电力系统继电保护 (1)

8.5 变压器的电流和电压保护
变压器相间短路的后备保护，既是变压 器主保护的后备保护，又可作为相邻母线或 线路的后备保护。 一、相间短路的过电流保护
1、使用条件 过电流保护宜用于降压变压器。
2、安装地点：电源侧。
3、保护的整定计算
动作电流：
I act
K rel K re
I L.max
最大负荷电流 I L.max 确定：
上触点接通，发出报警 信号； 下触点接通，使断路器 跳闸，同时发出跳闸信 号。
3、气体继电器的安装 安装在油箱与油枕
之间的连接管道上。
为什么变压器是斜着的？ 为了不妨碍气体的流通，变压器安装时 应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有 1％～1.5％的升高坡度，通往继电器的连接 管具有2％～4％的升高坡度。
中性点有两种运行方式的变压器，需要装设： 零序过电流保护─用于中性点接地运行方式；零序 过电压保护─用于中性点不接地运行方式。
原则：对于分级绝缘变压器应先切除中性点不接 地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压 器；对于全绝缘变压器应先切除中性点接地运行 的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。
三、瓦斯保护的原理接线图
至延时电路
信号
四、对瓦斯保护的评价：
➢主要优点：
动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应 油箱内部发生的各种故障。
➢主要缺点：
不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生 的故障。
因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与 纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏 地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故 障。
5变压器带负荷调整分接 头
4.变压器纵差动保护的整定计算原则
⑴纵差动保护起动电流的整定原则
①躲开变压器的最大负荷电流
Iset K I rel L.max
K rel
I L.max
可靠系数，取1.3 最大负荷电流
为了避免由于电流互感器二次回路断线时可 能引起的差动保护误动作。
G
II
II 2
III
Ir II2
第8章 电力变压器的继电保护
8.1 电力变压器的故障类型及其保护 变压器的内部故障可分为油箱内故障 和油箱外故障两类。
内部：绕组的相间短路、匝间短路、 接地短路，以及铁芯烧毁等。
外部故障：套管和引出线上发生的 相间短路和接地短路。
不正常的运行状态：外部相间短路、接地短路 引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其 额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面 降低，以及过电压、过励磁等。
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。
(2)对一侧无电源的三绕组升压变压器，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 的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不 等，则装于电源侧及容量较小侧。
（6）其他保护
高压侧电压为500KV及以上的变压器，因频率降低 和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设 变压器过励磁保护。对变压器温度和油箱内压力升 高，以及冷却系统故障，应装设相应的保护装置。
8.2 电力变压器的瓦斯保护
一、瓦斯保护：反应变压器油箱内部气体量的多少 和油流速度而动作的保护，保护变压器油箱内各种 短路故障，特别是对绕组的相间短路和匝间短路。 并且是变压器铁芯烧损的唯一保护方式。
（4）接地短路的零序保护
作用：零序保护用于反应变压器高压侧 （或中压侧），以及外部元件的接地短 路。
变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流 保护；变压器中性点可能接地或不接地运行时， 应装设零序电流、电压保护。
（5）过负荷保护
400KVA以上的变压器，当数台并列运行或 单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装 设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相， 延时动作于发信号。
信号 跳QF1 跳QF2
△
保护定值 Iact .0 Kc Kb Iact .0.L
式中：Kc ——配合系数，取1.1～1.2； Kb ——零序电流分支系数； Iact.0.L ──引出线零序电流保护后备
段的动作电流。
2、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护
△ △
△
变电站部分变压器中性点接地运行时 ：
0.1
电流互感器容许的最大相对误差；
K np
非周期分量系数；
K st
电流互感器的同型系数，取为1；
③躲开变压器最大励磁涌流
Iset Krel K I N
K rel
可靠系数，取1.3～1.5；
K
励磁涌流的最大倍数；
IN
变压器额定电流；
⑵纵差动保护灵敏系数的校验
K sen
I k . min .r I set.r
+ +
KM
_
信号
++
跳 2QF 跳 1QF
KT KS KCO
+
U2> U KVU
U2过 滤器
KVN
2、保护的整定计算
动作值
电流元件：
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
I act
K rel K re
I L.max
低电压元件： U act 0.7U N.T
火电厂升压变压器： U act (0.5 ~ 0.6)U N.T
负序电压元件： U 2.act (0.06 ~ 0.12)U N.T
(6)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧 均应装设。
8.6 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
I act K I rel k 2.max
（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流
Iact (3 ~ 5)ITN
选择其中的较大者作为保护的动作值
灵敏系数：
K I I sen.min
(2) k1. m in
act
要求 K sen.min 大于等于2。
8.4 电力变压器的纵联差动保护
1.构成变压器纵差保护的基本原则: Ir>0
➢ 对于并列运行的变压器：
I L.max
m m 1
I N.T
➢ 对于降压变压器：
I L.max K ss I N .T
保护灵敏度
K sen
I k.m in I act
（要求大于）1.2
保护原理接线图
信号
二、复合电压起动的过电流保护
1、保护原理接线图
2QF
T TA
+
I I I
1QF
a
b
~
c
电压回路 断线信号
灵敏度：
电流元件：
K sen
I k .min I ac t
（要求大于1.2）
低电压元件：
K sen
U act U k .max
（要求大于1.2）
负序电压元件： Ksen
U (2) k .min U 2.act
（要求大于1.2）
三、负序电流及单相式低压起动的过电流保护
对于大容量的发电机变压器组，由于额 定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵 敏度的要求，可采用负序电流保护。负序电 流元件和反应对称短路故障的单相式低压过 电流保护组成。
（1）瓦斯保护
800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的 车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。瓦斯保 护可反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降 低，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路 器，轻瓦斯保护动作于发出信号。
（2）纵差保护或电流速断保护
6300KVA及以上并列运行的变压器， 10000KVA及以上单独运行的变压器， 发电厂厂用工作变压器和工业企业中 6300KVA及以上重要的变压器，应装设 纵差保护。
10000KVA及以下的电力变压器，应装 设电流速断保护。对于2000KVA以上 的变压器，当电流速断保护灵敏度不 能满足要求时，也应装设纵差保护。
纵差保护或电流速断保护：反应电力 变压器绕组、套管及引出线发生的短路 故障。
（3）相间短路的后备保护
作用：反应外部相间短路引起的变压器 过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护 的后备保护，其动作时限按阶梯形原则 来整定。
由于短路点电弧的作用，将使变压器油和其他绝缘 材料分解，产生气体。气体从油箱经连通管流向油 枕，利用气体的数量及流速构成瓦斯保护。
二、构成和工作原理 1、气体继电器的结构
1—罩；2—顶针；3—气塞； 4—永久磁铁；5—开口杯； 6—重捶；7—探针；8—开口销； 9—弹簧；10—挡板； 11—永久磁铁；12—螺杆； 13—干簧触点（重）； 14—调节杆； 15—干簧触点（轻）； 16—套管；17—排气口
8.3 变压器的电流速断保护
对于容量较小的变压器，当灵敏系数满足 要求时，可在电源侧装设电流速断保护， 它与瓦斯保护配合，以反应变压器绕组及 变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。
一、变压器电流速断保护原理接线图
信号
二、电流速断保护的整定计算：
（１）按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护 的最大短路电流整定：
两侧电流互感器的变比关系:
nTA2 nTA1
nT
2.变压器纵差保护的特点
（不平衡电流产生的原因和消除方法）
不平衡电流的产生原因
减轻和消除方法
1励磁涌流的影响
a.速饱和变流器；
b.波形鉴别；
2变压器两侧电流相位不 c.二次谐波制动;