变压器保护培训

变压器保护
2008-08 南京磐能-技术中心
变压器常识
变压器额定参数：
• • • • • • • 额定电压 U1N/U2N 额定频率 50 Hz 额定容量 SN 额定电流 I1N/I2N 绕组的接线组别 电压调整方式和范围 阻抗电压、空载电流、空载损耗、绝缘水平
变压器常识
• 额定电压 U1N/U2N：
变压器差动保护
纵联差动保护的整定 ：
• 躲变压器空投及故障切除后电压恢复时的励磁 涌流 躲变压器外部故障时在差动保护中引起的最大 不平衡电流 躲差动保护二次电流回路断线时，在差动回路 中引起的差电流（带CT断线闭锁的比率差动整 定时不用考虑该项）
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变压器保护装置介绍
变压器保护装置： • 微机变压器差动保护装置（DMP320） • 微机变压器后备保护（DMP323、DMP324、 DMP325） • 非电量保护装置和断路器操作装置
变压器差动保护
不平衡电流产生的原因：
• 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 由于变压器常常采用Y,D11的接线方式，因此， 其两侧电流的相位差30度。此时如果两侧的电流 互感器仍然采用Y/Y接线方式，则二次电流由于 相位不同，会形成一个差流。
变压器差动保护
不平衡电流产生的原因： • 由于计算变比与实际变比不同而产生的不 平衡电流
变压器差动保护
变压器各侧CT： • 变压器差动保护所用的电流互感器一般装设在断 路器的母线侧以增大差动保护的保护范围。差动 保护所用电流互感器的二次侧应采取保护接地， 当二次回路的Y型接线的零点接地时，△型接线 侧的任何一相都不允许再接地，即电流互感器的 二次侧只允许一点接地。 • 要求各侧CT靠近母线侧为同名端；高、低压侧保 护CT“反极性”接入差动保护单元在正常运行和 外部故障时同相相角差180°
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
比率差动保护： 二次谐波闭锁判据： • 判断有无二次谐波的先决条件：看有谐波相差 流是否大于该相比率差动动作值，如小于即使 有二次谐波分量，也等同于该相无二次谐波。 • 实际采到的二次谐波值与该相差流的比值是否 大于二次谐波系数（I2cd/ Icd > K2），如果大 于就制动比率差动；当I2cd/ Icd< K2时不制动比 率差动。
变压器常识
• 额定电流 I1N/I2N：
额定容量除以各绕组的额定电压所计算出来的线 电流值。单位用A或kA。
• 绕组的接线组别：
五种标准连接组： ①Y，yn0；②Y，d11，③YN，d11；④YN，y0， ⑤Y、y0。 常用的连接组别： ①Y，yn0；②Y，d11 ③ Y，d1
变压器常识
• 电压调整方式和范围:
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
比率差动保护： 二次谐波闭锁判据：
• 二次谐波制动判据 二次谐波制动采用单相二次谐波制动三相比率差 动保护的原理，但是如果只有一相有二次谐波， 且三相差动电流均越过定值，则差动保护动作。 （主要考虑对于变压器中性点接地系统中，在空 投变压器时如有一相单相接地时保护仍能可靠动 作）• Y，d1来自接Eab滞后EAB 30
电力变压器的故障类型
• 内部故障
内部故障指的是变压器油箱内绕组之间发生的相 间短路、一相绕组间发生的匝间短路、绕组与铁 芯或引出线与外壳发生的单相接地短路。变压器 发生内部故障时，短路电流产生的高温电弧不仅 烧坏绕组绝缘和铁芯，而且使绝缘材料和变压器 油受热分解产生大量气体，导致变压器外壳局部 变形、破坏甚至引起爆炸。因此，当变压器发生 内部故障时，必须立即切除变压器。
• 开入量
可以接入非电量信号事件 、遥信。
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
• 开出量
差动保护动作需要跳各侧，所以 会同时启动四个继电器。
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
保护逻辑： • 差动速断 • 比率差动 • 非电量保护 • 差流告警 • 过负荷告警 • 过流启动风冷 • 过载闭锁有载调压 • 冷却全停
由于两侧的电流互感器都是根据产品目录选取标 准的变比，而变压器的变比也是一定的，因此， 三者的关系很难满足Nl/Nh=NB的要求，此时差动 回路中将有电流流过。在我们的微机保护中通过 整定的不平衡系数来调整计算变比与实际变比的 不同。
变压器差动保护
不平衡电流产生的原因：
• 由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流 • 由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
• 差动保护CT相位角检查
变压器投运后观察高、低压侧的相角，由于高低 压侧CT靠近各自母线侧为同名端，CT反极性接 入差动保护装置，高、低压侧单相相角相差 180°
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
常见的CT相序错误：
• 一次电缆A、C相序反或CT接线A、C相序接反。A、C 相序接反时，A、B、C三相从正序分量变为负序分量， 产生负序电流，此时CT断线闭锁比率差动功能失效，并 且保护动作时故障相相别错误。 变压器安装时方向错误引起高压侧A、C相序反，在高压 侧CT接线A、C相序未调整，并且低压侧按调整相序和 极性，即便凑出正常的相角，差流也比较小，看似正常， 其实进入差动计算的电流变成“Y/Δ-1”方式， Icda=IhA+Ilb, Icdb=IhB+Ilc, Icdc=IhC+Ila,不适用原差动 装置差流是按“Y/Δ-11”接线方式的计算，在负荷不平衡 或外部非三相短路时，差动保护误动
电力变压器的故障类型
• 外部故障
外部故障指的是油箱外部引出线之间发生的各种 相间短路、引出线因绝缘闪落或破碎而通过油箱 外壳发生的单相接地短路。
电力变压器的不正常运行状态
• 变压器不正常运行状态主要指过负荷、油 箱漏油造成的油面降低和外部短路引起的 过电流、对于大容量变压器因其铁芯额定 工作磁通密度与饱和磁通密度比较接近， 当系统电压过高或系统频率降低时，容易 引起的过励磁。
变压器差动保护
不平衡电流产生的原因：
• 由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流 正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的3 ％~5％，对保护无影响；而当变压器空载投入 或外部故障切除电压恢复时，励磁电流可达额 定电流的6~8倍，对差动保护带来极为不利的影 响。
励磁涌流的特点
• 励磁涌流并非正弦波，而是成尖顶状波形， 且波形不连续，相邻两个波形间出现间断; 励磁涌流过程中产生很多高次谐波，谐波 分量中以二次为主。
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变压器保护的配置
• 作为变压器外部相间短路和内部短路的后 备保护的过电流保护（或带有复合电压起 动的过电流保护或负序电流保护） 中性点直接接地系统中外部接地短路的变 压器零序过流保护（一般为110KV及以上 电压等级） 大型变压器的过励磁保护及过电压保护
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变压器保护的配置
• 相间短路的阻抗保护（对于升压变压器和 系统联络变压器在复合电压启动的过流保 护或负序电流保护不能满足灵敏度和选择 性时采用） 变压器过负荷保护（反应容量在0.4MVA 及以上变压器的对称过负荷）
变压器保护的配置
• 反应内部故障和油面降低的瓦斯保护，它 反应于油箱内部所产生的气体或油流而动 作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯 保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。 反应变压器绕组和引出线的相间短路、中 性点直接接地系统中系统侧绕组和引出线 的单相接地短路及绕组闸间短路的纵联比 率差动保护或电流速断保护
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
• • • • 模拟量 开入量 开出量 保护逻辑
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
• 模拟量： 接线时注意极性，相序。 差流是分相计算的，等于单相各侧 电流的矢量和。 Icd=Iha+Ima+Ila。 其中Icd、Iha、Ima、Ila都是矢量。
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
比率差动保护： CT断线判断方法： • 判据1：I2>0.1+0.15*MAX{Ia,Ib,Ic}其中，I2为断 线侧负序电流；MAX{Ia,Ib,Ic}为断线侧最大相电 流。（500E装置之前的300型、400型、500型装 置负序电流判据为大于0.2A），并且断线侧负序 电流是非断线侧负序电流的2倍以上。 • 判据2：MAX｛I2（高），I2（中），I2（低）｝ ＞2*MIN｛I2（高），I2（中），I2（低）｝ • 判据3：断相侧的三相电流绝对值之和小于非断相 侧的三相电流绝对值之和。
有载调压变压器、无励磁调压变压器、无分接变 压器
• 阻抗电压、空载电流、空载损耗、绝缘水 平
常见变压器接线组别介绍
• Y，y0连接方式
初级、次级相电势同相位， 次级侧线电势Eab与初级 侧线电势EAB同相位。
常见变压器接线组别介绍
• Y，d11连接
Eab滞后EAB 330
常见变压器接线组别介绍
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
比率差动保护：
Igd1为拐电电流1，建议整定为0.5Ie，Ie为变 压 器额定电流 Igd2为拐电电流2，建议整定为3Ie Kb1为比率制动特性斜率1 Kb2为比率制动特性斜率2，建议整定为1 K2为二次谐波制动系数 I2cd为差动电流的二次谐波分量
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
保护逻辑：
差动速断 当任一相差动电流大于差流速断定值时，瞬时动 作于出口继电器。该保护可在变压器内部发生严 重故障时快速切除故障变压器。
微机变压器差动保护装置 （DMP320）
比率差动保护：
该保护采用分相式，即A、B、C任一相保护动作 出口，以下判据均以一相为例。当公式（1）、 （2）同时成立时比率差动元件保护动作。
变压器差动保护
减小不平衡电流的方法： • 各侧用的电流互感器尽量选用同型号、同样特性的产 品 • 当通过外部短路电流时，差动保护回路的二次负荷要 能满足10％的误差要求 • 变压器差动保护的二次回路中，两侧电流的相位必须 基本一致，不能出现相位差。 • 减小电流互感器的二次负荷。减小电缆的电阻，采用 弱电控制用的电流互感器等。 • 采用带小气隙的电流互感器。这种互感器的铁心剩磁 较小，较好的暂态特性。 • 减小由于电流互感器实用变比不理想而引起的不平衡 电流