变压器差动及非电量保护

变压器差动及非电量保护

1.变压器故障类型及不正常运行情况2.变压器保护配置3.瓦斯保护4.变压器差动保护5.各侧平衡系数计算6.后备保护7.非电量和开关保护的类型变压器差动及非电量保护电力变压器故障类型：油浸式变压器油箱的内部故障：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路及铁芯的烧损变压器的外部故障：套管和引出线上发生相间短路及接地短路变压器的不正常工作状态有：由于外部短路引起的过电流，过负荷，中性点不接地的变压器中性点过电压，油面的过度降低和温度升高，变压器的过励磁等10kV级SCB10型（IP00)干式变压器高压接线端子低压接线端子温控仪冷却风机低压绕组高压绕组环氧树脂浇注

铁心无载分接开关1.变压器故障类型及不正常运行情况2.变压器保护配置原则１.瓦斯保护２.纵差保护或电流速断保护３.外部相间短路和接地短路时的后备保护４.过负荷保护５.过励磁保护６.其他非电量保护3.1原理

3.1.1.适用：800kVA及以上油浸式变压器，反映变压器油箱内部故障的主要保护

3.1.2.原理：故障→气体及绝缘物质分解、产生大量气体→流向油枕

3.1.3.构成：瓦斯继电器

3.2瓦斯继电器作用及安装结构

3.2.1.作用：反映于气体的继电器3.变压器瓦斯保护气体继电器安装：油箱与油枕之间的连通管道上3.2.2.安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（2～4%）：油箱→油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（1～1.5%)：防止气泡聚集在顶盖处

3.2.3.瓦斯继电器的结构：开口杯挡板式结构：上部——开口杯下部——金属挡板上附磁铁（可绕轴转动）干簧接点（两对）

a正常运行：开口杯上浮→挡板下降（重力作用）→磁铁远离干簧接点，不动作

b轻微故障：气体上升→漏油层→油面下降→开口杯下转→干簧接点动作，发信号→轻瓦斯

c严重故障：油流、气流→冲击挡板→干簧接点动作→DL跳闸，且发信号→重瓦斯特点：抗震性能好

轻瓦斯按气体容积整定，250~300cm3。重瓦斯按油流速度整定，0.8~1.0米/秒以下情况重瓦斯由跳闸位置切换到信号位置;1.气体继电器试验2.变压器注入油3.变压器大修后投入运行瓦斯继电器外部端子接线图瓦斯继电器内部接线图3.3特点：只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障，不动作。KG3.4瓦斯继电器的校验方法3.4.1瓦斯继电器的使用瓦斯继电器校验仪进行调试，具体检验内容见（调试报告）3.4.2主变保护校验时进行瓦斯继电器接点验证，使用短接线（本体重瓦斯按压活塞）根据瓦斯继电器外部接线端子短接相应接点，本体非电量保护装置动作出口，本体及有载重瓦斯保护动作出口跳闸，本体及有载轻瓦斯保护动作出口发信。4.变压器差动保护4.1变压器纵差动保护（1）单相双绕组变压器纵差动保护基本原理流入差动继电器的电流纵差动保护判据在正常及外部短路时若使流入差动继电器的电流则变压器纵差动保护两侧电流互感器变比选择的条件

电流的正方向规定：由母线－－变压器电流互感器的正方向规定：一次电流从同名端流入，二次电流从同名端流出（2）三相双绕组变压器纵差动保护基本原理和接线方式（Ｙ,d11接线）变压器d侧电流超前Ｙ侧30º若将变压器一、二次侧电流直接引入差动继电器，差动继电器中产生很大的差动电流变压器两侧电流互感器的接线方式：变压器Ｙ侧，电流互感器接成三角形变压器d侧，电流互感器接成Ｙ形电流互感器变比选择的条件

（3）变压器纵联差动保护的校验方法计算两侧差动：

Icdd=|I1+I2|；

Irdd=max(|I1|,|I2|)；三侧差动：

Icdd=|I1+I2+I3|；

Irdd=max(|I1|,|I2|,|I3|)；四侧差动：

Icdd=|I1+I2+I3+I4|；Irdd=max(|I1|,|I2|,|I3|,|I4|)首先规定TA的正极性端在母线侧，电流参考方向由母线流向变压器为正方向。I1I2I3比率制动曲线IdIcdqdKbl10.5Ie3Ie Ir动作方程如下：如图示，在Y高压侧和Δ低压侧做差动试验。高压侧电流是A进N出，低压侧是a进c出。高压侧电流：代入折算公式：

IA＝1∠0；

IB＝0；

IC＝0；折算后：

IA‘＝1∠0；

IB‘＝0；

IC’＝1∠180；低压侧电流：

Ia＝1∠180；

Ib＝0；

Ic＝1∠0；（4）根据计算方程得出I1、I2的值，使用测试设备给保护装置加入相应的模拟量，检查保护装置动作情况是否满足装置比率制动曲线。（详见作业指导书）

4.2二次谐波制动

（1）保护装置二次谐波制动的原理

比率差动保护利用三相差动电流中的二次谐波作为励磁涌流闭锁判据。其动作方程如下：

式中Id2φ为A、B、C三相差动电流中的二次谐波，Idφ为对应的三相差动电流中的基波，Kxb为二次谐波制动系数。保护采用按相闭锁的方式。

（1）装置二次谐波制动的校验方法

举例说明：使用测试设备给保护装置加入一相模拟量如Ia加入2A，频率为50HZ基波,角度为0°；Ib加入大于或等于2KxbA的模拟量，频率为100HZ二次谐波，角度为0°；验证保护装置功能满足动作方程则保护动作。4.3差动速断保护

当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作于出口继电器。

装置通过变压器容量，变压器各侧额定电压和各侧CT变比及接线方式的整定，装置自动进行各侧平衡系数的计算，通过软件进行Y／Δ转换及平衡系数调整。平衡系数的内部算法如下：以Kmode=1为例对于变压器Y接线侧

对于变压器Δ接线侧

若报“平衡系数错”，这说明平衡系数太大，最好改变CT变比以满足要求。这样更能保证差动保护的性能。5.各侧平衡系数的计算折算方法：变压器各侧额定电流都折算为5A，然后再进行差动计算。Y侧折算：Δ侧折算：6.2复合电压闭锁过流保护

1）保护原理电流元件、低电压元件和负序过电压元件区外故障：过电流保护——远后备区内故障：近后备2）复合电压闭锁保护原理图3）方向指向系统或变压器时的保护范围过流保护方向元件指向系统时，此时做为系统故障的后备保护，保护范围是本侧母线故障及母线出口处故障。方向元件指向变压器时，保护范围是：变压器故障、对侧母线故障及母线出口处故障。4）功能校验

（1）动作判据

复合电压元件，电压取自本侧的TV或变压器各侧TV，动作判据为：min(Uab,Ubc,Uca)<Uddy；U2>Ufx；以上两个条件为“或”的关系；其中：Uab、Ubc、Uca为线电压；Uddy为低电压定值；U2为负序电压；Ufx为负序电压定值；

功率方向元件，电压电流取自本侧的TV和TA，动作判据为：若方向由控制字选择为正向：Uab～IcUbc～IaUca～Ib三个夹角（电流落后电压时角度为正），其中任一个满足式45°>б>-135°最大灵敏角为-45°。

TA的正极性端指向母线复压功率方向指向系统（母线）,保护动作区225°>б>45°，最大灵敏角为135°；复压功率方向指向变压器；保护动作区45°>б>-135°，最大灵敏角为-45°；（2）校验方法根据逻辑图使用测试设备给保护装置加入相应的模拟量，检查装置动作是否满足逻辑判据，详见作业指导书。6.2接地零序保护（1）原理及逻辑对于110KV及以上电压等级的变压器需要设置接地保护。针对三种接地方式设有相应保护功能：a)中性点直接接地运行；b)中性点不接地运行；c)经间隙接地运行中心点直接接地的变压器装设零序电流

保护作为接地短路的后备保护。（2）校验方法中性点过流元件，动作判据为：

Izxd

>Iz

；其中：Izxd为中性点电流，取自本侧中性点TA；