变压器的继电保护

变压器的继电保护前言

电力变压器是电力系统的重要电气设备，在发电、输电、变电、配电环节中起到了提高电压以便于远程输送电能和降低电压给负荷供电的作用，被称为是变电站的心脏。目录CATALOG变压器运行状态变压器保护配置讨论小结010203变压器运行状态01变压器的运行状态正常运行状态外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起的过负荷、油面降低或油温升高等。不正常运行状态（1）内部故障：绕组相间短路、单相绕组经外壳接地，单相绕组匝间短路等。（2）外部故障：绝缘套管及引出线上发生的相间短路和接地故障故障状态变压器保护配置02变压器保护配置变压器保护的配置要求能够灵敏地检测出变压器内部故障并实现快速切除，同时要求具备躲越变压器外部故障的能力。纵联差动保护瓦斯保护反应相见短路故障的后备保护反应外部接地故障的后备保护过负荷保护过励磁保护（用于超大型变压器）其他非电量保护主要保护类型变压器主保护1、变压器差动保护KTA1KTA2

变压器差动保护是基于基尔霍夫电流定律，反应被保护元件的流入电流和流出电流之差，可以正确区分区内外故障，并无延时切除保护区内各种短路故障。原理：：流入差动继电器电流：相应侧电流互感器二次电流在理想状态下，正常运行时。当，可认为保护范围内发生故障。1、变压器差动保护应用于我们变电站内，差动保护用的电流取自变压器各侧的开关CT所测电流。110kV站内应用：：110kV母线内桥开关CT二次电流：进线侧开关CT二次电流：变压器10kV侧开关CT二次电流保护范围：理想状态下，若这三个开关CT所包围的区域内发生故障，就会大于0，所以保护范围为红框内。110kVⅠ母110kVⅡ母10kVⅠ母1、变压器差动保护由于现实变压器运行并非理想状态，所以差动继电器中会流过不平衡电流。产生不平衡电流的原因1、由于改变变压器调压分接头产生的不平衡电流。2、由于实际的电流互感器变比和计算时变比不同产生的不平衡电流。3、由于变压器各侧电流互感器型号不同（电流互感器励磁特性不一致）产生的不平衡电流。4、励磁涌流（重要）特点123励磁涌流含有大量非周期分量励磁涌流含大量谐波，以二次谐波为主（短路电流含量少）励磁涌流波形偏于时间轴一侧，且有间断角（短路电流波形连续）变压器差动保护—励磁涌流产生原因：​变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复，会使变压器中磁场叠加而产生数值很大的励磁涌流，并且励磁涌流只能流过变压器的一侧，所以反应到二次侧会产生一个较大的不平衡电流。如果要通过整定差动保护动作电流>励磁涌流，必将使得保护灵敏度大大降低，所以需要通过判断去躲过励磁涌流变压器差动保护—励磁涌流措施123差流回路中加入具有速饱和特性的中间变压器（减小非周期分量）通过二次谐波判别励磁涌流通过间断角判别励磁涌流特点123励磁涌流含有大量非周期分量励磁涌流含大量谐波，以二次谐波为主（短路电流含量少）励磁涌流波形偏于时间轴一侧，且有间断角（短路电流波形连续）1、变压器差动保护—比率制动ABC动作区最小动作电流最小制动电流外部故障最大不平衡电流制动区动作电流制动电流制动电流整定：对于双绕组变压器，当外部故障时，I1和I2的电流大小相等，取平均后制动电流就相当于其中一个电流，也就是外部故障时的穿越电流。比率制动就是动作电流随着制动电流（外部故障穿越电流）的增大而增大，这样就能更有效的保证外部故障时，保护不动作。1、变压器差动保护—比率制动1、变压器差动保护—差动速断差动速断设置原因

变压器差动保护中，防止励磁涌流误动，常配有二次谐波制动元件，但当差动保护区内发生严重短路故障，电流互感器饱和使其二次电流畸变而含有大量谐波分量，会使差动保护误判为励磁涌流，所以需要加装差动速断保护。整定原则

差动速断保护只反应差流中的工频分量，不考虑谐波影响，整定按躲过最大励磁涌流和外部短路最大不平衡电流。一般为额定电流的4~10倍。2、瓦斯保护设置原因1

差动保护不能够反应绕组匝数很少的匝间短路，油面降低等，因此存在一定的保护死区，而瓦斯保护不能反应油箱外短路故障，所以差动保护和瓦斯保护共同构成变压器的主保护。保护原理2

气体继电器是构成瓦斯保护的重要元件，瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体和油流流动速度而动作的保护。瓦斯保护轻瓦斯保护：动作于信号重瓦斯保护：动作于跳开变压器各侧开关3、变压器相间短路的后备保护

为了反映变压器外部相间短路故障引起的过电流，同时作为变压器主保护的近后备保护和相邻母线或线路的远后备保护，其本身动作带有动作时限。穿过变压器电流超过整定值即启动保护，延时跳开变压器各侧开关。1过电流保护当外部短路时，电流元件检测的过电流和电压元件检测到的低电压满足整定条件，即启动保护。2低电压启动的过电流保护在低电压启动的过电流保护中加入判断负序电压的过电压继电器，当保护元件检测到过电流与负序过电压或低电压时，启动保护。实现方式3复合电压启动的过电流保护（重点，在降压变压器中最常用）3Z测量过流（高后备用）备用测量、计量过流（低后备用）差动差动微机线路保护110kV备自投测量计量2#主变差动备自投1#主变差动测量计量过流（零序过流)过流（零序过流)110kV母线10kV母线1#主变套管CT复合电压启动的过电流保护—高、低后备高后备用低后备用

我们变电站中的变压器高后备和低后备保护主要就是设置了复合电压启动的过电流保护。

保护范围低后备保护：作为10kV母线的主保护以及下一级（馈线）的后备保护（复压条件仅判断本侧电压）。高后备保护：作为主变差动保护和低后备保护的后备保护。4、变压器接地短路故障的后备保护

变压器高压侧中性点直接接地系统，一般要求在变压器高压侧装设接地保护，作为变压器高压侧绕组和相邻元件接地故障保护的后备保护。01中性点直接接地运行的变压器的接地保护

中性点直接接地运行的变压器应装设零序电流保护作为变压器接地的后备保护，零序电流一般取自变压器中性点引线上的零序电流互感器。时限设置较短时限断开母联或母分开关较长时限断开变压器各侧开关4、变压器接地短路故障的后备保护02中性点可能接地或不接地的变压器接地保护

当变电站有两台及以上的变压器并列运行，为了尽量保持零序电流网络的阻抗和零序电流的分布不变，从而保证零序保护的灵敏度，并且限制短路电流水平，通常仅将一部分变压器中性点接地运行，另一部分中