变压器相间短路后备保护33页PPT
后备保护及过负荷保护
后备保护及过负荷保护一、变压器相间短路的后备保护变压器相间短路的后备保护，反应变压器区外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。
作为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备和远后备两种情况校验。
根据变压器容量及短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护、阻抗保护等。
1、过电流保护变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同，装设在变压器电源侧，由电流元件和时间元件构成，保护动作后切除变压器。
电流元件的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。
2．低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护由电流元件、电压元件、时间元件等构成，变压器低电压起动的过电流保护原理框图如图4-9所示。
电流元件接在变压器电源侧电流互感器TA二次侧，分别反应三相电流增大时动作；电压元件接在降压变压器低压侧母线电压互感器TV二次侧线电压，分别反应三相线电压降低时动作。
当同时有电流元件和电压元件动作时，经过与门Y起动时间电路T1，延日跳开变压器两侧断路器1QP和2QF。
低电压起动的过电流保护，是在定时限过电流保护的基础上增加了低电压起动条件。
由于采用了低电压元件，可以保证最大负荷时保护不动作，电流元件动作电流整定可以按照躲过变压器额定电流，显然数值比定时限过电流保护的动作电流小，因此提高了保护的灵敏度。
低电压元件动作电压整定，按照躲过正常运行母线可能出现的最低工作电压，并在外部故障切除后电动机自起动过程中必须返回。
需要指出的是，如果一次主接线采用母线分段接线，作为变压器相间短路的后备保护，应该带有两段时限，以较短时限跳开分段断路器，缩小故障影响范围；以较长时限跳开变压器各侧断路器。
3.复合电压起动的过电流保护如果将图4-9所示保护的三个低电压元件，改为负序电压元件和单个低电压元件，可构成复合电压起动的过电流保护。
《变压器的保护》PPT课件
路器跳闸或发出信号的一种自动装置。
继电保护装置的基本任务
(1) 自动、迅速、有选择性地将故障元件从电力系统中 切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故 障部分迅速恢复正常运行。
• 即内部故障时发出跳闸命令。 (2) 反应电气元件的不正常运行状态，根据运行维护的 具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能 力， 发出警报信号、减负荷或延时跳闸。 即不正常工作时发出告警信号。
反应由于对称性过负荷引起的过电流 6、过励磁保护：
用于大容量的变压器，反应变压器过励磁，且动作于信 号或跳开变压器。（频率下降引起的）
四、变压器的主保护
主保护:反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护 后备保护：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保 护来完成。
1、瓦斯保护：
（1）原理：当油箱内发生故障时，由于故障点电弧的作 用，变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体，利用这种 气体实现的保护称为瓦斯保护。
。。
1IL1H
I3
形成环流比较接线
CJ
a：LH变比的选择：
分别按变压器两侧额定电流选择：
2IL2H
。。
I4
Ij
n1lh= Ie。A/5
n2lh= Ie。B/5
即使变压器正常运行时：IJ= I3-I4=0
b：工作原理：
正常运行或外部故障时：IJ= I3-I4≐Ibp（有Ibp存在） 内部故障时：IJ= I3-I4≠0 CJ起动，保护动作，跳闸。
过负荷；外部短路引起的过电流；中性点过电压；油 面降低；过励磁等。
三、保护方式
1、瓦斯保护：用来反应油箱内部各种短路及油面降低 分类：轻瓦斯保护作用于信号；重瓦斯保护作用于跳开变
变压器后备保护分析与动作跳闸处理原则.ppt
检查主变及 母线无问题
合上主变跳闸侧 开关,对失压母线
充电
充电正常 恢复各正常 出线供电
母线故障 无法隔离
双母线接线,可将出线倒至另一正常 母线供电；
不能倒出的,出线转移负荷
后备保护动作跳闸处理
后备保护动作跳闸处理 1、线路故障保护拒动
检查保护动作情况：发现一线保护动作，开关未动 作；检查站用电情况：备用站用电已自动投入。 按规定拉开母线上各线路（包括电容器）开关 拉开一线开关及两侧刀闸
后备保护动作跳闸处理
后备保护动作跳闸处理 3、无其他保护动作
检查无其它保护动作、现场检查设备无异常。 不能确定越级跳闸线路。 按规定拉开母线上各线路（包括电容器）开关
合上开关，对母线试送电
母线送电正常后，逐条试送各线路 试送中发现电流冲击，或保护动作跳闸，隔离该试 送线路，恢复其它无故障线路供电
检查分析故障原因
接地
零序电流保护、零序电压保护
短路
后备保护动作跳闸处理
高低后备保护范围
高后备保护自高压侧CT以下的 部分，作为主变差动保护的后 备保护，同时也是中压侧及低 压侧的总的后备保护；
中后备保护作为中压侧出线的 后备保护；低后备同中后备。
高后备分有带方向和不带方向 两种情况。不带方向的保护范 围是：各侧母线及出线，包括 主变本体，带方向的是指向母 线（或指向主变）。
检查该母线无故障现象，对其充电 正常后，恢复该母线上无故障线路的供电 检查分析断路器拒跳的原因
后备保护动作跳闸处理
后备保护动作跳闸处理 2、母线故障主保护拒动
检查保护动作情况：无其它保护动作; 检查站用电情况：备用站用电已自动投入。 按规定拉开母线上各线路（包括电容器）开关 现场检查母线连接设备所变有异常现象 拉开所变SO1刀闸，隔离故障点 检查无其它异常，依次恢复母线及出线送电 检查分析主保护未动作原因
变压器主保护与后备保护知识
变压器是连续运行的静止设备，运行比较可靠，故障机会较少。
但由于绝大部分变压器安装在户外，并且受到运行时承受负荷的影响以及电力系统短路故障的影响，在运行过程中不可避免的出现各类故障和异常情况。
1、变压器的常见故障和异常变压器的故障可分为内部故障和外部故障。
内部故障指的是箱壳内部发生的故障，有绕组的相间短路故障、一相绕组的匝间短路故障、绕组与铁芯间的短路故障、绕组的断线故障等。
外部故障指的是变压器外部引出线间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障。
变压器发生故障危害很大。
特别是发生内部故障时，短路电流所产生的高温电弧不仅会烧坏变压器绕组的绝缘和铁芯，而且会使变压器油受热分解产生大量气体，引起变压器外壳变形甚至爆炸。
因此变压器故障时必须将其切除。
变压器的异常情况主要有过负荷、油面降低、外部短路引起的过电流，运行中的变压器油温过高、绕组温度过高、变压器压力过高、以及冷却系统故障等。
当变压器处于异常运行状态时，应给出告警信号。
2、变压器保护的配置短路故障的主保护：主要有纵差保护、重瓦斯保护等。
短路故障的后备保护：主要有复合电压闭锁过流保护、零序（方向）过流保护、低阻抗保护等。
异常运行保护：主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。
3、非电量保护利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器保护称为非电量保护。
主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、油位保护及冷却器全停保护。
非电量保护根据现场需要动作于跳闸或发信。
（1）瓦斯保护当变压器内部发生故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器内部会产生大量气体，同时变压器油流速度加快，利用气体和油流来实现的保护称为瓦斯保护。
轻瓦斯保护：当变压器内部发生轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起部分油膨胀，油内气体形成气泡进入气体继电器，轻瓦斯保护动作，发出轻瓦斯信号。
重瓦斯保护：当变压器油箱内发生严重故障时，故障电流较大，电弧使变压器油大量分解，产生大量气体和油流，冲击档板使重瓦斯继保护动作，发出重瓦斯信号并出口跳闸，切除变压器。
变压器差动保护ppt课件
nT
判据： Id IH IL Iset
nTAL
Id
I set K I rel unbmax
I·L
·IL'
11
2.2.2 变压器差动保护的不平衡电流
一、稳态运行条件下的不平衡电流
正常运行或故障后已达稳态，差动电流 中只有工频分量；忽略变压器的励磁电流 (2～5%)
12
1. 三相电力变压器保护的接线 (1) Y/Y-12接线双绕组三相变压器
I&d I&H' I&L'
I·H
·IH'
nTAH
正常运行或外部故障时，应使
Id 0
Id
nT
IH IL
Id
nTAL
I·L
·IL'
IH IL nTAH nTAL
TA变比选取原则
nTAL nTAH
nT
10
2.2.1 变压器纵差动保护的基本原理
I·H
·IH'
nTAH
内部故障时：
Id Ik
Id
解决办法： 选择两侧同相位的电流量构成差动回
路。
15
1. 三相电力变压器保护的接线
(2) Y/Δ-11接线两绕组三相变压 器
Y
IA2
IC2 IA2
IA2
30 IA2 IB2
IC2 IC2
IB2 IC2
IB2 IB2
IA2
IA2 IB2
IB2
IB2 IC2
IC2
IC2 IA2
16
1. 三相电力变压器保护的接线 (2) Y/Δ-11接线两绕组三相变压器
2电力变压器保护
1
2.1 变变压压器器的保故护—障—类主型要和内不容 正常 工作状态
《变压器保护》PPT课件
2021/3/8
21
思考题
1、变压器有哪几种故障类型和不正常工作状态？ 2、什么是变压器保护的电量保护和非电量保护？ 3、500kV变压器一般有哪些特殊保护？
（1）过励磁保护是用来防止变压器突然甩负荷或因励磁系统因引起 过电压造成磁通密度剧增，引起铁芯及其他金属部分过热。
（2）500kV、220kV低阻抗保护。当变压器绕组和引出线发生相间短 路时作为差动保护的后备保护。
正常运行时投入，PT失压时，不停用
变压器220kV侧中性点不接地时，投入间隙保护 ，当一台主变运行时，停用间隙保护
正常运行时投入，PT失压时，停用110kV侧复压 方向过流Ⅰ段保护压板
正常运行时投入，PT失压时，不停用（负荷超过 50%时，申请停用），应立即处理PT失压
正常运容量为10 000kVA 及以下的变压器。对2000kVA以上的变压 器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要 求时，也应装设纵差动保护。
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3、外部相间短路和接地短路时的后备保护
变压器的相间短路后备保护通常采用过电流 保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动 的过电流保护以及负序过电流保护等 [ 也有采用 阻抗保护（500kV特殊保护）作为后备保护的情 况]。
正常运行时投入
14 10kVⅡ段速断过流
正常运行时投入
15 差动、间隙及后备跳201开关Ⅰ 正常运行时投入
16 差动、间隙及后备跳201开关Ⅱ 正常运行时投入
17 差动、间隙及后备跳101开关、 正常运行时投入
跳014开关
18 重瓦斯保护：（功能压板） 变压器送电及正常运行时投入压板
19 瓦斯保护跳201开关Ⅰ、跳201开 正常运行时投入。当变压器加油、更换桂胶等，按
变压器内部故障演示幻灯片
U set U k.min
要求 Ksen 1.25
27
3.复合电压起动的过电流保护 I
4 U2>
U< 5
电压回路 跳闸回路
6
U2过滤器
a b c ▪低电压继电器 U< ：大于整定值不动作触点断开，小于整定值动作触点闭合。
▪过电压继电器 U> ：大于整定值动作触点断开，小于整定值不动作触点闭合。
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油箱内故障
1. 变压器内部故障 油箱外部故障
▪油箱内故障：绕组的相间短路、接地短路、 匝间短路、铁心烧损等.
▪油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短
路和接地短路
油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会 烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产 生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果
1
2. 变压器不正常运行状态主要包括：
I&1
n TA1
I&1
nT U1忽/U略2 变压器的损 Ｉ-Ｉ 耗，正常运行和区外故
nT
障时有:
I&2
nT
.
I1
n TA 2
I& 2
I
&
' 2
I&1 I&2'
则差动电流可表示为：
I&r
I&2 nTA2
I&1 nTA1
低压侧
nT I&1 I&2 (1 nTA1nT ) I&1
nTA2
nTA2 nTA1
I2
I3
Ｕ<
Ｕ<
Ｕ<
a bc
～
③当某路电压回路断线，中间继电器触点闭合，
变压器相间短路后备保护
4、三绕组变压器后备保护的配置原则
信号
跳QF1 跳QF2 跳QF3 信号
跳QF3 信号
跳QF2
5、变压器的过负荷保护
过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电 流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延 时动作于信号。 过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变 压器各侧绕组可能过负荷情况来选择： (1)对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。
（1）分级绝缘变压器
由其他变压器零序保护来 至其他变压器零序保护
信号 跳QF1 跳QF2
△
来自高压侧母线电压互感器
（2）全绝缘变压器
信号 跳QF1 跳QF2
△
信号
6.7 电力变压器微机保护 1、特点 变压器微机保护在硬件上与线路微机保护相 类同，因保护上的特殊要求，软件上较常规高 压设备保护在使用方便、性能稳定、灵敏度和 可靠性等各方面都具有明显突出的特性。微机 保护还解决了变压器空投内部故障，因健全相 涌流制动而拒绝动作的问题，使保护的可靠性 提高了一大步。多CPU微机保护的采用，使得 变压器的后备保护按侧独立配置并与变压器主 保护、人机接口管理相互独立运行，改善了保 护运行和维护条件也提高了保护的可靠性。
过负荷保护动作电流
I op
K rel IN K re
6.6 电力变压器接地保护 电力系统中，接地故障常常是故障的主要 形式，因此，大电流接地系统中的变压器，一 般要求在变压器上装设接地（零序）保护。作 为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接 地短路的后备保护。
1、中性点直接接地变压器的零序保护
A3
)
B3
I B max(I B1、I
I C max(I C1、I
、I
)
电气变压器相间短路的后备保护(共 36张PPT)
常用的后备保护主要有：
• 过电流保护 • 低电压启动的过电流保护 • 复合电压启动的方向过电流保护 • 负序过电流保护及阻抗保护
一、过电流保护
1.起动电流的整定 电流元件的起动电流按躲过变压器可 能出现的最大负荷电流整定
Iop
Krel Ilmax Kre
为 1.2～1.3 为 0.85
2．分级绝缘且中性点不装设放电间隙的 变压器
（1）动作要求：先切除中性点不接地运行的 变压器，后切除中性点接地运行的变压器。
（2）保护配置：两段式零பைடு நூலகம்过电流保护和零 序电流闭锁的零序电压保护。 零序过电流保护用于中性点直接接地运 行方式；零序电流闭锁的零序过电压保护用 于中性点不接地运行方式。
3．分级绝缘且中性点装设放电间隙变压 器的接地保护
35KV 侧取1.5 ~ 2 。
2. 动作时限的整定 动作时限按阶梯形原则整定。 3. 灵敏度 K 校验
s
I k min Ks I op
要求 K ≥1.2。
s
二、低电压起动的过电流保护
采用低电压起动可以提高电流元 件的灵敏度 低电压起动的构成: 电流元件、低电压元件、时间元件。
变 压 器 保 护 装 置
K
K
rel
re
Il max 计算时应作以下考虑：
1） 对于并列运行的变压器，应考虑一台变压器突然切除时， 所出现的过负荷。
n I t .n 按下式计算： I l max＝ n 1
2）对于降压变压器应考虑低压侧电动机自启动的影响。
Ilmax＝Kss It.n
： 6～10KV 侧取1.5 ~ 2.5 ， K ss 为自起动系数，
指向220KV侧母线
（采用开关CT）
变压器相间短路的后备保护
单侧电源的三绕组变压器：只装设两套过 电流保护。一套装在电源侧，另一套装在 负荷侧（如图中的Ⅲ侧）。 图6-22：三绕组变压器过流保护配置说明
母线Ⅰ 电源侧的过电流保护作为变压器主保护和母 线Ⅱ保护的后备。采用两个时间元件：比较 小的时限tⅠ跳开断路器QF2，以较大的时限 tT=tⅠ+△t跳开QF1、QF2和QF3。对于tⅠ， 若tⅠ<tⅢ，在母线Ⅲ故障时，仍会无选择性地 跳开QF2，因此应该与：
, tIII ) t tI max(tII
多侧电源的三绕组变压器 设图中Ⅱ侧也带有电源，这时应该在三侧分别装设过电流保 护。主电源侧的过电流保护兼作变压器主保护的后备，其它 各侧过电流保护仅作为本侧母线保护的后备。主电源一般指 升压变压器的低压侧、降压变压器的高压侧、联络变压器的 大电源侧。假设Ⅰ侧为主电源。 母线Ⅰ Ⅰ侧过电流保护增设一个方向指向母线 的方向元件，并设置两个动作时限，短 时限取tⅠ=t’Ⅰ+△t，长时限取：
I l .max
n I n (6 53) n—并列运行变压器的可能最少台数； In—每台变压器的额定电流。 n 1
对于降压变压器：应考虑电动机自起动时的最大电流。
Il .max Kss Il.max (6 54)
I’l.max—正常工作的最大负荷电流（一般为额定电流）； Kss—综合负荷的自起动系数。对于110kV的降压变电所，低压6-10kV侧 取1.5~2.5；中压35kV侧取1.5~2。
（2）按躲过电动机自起动时的电压整定 当低压继电器由变压器低压侧互感器供电时： U set (0.5 ~ 0.6)Un (6 57) 当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时： Uset 0.7Un (6 58)