08变压器保护课件.ppt

1、电力系统主设备保护,模块一 变压器保护,电力系：杨会贤,2020/8/12,3,模块一 变压器保护,内容一 变压器故障不正常运行及保护配置、气体保护 内容二 变压器的瓦斯保护 内容三 变压器差动保护 内容四 变压器相间短路的后备保护及过负荷保护 内容五变压器零序电流电压保护 内容六补充 1 变压器的过励磁保护及其他保护 内容七补充2 三绕组变压器保护的特点 内容八补充3 自耦变压器保护的特点 内容九 变压器微机保护的配置,2020/8/12,4,RCS-978系列变压器成套保护装置,RCS-978是南京南瑞继保电气有限公司研制的，基于双套主保护、双套后备保护配置原则的系列数字式变压器保护装置，

2、配置原则满足国电公司防止电力生产事故的二十五项重点要求。RCS-978系列数字式变压器保护装置有多种型号，可应用于500KV及以下电压等级的各种接线方式的各种变压器。,2020/8/12,5,PST1200系列数字变压器保护装置,PST1200系列数字变压器保护装置是以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护装置，适用于500KV、330KV、220KV、110KV、66KV等大型电力变压器。本系列保护装置基本配置设有完全相同的CPU插件，分别完成差动、高、中、低压侧后备保护等功能，均由软件实现。瓦斯保护由独立机箱实现。,2020/8/12,6,内容一 变压器故障不正常运行及 保

3、护配置,一、变压器的在系统中的地位 二、变压器的故障 三、变压器的不正常运行 四、变压器的保护配置,2020/8/12,7,2020/8/12,8,变压器,2020/8/12,9,一、变压器在系统中的地位,1作用：在电力系统五大环节中，升压和降压是必不可少的。 2变压器继电保护的重要性： 变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备。变压器发生故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，况且变压器本身也是昂贵设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。,特高压变电站的全景图,特高压变电站的全景图,特高压变电站的侧视图,2020/8/12,12,特高压变电站的侧视

4、图,2020/8/12,14,油箱内的故障和油箱外的故障。,油箱内部故障,油箱外部故障,二、变压器的故障,2020/8/12,15,三、变压器的不正常运行,变压器的不正常运行状态主要有： 由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压； 由于负荷超过额定容量引起的过负荷 由于漏油等原因而引起的油面降低。 大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障。,2020/8/12,16,四、变压器保护配置,1瓦斯保护（800KVA以上） （主保护）: 重瓦斯 轻瓦斯 当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保

5、护。,反映油箱内部故障和油面降低,2020/8/12,17,四、变压器保护配置,2差动保护（主保护） （故障） 反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。 对6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。 对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。,提出问题： 变压器保护如何配置？,2020/8

6、/12,18,四、变压器保护配置,2差动保护（主保护） （故障） 反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电 对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。 对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，100MVA及以下发电机与变压器组共用纵联差动保护；100MVA以上发电机。除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单独装设纵联差动保护。对200300MVA的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。,提出问题： 变压器保护如何配置？,2020/8/12,19,

7、四、变压器保护配置,3反应变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护的后备保护(故障)： 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、负序电流保护和阻抗保护 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、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。 负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及以上升压变压器。 当采用上述（2）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。,2020/8/12,20,四、变压器保护配置,4反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护：

8、（故障） 110kV及以上大接地电流系统变压器零 序保护外部接地短路引起的过流;内部接地短路的后备保护. 如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护; 作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。,2020/8/12,21,四、变压器保护配置,5反应变压器对称过负荷的过负荷保护。 （不正常运行） 对于400kVA及以上的变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。 对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。 在

9、无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。,2020/8/12,22,四、变压器保护配置,6反应变压器过励磁的过励磁保护。(不正常运行) 现代大型变压器的额定磁密近于饱和磁密，频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁，导致铁芯饱和，励磁电流剧增，铁芯温度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿命降低，最终造成变压器损坏。 高压侧为500kV的变压器宜装设过励磁保护。,2020/8/12,23,内容二 变压器的瓦斯保护,一、瓦斯保护的概念和作用 二、瓦斯保护装置动作的原因及处理,2020/8/12,24,变压器安装示意

10、图:,2020/8/12,25,一、瓦斯保护的概念和作用,1瓦斯保护基本原理 瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。 当油浸式变压器的内部发生故障(包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当严重故障时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障的上述特点，可以构成反

11、应于上述气体而动作的保护装置。,2020/8/12,26,一、瓦斯保护的概念和作用,1瓦斯保护 基本原理,2020/8/12,27,一、瓦斯保护的概念和作用,浮筒挡板式结构： 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）,2020/8/12,28,瓦斯保护的工作原理,原理： 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,2020/8/12,29,3瓦斯保护的原理接线 瓦斯保护的原理接

12、线如下图所示 ：,2020/8/12,30,瓦斯保护的原理接线如下图所示 ：,接线原理：上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口，使断路器跳闸。 KOM作用：当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧触点的抖动，此时为使断路器能可靠跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器KOM，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。 切换片XS作用：为防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸可利用切换片XS将跳闸回路切换到信号回路。,2020/8/12,31,瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅速

13、、灵敏性高、接线简单，但不能反应油箱外的引出线和套管上的故障。故不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护 。,瓦斯保护的评价:,2020/8/12,32,二、瓦斯保护装置动作的原因及处理,1瓦斯保护信号动作的主要原因 轻瓦斯动作的原因： 因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器。 因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下。 变压器故障产生少量气体。 变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快

14、，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。 气体继电器或二次回路故障。 以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。,2020/8/12,33,内容三 变压器差动保护,一、变压器差动保护的基本原理 二、变压器差动保护的特点 三、减小不平衡电流的措施 四、比率制动式差动保护原理,2020/8/12,34,内容三、电力变压器的纵联差动保护,1、 变压器纵差保护的基本原理,纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。,2020/8/12,35,一、变压器差动保护的基本原理,3变压器纵差动保护的原理接线图：,2020/8/12,36,外部短路时，流入差动继电器的电流为最大不平衡电流。

15、,正常运行时，由于型号、特性不同将产生不平衡电流。,2020/8/12,37,内部短路时，无论是单电源，还是双电源，保护都能正确测量到短路点电流。,2020/8/12,38,二、变压器差动保护的特点,（一）励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 （1）励磁涌流： 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定励磁电流的68倍，通常称为励磁涌流。,不平衡电流产生的原因一：,2020/8/12,39,（2）励磁涌流的特点：,励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 励

16、磁涌流的波形出现间断角。,2020/8/12,40,（3）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：,采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； 利用二次谐波制动原理构成的差动保护； 利用间断角原理构成的变压器差动保护； 采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。,2020/8/12,41,不平衡电流产生的原因二,（二）、变压器两侧绕组连接方式不同,变压器两侧电流相位不同 电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30，如下图所示，Y侧电流滞后侧电流30，若两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差30左右，从而产生很大的不平衡电流。,20

17、20/8/12,42,变压器差动保护,2020/8/12,43,减小不平衡电流的措施 ：,2、减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿 （1）采用适当的接线进行相位补偿法 （2）数值补偿 变压器星形侧电 流互感器变比: 变压器三角形侧 电流互感器变比: （3）软件校正 微机保护中采用软件进行相位校正。,2020/8/12,44,不平衡电流产生的原因三,1、由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。 【实例分析1】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析。在表1中，变压器型号SFL1-8000/35、变比、Y,d11接线。计算由于电流互感器的

18、实际变比与计算不等引起的不平衡电流。计算结果如表1。由表1可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生0.21A的不平衡电流。,（三）、电流互感器计算变比与实际变比不同,2020/8/12,45,表1 计算变压器额定运行时差动保护臂中的不平衡电流,2020/8/12,46,减小不平衡电流的措施：,2、减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿 （1）采用自耦变流器。 （2）利用BCH型差动继电器中的平衡线圈。 （3）在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。,2020/8/12,47,不平衡电流的补偿,2020/8/12,48

19、,稳态情况下的不平衡电流四 ：,（四）、变压器各侧电流互感器型号不同 1、由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。,2020/8/12,49,减小不平衡电流的措施：,2、由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流 在差动保护的整定计算中加以考虑。,同型号： K=0.5 不同型号： K=1,2020/8/12,50,稳态情况下的不平衡电流五 ：,（五）、变压器带负荷调节分接头 1、变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。整

20、定计算中，差动保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。当差动保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。,2020/8/12,51,减小不平衡电流的措施：,2、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 在变压器差动保护的整定计算中考虑。 在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流可由下式决定 :,2020/8/12,52,三、暂态情况下的不平衡电流,暂态过程中不平衡电流的特点： 暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。 暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次

21、侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。,2020/8/12,53,四、减小不平衡电流的措施,1、采用带小气隙的电流互感器 这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。 2、减小电流互感器的二次负荷 这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定电流为lA)等。,2020

22、/8/12,54,三、减小不平衡电流的措施,3、减小暂态过程中非周期分量电流的影响 （1）差动保护采用具有速饱和特性的中间变流器； （2）选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。,2020/8/12,55,6.3.5 纵差保护的整定计算 1. 纵差保护动作电流的整定原则 1) 躲过电流互感器二次回路断线时引起的差动电流 变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，此时引起保护误动。有的纵差保护采用断线识别的辅助措施，在互感器二次回路断线时将纵差保护闭锁。若没有断线识别措施，则纵差保护的动

23、作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电流，即: (6-8) 当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流，可靠系数一般取1.3。 。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,56,2) 躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流 (6-9) 式中10%电流互感器容许的最大相对误差； 电流互感器的同型系数，取为1； 由变压器带负荷调压所引起的相对误差，取电压调整范围的 ； 由所采用的互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同时，所引起的相对误差，初算时取0.05。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,57,3) 躲过变压器的最大励磁涌流 (6-10) 式中 可靠系数，取1.31.

24、5； 变压器的额定电流； 励磁涌流的最大倍数(即励磁涌流与变压器额定电流的 比值)，一般取48。 由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来减少它的影响，一种是通过鉴别励磁涌流和故障电流，出现励磁涌流时将纵差保护闭锁，这时在整定计算中就不必考虑励磁涌流的影响，即励磁涌流倍数为零；另一种是采用速饱和变流器减少励磁涌流产生的不平衡电流。采用加强型速饱和变流器的纵差保护(BCH2型)时，励磁涌流倍数取1。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,58,按上面三个条件计算纵差保护的动作电流，选取最大值作为保护的整定值。所有电流都是折算到电流互感器的二次值。对于Y，d11接线的三相

25、变压器，在计算故障电流和负荷电流时，要注意Y侧电流互感器的接线方式，通常在d侧计算较为方便。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,59,2. 纵差保护动灵敏系数的校验 灵敏系数按下式校验 (6-11) 式中， 为各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流，即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路时的最小短路电流。按要求，灵敏系数一般不小于2。当不能满足要求时，则需采用具有制动特性的差动继电器。 必须指出，即使灵敏系数校验能满足要求，但对变压器内部的匝间短路、轻微故障等，纵差保护往往不能迅速、灵敏地动作。运行经验表明，在此情况下，常常都是瓦斯保护先

26、动作，然后待故障进一步发展，纵差保护才动作。显然可见，纵差保护的整定值越大，则对变压器内部故障的反应能力越低。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,60,6.3.6 二次谐波制动的差动继电器 当变压器纵差保护的启动电流按式(6-9)、式(6-10)的原则整定时，为了能够可靠地躲过外部故障时的不平衡电流和励磁电流，同时又能提高变压器内部故障时的灵敏性，在变压器纵差保护中广泛采用具有比率制动和二次谐波制动的差动继电器，其主要组成部分和工作原理如下。 不论双绕组或三绕组电力变压器的励磁涌流中均含有较大成分的二次谐波分量，但在变压器内部故障或外部故障的短路电流中，二次谐波分量所占比例较小。因

27、此，可利用上述特点构成二次谐波制动的纵差保护，使之有效地躲过励磁涌流的影响。,6.3 变压器的纵差保护,2020/8/12,61,6.3 变压器的差动保护,变压器的差动保护 一、下面仅介绍几种变压器差动保护的动作原理和主要构成 1采用BCH-2型差动继电器构成的差动保护,2020/8/12,62,6.3 变压器的差动保护,2、BCH-2型差动继电器中各线圈的作用 a、差动线圈与电流互感器二次回路相连，产生差动磁通。 b、平衡线圈是补偿由于变压器两侧电流互感器计算变比与实际变比不同所产生的不平衡电流。 c、短路线圈的作用是加强继电器躲避磁涌流的能力。 d、二次线圈的作用是产生二次电势，使执行元件

28、励磁。,2020/8/12,63,6.3 变压器的差动保护,采用BCH-2型KD构成的双绕组变压器纵差动保护单相原理图如下：,2020/8/12,64,2 工作原理 如图6.6所示，为二次谐波制动的变压器纵差保护的一般性原理接线图。主要包括下面四个部分。 1) 比率制动回路 由TX1、BZ1、C1和R1组成。正常运行或外部故障时，流经TX1原边两个线圈的电流(和)同方向，在二次线圈上产生一个与之成正比的制动电压，且该电压数值较大，对执行回路起制动作用，故保护装置不会动作。当变压器内部故障时，两侧电流中总有一侧电流(和)要反向或消失，因此TX1原边电流减小，副边的感应电势相应减小，所以制动作用大

29、大减弱，保护装置将动作。图中C1为滤波电容，R1上的抽取电压即为制动电压，调节R1时可改变制动系数Kres的大小。,6.3 变压器的差动保护,2020/8/12,65,四、比率制动式差动保护原理,1、和差式比率制 动的动作判据：,2020/8/12,66,四、比率制动式差动保护原理,1、和差式比率制动式差动保护原理 差动电流： 制动电流： 差动保护动作的第一判据： 制动比率系数：,2020/8/12,67,四、比率制动式差动保护原理,1、和差式比率制动式差动保护原理 外部故障时，保护可靠地不动作。应满足如下判据： 差动保护动作的第二判据,2020/8/12,68,四、比率制动式差动保护原理,2

30、.比率制动特性的整定： （1）最小启动电流 （2）拐点制动电流I可选取 （3）最大制动系数K和制动特性斜率S 最大制动系数,2020/8/12,69,四、比率制动式差动保护原理,比率制动特性曲线如下图 比率制动系数的整定值D取0.30.5 比率制动特性的斜率S，由下图可知,当,， 则上式可得,即比率制动特性的折线BC过坐标原点，在任何制动电流下有相同的制动系数。,2020/8/12,70,四、比率制动式差动保护原理,3.励磁涌流闭锁原理 采用二次谐波制动原理。 在变压器励磁涌流中含有大量的二次谐波分量，一般约占基波分量的40以上。利用差电流中二次谐波所占的比率作为制动系数，可以鉴别变压器空载合

31、闸时的励磁涌流，从而防止变压器空载合闸时保护的误动。 在差动保护中差电流的二次谐波幅值用表示，差电流中二次谐波所占的比率可表示为如下式：,2020/8/12,71,四、比率制动式差动保护原理,4.励磁涌流闭锁原理即：二次谐波制动原理。 如选二次谐波制动系数为定值D3，那么只要大于定值D3，就可以认为是励磁涌流出现，保护不应动作。在值小于D3，同时满足比率差动其他判据时才允许保护动作。 比率差动保护的第三判据应满足下式 ： 二次谐波制动系数D3，有0.15、0.2、0.25三种系数可选 。,2020/8/12,72,四、比率制动式差动保护原理,5.差动速断保护 （1）采用差动速断保护的原因 一般

32、情况下比率制动原理的差动保护能作为电力变压器主保护，但是在严重内部故障时，短路电流很大的情况下，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，TA的二次侧基波电流为零，高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障，只有当暂态过程经一定时间TA退出暂态饱和比率制动原理的差动保护才动作，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。差动速断保护是差动电流过电流瞬时速动保护。,2020/8/12,73,五、比率制动式差动保护原理,（2）差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励

33、磁涌流来整定。,2020/8/12,74,5.变压器比率差动保护程序逻辑框图,2020/8/12,75,四、比率制动式差动保护原理,（2）变压器差动保护程序逻辑原理 在程序逻辑框图中D1=Id、D2=KrelId/Ibrk为比率制动系数整定值，D3为二次谐波制动系数整定值。可见比率差动保护动作的三个判据是“与”的关系(图中的与门Y2)，必须同时满足才能动作于跳闸。 而差动速断保护是作为比率差动保护的辅助保护。其定值为D4=Iact.s，在比率差动保护不能快速反映严重区内故障时，差动速断保护应无时延地快速出口跳闸。因此这两种保护是“或”的逻辑关系(上图中的或门H3)。 比率差动保护在TA二次回路

34、断线时会产生很大的差电流而误动作，所以必须经TA断线闭锁的否门再经与门Y3才能出口动作。当TA断线时 与门Y3被闭锁住，不能出口动作。,2020/8/12,76,内容四 变压器相间短路的后备 保护及过负荷保护,一、过电流保护 二、低电压启动过电流保护 三、复合电压起动过电流保护 四、负序过电流保护 五、过负荷保护,2020/8/12,77,一、过电流保护,1变压器过电流保护的单相原理接线如下图所示：,2020/8/12,78,一、过电流保护,2保护的起动电流按躲过变压器的最大负荷电流整定： 3、变压器的最大负荷电流的确定 （1）对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压器后的负荷电流。当各台变压器

35、的容量相同时，可按下式计算： （2）对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流:,2020/8/12,79,一、过电流保护,4保护的灵敏系数按下式校验： 要求： 作为近后备保护，取变压器低压侧母线为校验点，要求 K=1.52.0； 作为远后备保护，取相邻线路末端为校验点，要求K1.2。 5.保护的动作时限: 应比相邻元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限t。,2020/8/12,80,二、低电压启动过电流保护,1低电压启动的过电流保护原理接线如下图所示 :,2020/8/12,81,二、低电压启动过电流保护,1低电压启动的过电流保护工作原理： 保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器，

36、只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器经预定时间后，起动出口中间继电器动作与跳闸。,2020/8/12,82,二、低电压启动过电流保护,2低电压启动的过电流保护工作原理： 保护的启动元件包括电流继电器和低电压继电器，只要当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器经预定时间后，起动出口中间继电器动作与跳闸。,2020/8/12,83,二、低电压启动过电流保护,3低电压启动的过电流保护整定计算 （1）电流元件的起动电流按躲过变压器的额定电流整定： （2）低电压元件的起动电压应小于正常运行时最低工作电压，同时，外部故障切除后，电动机起动的过程中，它必须返回。根据运行经验，通常

37、用,2020/8/12,84,二、低电压启动过电流保护,4灵敏系数校验 （1）电流元件的灵敏系数校验 与过电流的校验相同。 （2）电压元件的灵敏系数按下式校验： 5、中间继电器KM的作用 为防止电压互感器二次回路断线后保护误动作。,2020/8/12,85,三、复合电压起动过电流保护,1复合电压启动的过电流保护的原理接线如下图所示：,2020/8/12,86,三、复合电压起动过电流保护,2、保护由三部分组成： 电流元件、电压元件（含负序电压继电器KVN和低电压继电器KV）、时间元件。,2020/8/12,87,三、复合电压起动过电流保护,3、装置动作情况如下： （1）当发生不对称短路时，故障相

38、电流继电器动作，同时负序电压继电器动作，其动断触点断开，致使低电压继电器KV失压，动断触点闭合，起动闭锁中间继电器KM。相电流继电器通过KM常开触点起动时间继电器KT，经整定延时起动信号和出口继电器，将变压器两侧断路器断开。 （2）当发生对称短路时，由于短路初始瞬间也会出现短时的负序电压，KVN也会动作，使KV失去电压。当负序电压消失后，KVN返回，动断触点闭合，此时加于KV线圈上的电压已是对称短路时的低电压，只要该电压小于低电压继电器的返回电压KV不致于返回，而且KV的返回电压是其起动电压的K（大于1）倍，因此，电压元件的灵敏度可提高K倍。复合电压启动的过流保护在对称短路和不对称短路时都有较

39、高的灵敏度。,提出问题： 复合电压起动过电流保护如何动作？,2020/8/12,88,三、复合电压起动过电流保护,4、负序电压继电器的起动电压整定 负序电压继电器的起动电压按躲开正常运行情况下负序电压滤过器输出的最大不平衡电压整定。根据运行经验，取 ： 5、复合电压启动的过电流保护的优点： (1)由于负序电压继电器的整定值较小，因此对于不对称短路，其灵敏系数较高。 (2)对于对称短路，电压元件的灵敏性可提高1.151.2倍。 (3)由于保护反应负序电压，因此对于变压器后的不对称短路，与变压器的接线方式无关。,2020/8/12,89,四、负序过电流保护,1变压器负序过电流保护的原理接线图：,2

40、020/8/12,90,四、负序过电流保护,2.保护装置组成 由电流继电器和负序电流滤过器Z以及一套低电压启动的过电流保护组成。 3.负序电流保护的起动电流按以下条件选择。 (1)躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流，其值一般为(0.10.2)(2)躲开线路一相断线时引起的负序电流。 (3)与相邻元件上的负序电流保护在灵敏度上配合。 为简化计算，可暂取,2020/8/12,91,五、过负荷保护,1、变压器的过负荷保护： 只用一个电流继电器，接于任一相电流中，经延时动作于信号。 2、过负荷保护的安装方式： (1) 对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。 (2) 对一侧无电源的三

41、绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。 (3) 对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设。 (4) 对于双绕组降压变压器，装于高压侧。 (5) 仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧绕组的容量相等，只装于电源侧；若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。 (6) 对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。,2020/8/12,92,五、过负荷保护,3、负荷保护的动作信号 均经过同一时间继电器作用于信号。 4、过负荷保护的动作电流整定 应按躲开变压器的额定电流整定，即 5、过负荷保护动作时限 应比变压器的后备保护动作时限大一个t。一般取510秒。,2020/8/12,93,

42、内容五变压器零序电流电压保护,一、中性点直接接地变压器的零序电流保护 二、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护,2020/8/12,94,变压器中性点的绝缘水平：,220kV及以上的大型变压器，高压绕组均为分级绝缘，但绝缘水平不尽相同； 500kV的变压器中性点绝缘水平为38kV； 220kV的的变压器中性点绝缘水平为110kV，其中性点可直接接地运行，也可在系统不失去接地点的情况下不接地运行。,2020/8/12,95,中性点直接接地变压器的零序电流保护,在中性点直接接地电网中，接地故障是常见的，对中性点直接接地电网中的变压器，在其高压侧装设接地（零序）保护，用来反应接地故障

43、，并作为变压器主保护的后备和相邻元件的接地故障后备保护。 规程规定，电压等级在110kv级以上的中性点直接接地系统变压器，应装设有接地保护，作为变压器中性点直接接地侧绕组、引出线上接地故障的今后备及相邻母线、出线接地故障的远后备。,2020/8/12,96,一、中性点直接接地变压器的零序电流保护,1.零序电流保护的配置,2020/8/12,97,一、中性点直接接地变压器的零序电流保护,（2）中性点直接接地运行变压器零序电流保护工作原理 零序电流保护I段作为变压器及母线的接地故障后备保护，其起动电流和延时t1应与相邻元件单相接地保护I段相配合，通常以较短延时t1=0.51.0S动作于母线解列；以

44、较长的延时t2=t1+t有选择地动作于断开变压器高压侧断路器。 零序电流保护II段作为引出线接地故障的后备保护，其动作电流和延时t3应与相邻元件接地后备段相配合。通常t3应比相邻元件零序保护后备段最大延时大一个t，以断开母联断路器或分段断路器，t4=t3+t动作于断开变压器高压侧断路器。,2020/8/12,98,一、中性点直接接地变压器的零序电流保护,2.零序电流保护的整定计算 （1）零序段起动电流按与相邻元件零序电流段配合整定，即： （2）零序电流段的动作时限为t1=0.51.0S t2=t1+t （3）零序电流段的起动电流按与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定，即： （4）零序电流段的

45、动作时限为t3=tmax+t t4=t3+t,2020/8/12,99,一、中性点直接接地变压器的零序电流保护,3.变压器高压侧断路器辅助接点QF作用 防止变压器与系统并列之前，在变压器高压侧发生单相接地而误将母线联络断路器断开。,2020/8/12,100,二、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护,（1)全绝缘变压器零序保护原理接线图。,2020/8/12,101,二、中性点可能接地或不接地运行时变压器的零序电流电压保护,（2)零序电压元件的动作电压整定 按躲过在部分接地的电网中发生接地短路时保护安装处可能出现的最大零序电压整定。 （3)保护的动作时限t5 t5=0.30.5

46、s 。,2020/8/12,102,2.分级绝缘变压器,（1)分级绝缘变压器零序保护原理接线图。,2020/8/12,103,（2)分级绝缘变压器零序保护组成 由零序电压保护、零序电流保护、间隙零序电流保护共同构成 （3)分级绝缘变压器零序保护原理 当系统发生一点接地，中性点接地运行的变压器由其零序电流保护动作于切除。若高压母线上已没有中性点接地运行的变压器，而故障仍然存在时，中性点电位将升高，发生过电压而导致放电间隙击穿，此时中性点不接地运行的变压器将由反应间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作于切除。如果中性点过电压值不足以使放电间隙击穿，则可由零序电压保护带0.30.5S的延时将中性点不接地

47、运行的变压器切除。,2.分级绝缘变压器,2020/8/12,104,（4)零序电压元件的起动电压的整定 应低于变压器中性点工频耐受电压 躲过电网存在中性情况下单相接地短路时的最大零序电压 一般 放电间隙零序电流保护的起动电流 击穿电流根据经验数据整定，一般一次值为100A。,2.分级绝缘变压器,2020/8/12,105,内容六 变压器的过励磁保护,变压器过励磁的产生和危害: 、所谓变压器过励磁，是指铁心中的磁感应强度超过额定磁感应强度，引起励磁电流剧增的这种异常工作情况。 变压器感应电势E的表达式为： E=4.44fNSB10-4 在不计绕组漏阻抗上的电压降时，电源电压的表达式为： UE=4

48、.44fNSB10-4,2020/8/12,106,内容六 变压器的过励磁保护,对于运行中的变压器：令 为常数 则感应强度为： 即感应强度与电压频率比成比例，电压升高或频率降低，都将引起其感应强度的升高。,过励磁倍数n为：,2020/8/12,107,内容六 变压器的过励磁保护,即：过励磁倍数等于电压标幺值与频率标幺值之比。当过励磁倍数越大时，变压器允许过励磁持续时间越短，即变压器的过励磁能力呈现反时限特性 。,2020/8/12,108,内容六 变压器的过励磁保护,、危害： （1）、使励磁过电流在绕组中产生的铜耗、主磁通在铁心中产生的铁耗增加。 （）、使漏磁通增加，导致靠近铁心的绕组导体、油

49、箱壁及其他金属构件的涡流损耗增大，引起局部过热 （3）、励磁电流的剧增还可能导致变压器纵差动保护误动作,2020/8/12,109,内容六 变压器的过励磁保护,要构成变压器过励磁保护，应检测的值，其原理框图如图8-34所示 则电容两端的电压为：,正确选择电路参数： 是 1并令,则上式可改写为：,2020/8/12,110,内容六 变压器的过励磁保护,可见： UC电压反应了变压器铁心的磁感应强度B获过励磁倍数n。 目前的变压器过励磁通常采用两段式定时限特性： 第一段过励磁倍数整定值比较高（1.21.4），以相应的较小延时（26s）动作与跳闸； 第二段过励磁倍数整定值比较低（1.11.2），以相应

50、的较大延时（120s）动作于发信。,2020/8/12,111,内容七 变压器的其他保护,一、零序差动保护 对于中性点直接接地系统的变压器发生接地故障时，若其常规纵差动保护的灵敏度不满足要求，可加装零序差动保护。 1、普通变压器 零序差动回路由变压器中性点侧零序电流互感器和星形侧零序电流互感器组成。 2、特殊情况 当同时装设纵差动保护和零序差动保护后电流互感器不够用时，可借助中间变流器。,2020/8/12,112,内容七 变压器的其他保护,3、优点 保护简单、可靠、动作电流与变压器调压分接头的调整无关，不平衡电流影响不大、反映接地故障的灵敏度较高。 4、缺点 所用电流互感器数目较多，二次接线

51、正确性的检验比较复杂。,2020/8/12,113,内容七 变压器的其他保护,二、负序功率方向保护 1、特点 当变压器发生不对称故障时，负序功率方向均为从变压器内部流出；当变压器外发生不对称故障时，则故障侧变压器负序功率方向为流进，其余为流出。 所以可以构成主保护也可构成后备保护。 2、注意 在变压器空载合闸时，由于三相励磁涌流不对称，将出现负序涌流为防止保护误动作，加装涌流闭锁元件。,2020/8/12,114,内容七 变压器的其他保护,三、温度保护 变压器油的温度越高，劣化速度就越快，使用寿命就越短，因此必须对运行中的变压器上层油温进行检视。（正常温度6080度，不宜超过85度，不得超过9

52、5度）。 测温装置: 带电触点的压力式温度计和遥测温度计。,2020/8/12,115,内容七 变压器的其他保护,四、变压器压力释放阀动作保护 对于变压器温度和油箱内压力升高级冷却系统故障，应装设相应的保护动作于信号或跳闸。,2020/8/12,116,内容八 三绕组变压器保护的特点,一、三绕组变压器纵差动保护的特点 通过比较变压器三侧的电流大小及相位构成。 三绕组变压器纵差动保护原理接线图。,2020/8/12,117,内容八 三绕组变压器保护的特点,三绕组变压器纵差动保护原理： 在变压器正常运行或区外故障时，流过保护的电流为不平衡电流，保护不动作。 在变压器区内短路时，流过保护的电流为故障

53、点短路电流，保护瞬时动作于跳开三侧断路器。,2020/8/12,118,三绕组变压器纵差动保护的特点：,1选择三侧差动电流互感器的变比时，应按三侧中最大额定容量统一算的变压器各侧电流来选择，不能按各侧的额定容量来确定。 2区外短路时，短路点侧的电流互感器要流过各侧短路电流之和。其互感器铁心的饱和程度加重，励磁特性与其他两侧的差别加剧，故不平衡电流比双绕组的大。 三绕组变压器通常采用带制动特性的纵差动保护（制动线圈的接入原则与双绕组变压器相同）。 3当采用差动继电器的平衡线圈补偿电流互感器计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流影响时，为保证任意两侧之间的平衡，须将差动继电器的两个线圈，分别接在电

54、流较小的两侧。,2020/8/12,119,二、三绕组变压器相间短路后备保护的特点,后备保护选用的形式余绕组的相同但动作结果不同： 作为变压器本身后备时，保护动作于跳开变压器三侧的断路器； 作为相邻原价后备时，保护动作于只跳开变压器故障点侧的断路器，使另两侧继续运行。,2020/8/12,120,（一）单侧电源三绕组变压器,应设置两套后备保护： 一套在负荷侧，作为本侧相邻元件的后备保护，动作结果是跳开本侧断路器动作时间为t2（于本侧相邻元件的后备保护按阶梯原则整定）。 另一套装在电源侧，具有两个动作时限，分别作为变压器另一负荷侧及本身的后备，以较短的时限t3动作于跳开变压器该负荷侧的断路器，短

55、延时t3应与t2及该负荷侧相邻元件的后备保护按阶梯原则整定，保护以较长的延时t1动作于跳开变压器三侧的断路器 t1 t2 t,2020/8/12,121,（二）多侧电源的三绕组变压器,1三侧均装设有本侧相邻元件的后备保护，每套保护的动作时间与本侧相邻元件的后备保护按阶梯原则整定，动作结果为只跳开本侧断路器，对于反方向故障时会误动的保护，加装方向元件，动作方向由变压器指向本侧母线。 2在变压器电源侧装设一套变压器本身故障的后备，其动作时间比三侧保护最大的时限打一个时间级差 t ，在保护动作后跳开变压器三侧断路器。 3多侧电源三绕组变压器相间后备保护的配置还可以在三侧仍装设，但电源侧的都带方向元件

56、，动作方向由母线指向变压器，保护带两个动作时限，较小的延时动作与跳开变压器相邻侧断路器，较大的延时跳开变压器三侧断路器。,2020/8/12,122,三绕组变压器过负荷保护的特点,1双绕组变压器，只需装于其一次侧即可 2三绕组变压器，过负荷保护的安装位置与各侧是否有电源等有关： 三绕组升压变压器，当一侧无电源时，过负荷保护应装设在低压主电源侧和无电测；当三侧都有电源时，则各侧都应该装设。 单侧电源三绕组降压变压器，如三侧绕组容量相同，装在电源侧；若三侧绕组容量不同，则装在电源侧和容量较小侧；对于两侧电源的三绕组降压变压器或联络变压器装于三侧。 过负荷保护，经过同一个延时元件动作与发信号。,20

57、20/8/12,123,第九节 自耦变压器保护的特点,一、零序电流保护 安装位置与普通变压器不同 自耦变压器的零序电流保护应分别接在变压器高、中亚测点六互感器组成的零序电流滤过器上，不能接在中性点回路的电流互感器二次侧，并且为防止误动，保护须带方向元件。,2020/8/12,124,自耦变压器保护,二、 零序差动保护 利用高、中压侧及公共绕组上的零序电流滤过器构成差动回路，即流过保护的电流为三侧零序电流的向量和。 当自耦变压器高压侧内部发生单相接地故障时，零序电流分布如同8-42所示，则流过保护的电流为： 保护动作,2020/8/12,125,自耦变压器保护,三、 过负荷保护 与容量比及其运行

58、方式有关 对于高压侧同时与中压侧交换功率和低压侧同时与高、中压侧交换功率的运行方式，应在其高、低压侧装设过负荷保护。 对于中压侧同时与高、低压侧交换功率的运行方式，则应在其高、低压侧及公共绕组上个紫装设过负荷保护。,2020/8/12,126,小结：,1电力系统中广泛采用三绕组变压器，但三绕组变压器比双绕组变压器多了一个中压绕组，故其保护的配置 和构成原则与双绕组变压器有一定差别。 2自耦变压器具有造价低、损耗小、便于运输和安装、极限制造容量大集经济效益高等优点，因此，在电力系统特别在超高压大容量电力系统中得到广泛应用。但由于其本身的结构和运行特点决定了自耦变压器的保护具有其自身的特点。,2020/8/12,127,第九节