电路及磁路-6-1 电力变压器的故障异常及保护配置的相关知识点

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2、瓦斯继电器结构
3、瓦斯继电器结构及工作情况
• 正常运行：开口杯向上倾斜，干簧接点打开 • 内部轻微故障：气体聚集在上部，使开口杯向 下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气 体容积定值：250-300立方厘米） • 内部严重故障：产生大量气体，推动档板运动， 重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断 开变压器两侧断路器（定值：油流速度1.1米/ 秒) • 漏油使油面降低：上开口杯转动，轻瓦斯动作 也发出信号。
6-1 电力变压器的故障异常及保护配置 一、变压器常见故障、不正常运行及
保护配置
二、变压器主保护 三、变压器后备保护 四、过负荷保护及接地保护
五、三绕组变压器过电流保护
一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置
1、变压器常见故障、不正常运行状态
• 内部故障：绕组相间短路、匝间短路、 单相接地短路。 • 外部故障：绝缘套管及引出线各种相间短 路、单相接地短路。 • 变压器不正常运行状态：过负荷、油箱 漏油造成的油面降低、表面油温过高、外 部短路引起的过电流、电压降低或频率升 高引起的变压器过励磁。
I lmax n IN n 1
（N台变压器并列运行， 突然切除一台时所出现 的过负荷）
I lmax K ss I N
（降压变压器考虑自起动 时的最大电流）
② 低电压启动的过电流保护
• 测量元件：电流继电器和低电压继电器 • 特点：灵敏度高于一般的过电流保护。 • 出口逻辑关系：两个测量元件都动作，保 护才动作跳闸
保护配置
二、变压器主保护 三、变压器后备保护 四、过负荷保护及接地保护
五、三绕组变压器过电流保护 六、其他——微机保护、辅助保护等
•作用：反应变压器油箱内的各种故障以及 油面降低
•测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：发出信号；跳开变压器各侧断 路器；对于发变组接线，保护动作于全停、 启动快速切换装置。
1、瓦斯保护原理及构成
反应变压器 瓦斯保护的主 油箱内部故障 要元件是瓦斯 产生的气体而 继电器，它安 动作 ,主要由瓦 装在变压器的 斯继电器构成 , 油箱和油枕之 轻瓦斯动作于 间的连接管道 信号 中 . ,重瓦斯 动作于跳闸.
t1
1QF
母线解列 （跳QF）
二、整定计算：
1）动作电流的整定：
零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保 护动作电流配合整定。
I 0oper K sui K b I 0oper L
2）动作时限的整定：动作时限与相邻元件 零序电流后备保护的时限配合整定。 Ksui——配合系数，取1.1；
t1 tmax t Kb——零序电流分支系数，其值为在最大运行 方式下，相邻元件零序电流后备保护的保护范 t2 t1 t 围末端发生单相接地短路时，流过保护的零序 电流与流过相邻元件零序电流之比。
3）动作电压的整定：
零序电压元件3U0的动作电压，应低于变压器中性 点工频耐受电压。
KA
I
KS
KCO
TA
K1
TC 2
2QF
K2
三、变压器相间短路的后备保护
1、作用：作为变压器相间短路的近后备 保护 ，一般情况下，还作为下一相邻 元件的远后备保护。 2、出口方式：保护延时动作于跳闸。
3、后备保护的种类：
① ② ③ ④
变压器的过电流保护； 低电压起动的过电流保护； 复合电压起动的过电流保护 ； 负序电流和单相低电压起动的过电流保护。
一、中性点有放电间隙的分级绝缘变 若高压母线上已没有中性点接地运行的 压器零序保护的原理框图： 变压器时，中性点将发生过电压导致放
电间隙击穿，此时中性点不接地运行变 压器将由反应间隙放电电流的零序电流 QF 保护瞬时动作与切除。
1QF
T
H
TA1
3U 0
F
t 0
1
Байду номын сангаас
解列、灭磁
QS
TA2
3I 0
（跳1QF） 当系统发生接地短路时， 中性点接地运行变压器由 如果中性点过电压不足 其零序电流保护动作于切 3I 0 以使放电间隙击穿，则 除 可由零序电压保护经延 t时 2 t切除。

灵敏度校验：
按后备保护范围末端发生短路故障 进行校验。
K sen

I kmin I oper
(2)
1.3 ~ 1.5(1.2)
分子是故障时流过保护的最 小短路电流。
K sen

U oper U kmax
(3)
1.3 ~ 1.5(1.2)
分母是故障时流过保护的 最大残余线电压。
③ 复合电压启动的过电流保护
五、三绕组变压器过电流保护特点
K1
1QF
• 1、单侧电源的三绕组变压器， 过流保护宜装于电源侧及主 负荷侧。
2QF
K
K2
3QF
K3
• 2、多侧电源的三绕组变压器， 过流保护装于各侧并且在保 护动作时间最小侧加装一套 方向过电流保护。
6-1 电力变压器的故障异常及保护配置的相关知识点
一、变压器常见故障、不正常运行及
t
t
① 变压器过电流保护
• 应用范围：容量较小变压器 • 接线：与线路过电流保护类似 • 问题：应用在大容量变压器上时，该 保护灵敏度很难满足要求
过电流保护原理接线
1QF
TC1
TA I
KT
信号
KA
t
KS
KCO
2QF
TC 2
电流继电器动作电流整定原则
躲过变压器可能出现的最大 负荷电流。
K rel Ioper K I lmax res
2、变压器的保护配置
油箱内故障
（1） 常见故 障：
变压器绕组及引 出线相间短路 变压器绕组及出线 相间短路 变压器绕组及出线接 地短路
瓦斯保护
主 纵差动保护或 保 电流速断保护 护
过电流保护 零序保护 过负荷保护
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（2）不正常运行：
过负荷
过励磁
二、变压器主保护——瓦斯保护
基本原理：它是反应油箱内部所产生的气体 或油流而动作。
负序电流继电器动作电流整定原则
躲过变压器正常运行时负序电流滤过 器输出的最大不平衡电流 。
I
2oper
(0.1 ~ 0.2)I N
K sen

I 2min I 2oper
1.25
四、变压器的过负荷保护及接地保护
1、过负荷保护： • 测量元件：电流继电器 • 出口方式：发出过负荷信号 • 特点：变压器过负荷电流大多数情况下三 相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。 即只用一个电流继电器接于任一相电流之 中，动作时经延时作用于信号。
• 对称短路的测量元件：低电压继电器和过 电流继电器 • 不对称短路的测量元件：负序电压继电器 和过电流继电器 • 特点：不对称短路时，电压元件灵敏度高 于低电压启动的过电流保护
负序电压继 电器
U a Ub Uc

负序电压继电器整定原则：
躲过正常运行时负序电压滤过器 出现的最大不平衡电压。
U
2oper
KA
t
各电流保护原理示意框图 KA 过电流保护：当电流继电器动作时， ﹠
保护经延时跳闸
t
KA 低电压起动的过电流保护： 负序电流和单相低电压起动的过电流保护： ﹠ 当电流继电器和低电压继电器 当电流继电器和低电压继电器动作时或 动作时，保护经延时跳闸 1 负序电流继电器动作时，保护经延时跳闸
复合电压起动的过电流保护： KA 1 1 ﹠ 当电流继电器和低电压继电器动作时 或电流继电器和负序电压继电器动作时， KA2 保护经延时跳闸
U 0oper
3Krel U w 1.8nTv
中性点工频 耐受电压
动作电压还应躲过电网存在接地中性点情况 下单相接地短路时的最大零序电压。
U 0oper
2U K0 (2 )n TV
短路故障前 母线上最大运 行相电压
Z 0 / Z 1
附：零序电流元件3I0的动作电流根据 间隙击穿电流的经验数据整定，一般一 次值为100A。时间元件T的延时，一般 取0.5s。
(0.06 ~ 0.07 ) U N
K sen

U 2min U 2oper
1.2
④ 负序电流和单相式低电压启动的过电
流保护
• 对称短路的测量元件：单相低电压继电器 和过电流继电器 • 不对称短路的测量元件：负序电流继电器 • 特点：不对称短路时，电流元件灵敏度高 于低电压启动的或复合电压启动的过电流 保护
瓦斯保护原理接线
至 延 时 信 号
信号继电器
信 号
出口中间 继电器
KCO
KS
XB
KG
R
Rb
由变压器其
连片
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瓦斯继电 器
他保护来 上页
瓦斯保护直流回路展开图
二、变压器主保护——纵差动保护
二、变压器主保护——电流速断保护
电 整定原则： 电流速断保护的特点： 1QFK2短路时流过保护的最大短路电流。 流 1 、应用范围：容量较小的变压器，且其过电流保 1 ）躲过外部 速 护动作时间大于 0.5 秒。 2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。 TC 1 断 2、作用：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主 信号 灵敏度校验 : 保 保护。 护 在保护安装处 K1点发生两相金属性短路进行校验 3、保护区：一般只能延伸到低压绕组的一部分。 单 相 原 理 接 线
整定原则： 1）过负荷保护的动作电流应躲过变压器 额定电流。 2）过负荷保护的动作时限，应比过电流 保护的最大时限增加一个时限阶差△t。
——中性点可能接地或不接地的分级绝缘变压器的接地保护
2、 变压器的接地保护
• 零序电流保护：当变压器中性点接地时作为接 地保护，以短时限跳母联，长时限跳变压器两 侧断路器 • 间隙零序过流保护：当变压器中性点不接地时 作为接地保护 • 零序过电压保护：做间隙零序过流保护的辅助 保护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。
U a Ub Uc

动作值的整定原则
• 电流继电器： 躲变压器正常运行时的额定电流。
• 低电压继电器整定原则： 低于正常运行情况下母线上可能出现最低 工作电压，同时继电器在外部短路故障切 除后电动机自起动的过程中必须返回。根 据经验：
K rel Ioper K I N res
U
oper
(0.5 ~ 0.6) U N
瓦斯保护原理接线上页下页返brkskcoxbkgr号信号信时延至他保护来由变压器其瓦斯继电器器出口中间继电器信号继电器连片瓦斯保护直流回路展开图二变压器主保护纵差动保护kaiks1tctaqf1信号qf22tckco1k电流速断保护单相原理接线2k二变压器主保护电流速断保护整定原则
6.变压器、母线故障异常及保护配置