第2讲变压器保护原理.ppt

1、变压器保护原理,西南交通大学电气工程学院,2,差动保护 低压启动过电流保护 过负荷保护 非电量保护,主要内容,3,第1节 差动保护,一、基本原理 保护变压器内部、套管以及引出线上的多相短路，同时也可以保护单相层间短路和接地短路。,外部故障 流入继电器的电流,，继电器不动作。,内部故障 流入继电器的电流,，继电器动作。,4,二、相位问题 以Y11接线变压器为例，变压器副边电流超前原边电流30,（a）Y，d11接线示意图 （b）电流相量图,5,相位调整 原边接、副边Y接,6,三、电流平衡方程,Y/-11变压器,7,四、变压器差动保护的不平衡电流 （1） 变压器励磁电流产生的不平衡电流 变压器励磁支

2、路产生的励磁电流将全部流入差动继电器，形成不平衡电流。 在变压器正常运行或外部故障时，励磁电流一般不会超过额定电流的25，对差动保护的影响常常忽略不计。,8,（2） 变压器励磁涌流产生的不平衡电流 当变压器空载投入或外部故障切除后电压恢复时，变压器电压将从零或很小的数值突然上升到额定运行电压。在这个电压上升的暂态过程中，变压器铁芯可能饱和，从而产生很大的励磁涌流。励磁涌流最大可达到变压器额定电流的68倍，并在系统阻抗、变压器绕组和励磁阻抗的影响下缓慢衰减。,9,变压器空载合闸时，涌流的大小与合闸角和剩磁有关，合闸角等于0或180时，励磁涌流最大； 波形完全偏离时间轴一侧，并出现间断角，涌流越大

3、，间断角越小； 含有很大成分的非周期分量，间断角越小，非周期分量越大； 含有大量的高次谐波，以二次谐波为主，间断角越小，二次谐波含量越小。,a.单相变压器励磁涌流的特点,10,剩磁相同时，不同合闸角对励磁涌流的影响,11,=0时，剩磁对励磁涌流的影响,12,b.三相励磁涌流的特点 由于三相电压之间有120相位差，因此三相励磁涌流不会相同，任何情况下空载投入变压器，至少在两相中出现励磁涌流； 某相励磁涌流可能为对称性涌流（数值小，无非周期性分量），其它两相为非对称性涌流； 三相励磁涌流中至少有一相励磁涌流中的谐波含量较大。,13,式中， 为变压器分接头改变引起的相对误差，考虑到电压可以正负两个方

4、向调整，一般取调整范围的一半； 为最大外部故障电流。,(3) 变压器分接头调节产生的不平衡电流 改变分接头的位置时产生的最大不平衡电流为,14,（4） 电流互感器传变误差产生的不平衡电流 通常根据电流互感器的10误差曲线来选择保护用电流互感器的型号。电流互感器传变误差产生的最大不平衡电流用下式表示,故障电流中的非周期分量使不平衡电流增大，所以,式中， 为非周期分量系数，一般取1.52。,式中， 表示电流互感器的同型系数。当两侧电流互感器同型号时 取0.5，否则取1。,15,电流互感器饱和,a、电流互感器稳态饱和 运行经验表明，短路故障容易发生在电压峰值附近，95的短路故障是在电压峰值之前40之

5、内发生的。当电压为峰值时线路发生故障，则故障电流无偏移。此时，主要由稳态的故障电流引起的电流互感器饱和为稳态饱和。 发生稳态饱和的电流互感器一般选型存在问题。,16,17,b、电流互感器暂态饱和 在初始合闸或短路故障情况下，电流互感器一次电流有时会存在一个暂态分量，这个暂态分量往往持续数十到数百毫秒，在此过程中电流互感器的性能与稳态情况下有较大的不同。 由短路电流中的非周期分量和铁芯剩磁引起的电流互感器饱和称为暂态饱和。暂态饱和又可分为两种情况：一种是饱和磁通小于稳态周期分量磁通；另一种是饱和磁通大于周期分量磁通。,18,饱和磁通小于周期分量的暂态饱和波形,不考虑剩磁 考虑剩磁,19,饱和磁通

6、大于周期分量的暂态饱和波形,不考虑剩磁 考虑剩磁,20,五、差动电流和制动电流 以高压侧A相为例，B相和C相与之类似。,差动电流：,制动电流：,六、差动保护动作特性 差动速断,21,比率差动 比率差动判据：,二次谐波闭锁判据：,差电流中的二次谐波电流,差电流中的基波电流,二次谐波含量整定值（一般按15%20%整定）,22,差动保护整定,IDZ整定,由变压器正常运行时引入差动保护的不平衡电流决定。,接线系数,分接头调整误差：0.05,电流输入回路误差：一般取0.05，微机保护可取为0,最大负荷电流,电流互感器变比,非周期分量系数：1.5-2,互感器同型系数：1.0,23,ISD整定,按躲过变压器

7、合闸的最大励磁涌流整定。,最大励磁涌流,可靠系数：1.21.4,可按变压器额定电流的68倍估算。,24,K1整定,必须考虑电流互感器的性能和差动保护对流出电流的要求。,由两侧电流互感器的性能决定时,非周期分量系数：1.52.0,互感器同型系数：1.0,由差动保护对流出电流要求决定时,设 、 ，根据三段折线的动作方程有：,25,近似计算时，考虑 ，可得：,因此制动系数K1应满足：,26,I1整定,由于折线1经过原点，所以，一旦K1确定了，I1也就确定，即：,K2整定,按外部短路时差动保护不误动来进行整定。,考虑到在严重的外部短路故障情况下，电流互感器可能深度饱和， 应按电流互感器的误差曲线进行选

8、择：,，因此， 可以整定得较大。,27,I2整定,C,I2整定需要考虑两个因素，根据差动速断保护整定值确定图中C点的纵坐标，根据最大外部短路电流 确定C点的横坐标，有：,28,第2节 后备保护 一、低压启动过电流保护 电流按整定。 电压一般牵引网额定电压的60%70%整定。 （1）高压侧低压启动过电流保护原理框图,29,（2）相低压启动过电流保护原理框 （3）相低压启动过电流保护原理框图,30,二、反时限过负荷保护 一般反时限特性： 甚反时限特性： 极度反时限特性：,31,第3节 非电量保护,1. 瓦斯保护 变压器内部故障时，由于短路电流和电弧的作用使附近的绝缘物分解而产生气体，同时由于气体的上升会引起油流的变化，利用这个特点