期天一、变电所单台变压器的零序电流保护

零序电流保护装于变压器中性点接地引出线的电流互感器上，其原理接线如下图。保护动作后切除变压器两侧的QF。

第72页,共94页，2024年2月25日，星期天中性点直接接地运行的变压器零序电流保护原理接线图第73页,共94页，2024年2月25日，星期天全绝缘变压器零序电流保护原理框图第74页,共94页，2024年2月25日，星期天二、变电所多台变压器的零序电流保护

当变电所有多台变压器并列运行时，只允许一部分变压器中性点接地。中性点接地的变压器可装设零序电流保护，而不接地运行的变压器不能投入零序电流保护。当发生接地故障时，变压器接地保护不能辨认接地故障发生在哪一台变压器。变压器的零序保护动作时，首先应切除非接地的变压器，若故障依然存在，经过一个时限阶段后，再切除接地变压器，其原理接线如图。

第75页,共94页，2024年2月25日，星期天每台变压器都装有同样的零序电流保护，它是由电流元件和电压元件两部分组成。正常时3I。及3U。很小，零序电流继电器及零序电压继电器皆不动作，不会发出跳闸脉冲。发生接地故障时，出现零序电流及零序电压，当它们大于起动值后，KA、KV均动作，KA动作后启动KT1。时间继电器的瞬动触点闭合，给小母线A接通正电源，将正电源送至中性点不接地变压器的零序电流保护。第76页,共94页，2024年2月25日，星期天不接地的变压器零序电流保护的零序电流继电器不会动作，常闭触点闭合。小母线A的正电源经零序电压继电器的常开触点、零序电流继电器的常闭触点起动有较短延时的时间继电器KT2，经较短时限首先切除中性点不接地的变压器。若接地故障消失，零序电流消失，则接地变压器的零序电流保护的零序电流继电器返回，保护复归。第77页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器保护配置举例原则：保护配置与变压器的容量大小、双绕组或多绕组、单电源或多电源，各侧依次接线方式及电压等级，系统运行方式，升压或降压运行等因素有关。第78页,共94页，2024年2月25日，星期天图（一）为中小容量双绕组变压器保护配置图；配有差动保护、瓦斯保护做主保护，同时配有复合电压启动过电流保护及零序过流保护做后备保护；图（二）为高中压侧有电源大容量变压器保护配置图；配有双重差动保护、瓦斯保护做主保护，同时配有零序过流、零序方向过流、相间后备等保护；图中的过负荷保护均接于主电源侧，用于反应对称过负荷。第79页,共94页，2024年2月25日，星期天第80页,共94页，2024年2月25日，星期天第81页,共94页，2024年2月25日，星期天变压器保护全图例二下图是容量为5600kVA的110／6～10kV降压变压器的保护展开图。被保护变压器组别为Y，dll型，其110kV为电源侧，6～10kV为负荷侧。此变压器的保护配置如下：

第82页,共94页，2024年2月25日，星期天(1)纵差保护纵差保护由速饱和变流器型差动继电器(加强型或带制动的)KDl、KD2、KD3及信号继电器KSl组成，是变压器内部故障的主保护，其保护范围包括电流互感器TAl～TA6之间的区域，保护动作后通过出口中间继电器KOM使两侧断路器QFl、QF2瞬时跳闸。

(2)瓦斯保护瓦斯保护是变压器油箱内部所有故障的主保护，由瓦斯继电器KG，信号继电器KS2和KS组成。轻瓦斯触点仅作用于信号；重瓦斯触点则可经出口中间继电器KOM，动作于变压器两侧继路器瞬时跳闸，也可通过切换片XB切