变压器继电保护配置与动作原理

变压器继电保护配置与动作原理主要内容

变压器保护配置二变压器的故障和异常情况一

变压器纵差动保护

三

变压器纵差保护整定原则四

变压器其他保护五变压器的故障和异常情况(一)变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各种故障。(1)主要故障类型：各相绕组之间的相间短路单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障(2)内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧毁绕组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。因此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变压器切除。变压器的故障和异常情况(二) 变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障。(1)主要故障类型：引出线之间发生的相间短路绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路变压器的故障和异常情况(三) 变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。变压器的故障和异常情况(一) 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跳闸轻瓦斯信号(二) 差动保护或电流速断保护: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。变压器保护配置(三) 相间短路的后备保护：防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备。(四) 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。(五) 过负荷保护：防御变压器对称过负荷(六) 过励磁保护：防御变压器过励磁变压器保护配置变压器纵差动保护

变压器纵差动保护原理二变压器纵差动保护作用及范围一

微机变压器纵差动保护原理

三

变压器比率制动特性四变压器纵差动保护的作用及保护范围变压器纵差动保护作为变压器的主保护，其保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。变压器纵差动保护作用及范围（1）变压器各侧绕组中因连接组关系而引起的电流相位移动可由CT副边Y，Δ变换改变为数字计算补偿．众所周知，传统差动保护对于Y，Δ变压器需将星形侧三相CT副边接成三角形，以保证变压器两侧同相电流相位一致。对于微机差动保护，Y，Δ变压器星形侧CT仍然可以Y形接线，而用数值计算来完成Y，Δ变换，这样便可以消除不平衡电流的影响。变压器保护的原理变压器差动保护原理

由于变压器常常采用Yn,d11的接线方式，两侧电流相位差30°。因此，需采用相应的接线方式以消除二次电流相位不同而引起的不平衡电流。1.传统纵差动保护接线对于Yn,d11接线变压器的纵差动保护，将星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并考虑适当的变比关系以实现纵差动保护。1.传统纵差动保护接线为保证正常运行及外部故障时差动回路无电流，应使得：

1.传统纵差动保护接线Yn侧保护区外接地故障时，零序电流仅在变压器一侧流通，为保证纵差动保护不动作，Yn侧电流中应扣除相应的零序电流分量。Yn侧采用三角形联接，流入差动回路的电流中也消除了零序电流的影响。变压器纵差动保护也称为相间纵差动保护。

2.微机纵差动保护接线Yn,d11接线变压器的高、低压侧电流互感器均为星形接线，由软件进行相位和电流平衡的调整。2.微机纵差动保护接线

一般采用软件方式进行移相时，均对高压侧（Yn侧）电流进行移相计算。显然，该方法消除了零序电流的影响。但若对低压侧（d侧）电流进行移相时，需将高压侧电流减去零序电流，从而消除零序电流的影响。可应用更多更复杂的原理来改善励磁涌流鉴别能力。目前，在电力系统中已通过鉴定的变压器差动保护装置的原理有：二次谐波制动原理的差动保护、间断角原理的差动保护、波形对称原理的差动保护。微机变压器差动保护的原理目前国内外生产变压器微机保护的厂家很多，就主保护而言，国外保护装置基本是以二次谐波制动为主的比率差动保护，而国内则以二次谐波制动和间断角两种原理为主导，以波形对称原理为补充的格局正在形成。对于普遍采用的二次谐波制动的比率差动保护而言，由于三相励磁涌流及其中的二次谐波不尽相同，故需采用或门制动，即三相电流中有一相制动即对三相全部制动，在空载投入变压器，或外部故障切除后电压恢复时，如果变压器某相发生匝间短路故障，健全相的励磁涌流产生的二次谐波将制动保护，使保护延时动作或拒动；随着电网电压等级的提高和系统规模的扩大以及变压器单台容量的增大，大型变压器内部严重故障时，由于分布电容与电感产生谐振使短路电流中的二次谐波含量明显增大，有可能使二次谐波制动，引起差动保护延时动作；变压器端部接长线或经串补电容及并联电抗器后接入系统，变压器内部故障时，暂态电流的频率可能接近二次谐波，同样有可能使二次谐波制动，引起保护延时动作。（3）可通过采用灵活的算法来获得高速度和高灵敏度，例如，计算机差动保护可通过长短数据窗算法的配合提高严重故障时的动作速度，利用计算机记忆功能还可方便的获取故障分量，进一步提高内部故障时的动作灵敏度，（4）采用运算和逻辑处理实现CT和PT断线的报警和闭锁．（5）由CT变比标准化带来的误差可用数字运算进行补偿．这种补偿方法较之常规补偿方法更为准确，从而进一步减小了不平衡电流．（2）由于实际的电流互感器变比和计算变比不同引起的不平衡电流。计算电流平衡系数

变压器微机纵差动保护电流平衡调整可由软件实现自动调整，即计算差动各侧电流平衡系数Kbal。计算电流平衡系数a.计算变压器各侧一次额定电流I1N:式中 SN是变压器的最大额定容量；

UN.φφ是变压器计算侧变压器的额定相间电压。计算电流平衡系数b.计算变压器各侧电流互感器的二次额定电流I2N:式中 KTA是变压器计算侧电流互感器变比。计算电流平衡系数c.计算差动各侧电流平衡调整系数选定基准侧，一般以高压侧为基准（对于发电机变压器组，以发电机侧为基准侧）

令基准侧电流互感器二次额定计算电流为I2N.B，则差动其他侧电流平衡系数为：式中I2N是变压器计算侧电流互感器二次额定计算电流。计算电流平衡系数

变压器纵差动保护各侧电流平衡系数Kbal求出后，只需将各侧相电流与其对应的平衡系数相乘即可。若以三绕组变压器为例，I1、I2、I3分别为高、中、低三侧的二次电流，则差动计算式为：

为防止区外故障引起不平衡的差动电流造成误动作，微机纵差动保护采取了比率制动特性。以双绕组变压器为例，定义差动保护的动作电流和制动电流分别为：比率制动特性变压器比率制动特性

在变压器内部短路，当短路电流较小时，应无制动作用，使之灵敏动作，为此制动特性是具有一段水平线的比率制动特性。--最小动作电流--最小制动电流定义制动系数：斜率：定义制动系数：

为防止区外故障时误动，必须保证制动特性各点的Kres值均满足选择性及灵敏性。而制动特性曲线中折线BC不一定通过原点0，只有斜率m为常数，而制动系数Kres却随着制动电流不断变化。在实际应用中，是通过保护装置整定折线斜率m来满足比率制动系数Kres的要求的。制动特性曲线有下述三个定值整定：（1）最小动作电流（2）最小制动电流（3）折线斜率m或比率制动系数Kres

变压器纵差保护整定

变压器防止涌流的方法二变压器纵差保护整定原则一

变压器不平衡电流对差动保护的影响

三变压器纵差保护整定原则保护整定原则纵联保护的形式很多，但其基本原理以及定值计算所考虑的基本原则是相同的，一般要考虑以下几个方面的因素及影响：

1）应躲过变压器控投及外部故障后电压恢复时的变压器励磁涌流的影响；（差动速断定值）

2）应躲过变压器外部故障时在保护中所引起的不平衡电流；（差动保护最小动作电流整定值）；

3)躲过变压器差动保护二次回路CT断线时，在差动回路中引起的差电流的影响；

变压器防止涌流的方法防止涌流的方法：（1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。（2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的区别，要求间断角为60°-65°（3）利用二次谐波制动，制动比为：15％-20％（4）利用波形对称原理的差动继电器。

当变压器外部发生短路时，在差动保护的差流回路中会产生很大的不平衡电流，因此在差动保护的整定计算中，必须正确计及不平衡电流的大小。产生不平衡电流的原因主要有：稳态：由电流互感器的传变误差产生的不平衡电流；变压器各侧分接头变动引起的不平衡电流；各侧电流互感器二次电流不完全相等产生的不平衡电流；

暂态：由于短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁电流，使其铁芯保护，误差增大而引起的不平衡电流变压器空载合闸的励磁涌流，仅在变压器一侧有电流。变压器不平衡电流对差动保护的影响变压器其他保护

变压器零序保护二变压器的后备保护一

变压器中性点无放电间隙的多台并运分级

绝缘变压器的零序接地保护

三

变压器瓦斯保护四变压器后备保护变压器相间故障的后备保护－－复合电压闭锁过流保护

复合电压闭锁是由一个接于相间电压上的低电压继电器和接于负序电压上的负序电压继电器组成的电压闭锁元件。两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置既能启动。装设负序电压（非全相运行或单相接地故障时出现负序电压）继电器，在后备范围内发生不对称短路时，负序电压元件的灵敏度不受变压器接线方式的影响；低电压继电器，主要反应三相短路时的母线残压。主要组成低电压元件负序电压元件：按躲过正常运行时的最大不平衡电压计算；过流元件优点：在后备保护范围内发生不对称短路，有较高的灵敏度在变压器后发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器接线方式无关由于电压启动元件只接在变压器的一侧，故接线比较简单变压器的零序接地保护

（变压器中性点直接接地侧的零序接地保护）

零序：变压器零序方向过流保护在大电流接地系统中，防御变压器相邻元件（母线）接地时的零序电流保护，其方向是指向本侧母线。作用是作为内部接地故障的近后备；作为外部接地故障的远后备。保护一般设两个时限，较短时限跳母联或分段断路器，较长时限跳本侧断路器。

中性点无放电间隙的多台并运分级

绝缘变压器的零序接地保护

变压器中性点间隙接地保护采用零序电流继电器与零序电压继电器并联方式，带有0.5S限时。当系统发生接地故障时，在放电间隙放电时，有零序电流，则使设在放电间隙接地的一端专用