电力变压器保护及其整定计算
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补偿方法为：
变压器
Y △
电流互感器
△ Y
备注
两种三角形 接法必须相 同
（3）由两侧电流互感器变比的计算值与 标准值不同引起起的不平衡电流
可以在电流互感器二次回路接入自耦电流 互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感 器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈来 进行补偿，消除不平衡电流。
但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可 供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流 整定时躲过。
(Wcd Wph1 ) I 2 (Wcd Wph2 ) I 2
（4）各侧电流互感器型号和特性不同引 起的不平衡电流
当变压器两侧电流互感器的型号和特性不 同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其 特性也不会完全相同)。 因此尽可能选择同型号或相近型号的电流 互感器，并在动作电流整定时躲过。
（5）由于变压器分接头改变引起的不平 衡电流
变压器在运行时，往往采用改变分接头位置 (即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头 的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二 次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。
通过提高保护动作电流躲过。按“0”分接头整 定，考虑5%的变动。
结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完 全消除是不可能的，但采取措施，减小其影响， 用以提高差动保护灵敏度是可能的。
低电压继电器动作电压：
U op 0.7U N T
负序电压继电器动作电压：
U op 2 (0.06 0.12 )U N T 灵敏度校验不作要求
如大型变压器仍不满足要求，可采用负序 电流保护反应不对称短路。
变压器的过负荷保护
过负荷一般情况下都是对称的，因此只装 一相，延时动作于预告信号
最大负荷电流的计算：
（1）并列运行的m台变压器
I Lmax
m 1 I N T m
（2）降压变压器
I Lmax K st I N T
K st ——电动机自启动系数，
35kV取1.5～2， 6～10 kV取1.5～2.5。 2。动作时限整定：时限阶梯原则
t上 t下max t
（2）对称短路时，因短路瞬间存在非周期分量，出现
负序，继电器4，5，6相继动作，同时继电器1，2，3动 作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两 侧断路器。
（3）当YH断线时，继电器4，5均动作，但1，2，3不
动作，不会误动。
3。整定计算
动作电流：
I op1
K rel I N T K re
缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口 处短路，必须与过电流保护配合使用。
过电流保护
过电流保护既可作本级变压器的近后备保 护，又可 作下级线路的远后备保护。
1。动作电流整定
动作电流：躲过最大负荷电流
I op1
K rel
K re
K rel I Lmax K re
——可靠系数 ，DL取1.2～1.3， ——返回系数 ，DL取0.85。
电力变压器保护及其整定计算
本节主要内容
一、常见故障类型、不正常工wk.baidu.com状态及其保护 方式 二、变压器的电流和电压保护
三、变压器的瓦斯保护 四、变压器的差动保护
一、 常见故障类型、不正常工作 状态及其保护方式 常见故障类型★ 不正常工作状态 相应的保护方式 二、变压器的电流和电压保护 电流速断保护 过电流保护★ 复合电压启动的过电流保护★ ★ 变压器的过负荷保护
BCH-2差动继电器的结构原理
B柱面积是 A、C柱面积 的两倍。 1-1′ 2-2′ 3-3′4-4′
Wd 14
28
42
56
Wcd 5，6，8，10，13，20 W 7 d W ph1 0，1，2，3
W ph 2 0，1，2，3
4，8，12，16
14
21
28
Wd 2Wd
(1) 速饱和变流器工作原理
变压器差动保护中不平衡 电流产生原因及抑制措施
（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电 流。
在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢 复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。 励磁涌流有如下特点：
①含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的 一侧。 ②含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。 ③波形之间出现间断角。
注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间继 电器KM，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的， 油流的速度不恒定(即不稳定)，且断路器跳闸有它 的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可 靠。出口中间继电器KM 采用“自保持”回路。
接 线
纵联差动保护的工作原理
变压器纵联差动保护 是反应变压器原副边两 侧电流差值的一种快速 动作的保护装置。 保护区在变压器一、 二次侧所装电流互感器 之间。
工作原理：
作用：抑制励磁涌流产生的不平衡电流
缺点：当内部短路时，会因短路电流非周期分量 的存在，动作有一定延时。
(2) 短路线圈工作原理
工作原理：正常或内部短路时，铁心未饱和， 短路线圈不起作用；外部短路或有励磁涌流 时，铁心饱和A柱比B柱严重，因此对主磁通 起削弱作用，防止误动作。
作用：抑制励磁涌流和外部短路时产生的不平 衡电流。而且匝数越多，作用越大。同时内 部短路时延时越严重。一般10M容量左右的 变压器选3-3′抽头。
过励磁保护
主保护
电流速断保护
车间变6～10/0.4kV，容量1000kVA左 右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护
1。动作电流整定
保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母 线上最大三相 短路电流归算至一次侧的值
I op1 K rel I
( 3) k 2max
K rel
——可靠系数 ，一般DL取1.3～1.4，
4。接线
同线路Ⅲ段保护
复合电压启动的过电流保护
1。接线
低电压启动过电流保护接线
2。工作原理 （1）不对称短路时， 负序电压继电器4动作，其常
闭接点断开低电压继电器5的线圈，5接点返回，中间 继电器6动作，如电流继电器1，2，3中有一个动作， 则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧 断路器。
注意：
J
①对双绕组降压变，装于高压侧。 ②对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相 同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容 量较小侧。 ③对双绕组升压变，装于低压侧。
1。动作电流整定
I op1 K rel I N T K re
K rel
——可靠系数 ，取1.05，
K re
——返回系数 ，取0.85。
2。动作时限整定：
比后备保护大Δt以上，一般取5～10 s。
一、瓦斯继电器的结构和基本原理
瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸 式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。 国标规定，800KVA及以上的一般变压器和 400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设 瓦斯保护。
瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障，而 对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。
瓦斯保护
（气体保护）
轻瓦斯：动作于信号
重瓦斯：动作于跳闸
安装：
气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的 联通管上。变压器安装时应取1%～1.5%的倾斜度； 联通管对油箱顶盖也有2%～4%的倾斜度。
二、瓦斯保护的运行与接线
轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变 压器两侧断路器)。
在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止 误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号，一般约为 两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。
GL取1.5～1.6 。
为躲过励磁涌流，需 I op1 (3 5) I NT 1
2。灵敏度校验 ( 2) K S I k1min
I
( 2) k 1min
I op1 2
——一次侧最小两相短路电流值 如不满足要求，则改用差动保护。
同线路Ⅰ段保护
3。接线 4。评价
优点：简单，动作迅速；
减小励磁涌流影响的方法如下：
①采用具有速饱和铁心的差动继电器。
利用BCH-2型差动继电器来实现。
②采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励 磁涌流的差动保护。
③利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。 微机保护装置可实现
（2）由于变压器一、二次侧结线不同引 起的不平衡电流
Y/△-11接线的变压器原副边相位相差30°， 因此必须补偿回来。
变压器绕组的相间短路
包括 变压器绕组的匝间短路
中性点接地侧的单相接地短路
外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路
不正常工作状态
外部短路引起的过电流 过电压 过负荷
油面降低 油温过高等
保护方式
瓦斯保护
（气体保护）
轻瓦斯：动作于信号 重瓦斯：动作于跳闸
纵联差动保护 选其一 电流速断保护 后备保护：定时限过电流保护 过负荷保护 辅助保护 单相接地保护：零序电流保护
（1）在正常运行和外部短路时:
I K = I 2 - I 2 =0（或差流值极小），继电器
不动作。 （2）在差动保护的保护区内d点短路时，对
I K = I 1 ，继电器动作。对于双端供电的变 压器来说 I K = I 2 + I 2 ，继电器也动作。
于单端供电的变压器来说 I 2 =0，所以
3。灵敏度校验
要求：（1）作为本级变压器的近后备保护时：
KS ＝
( ) I k2min
I op1 I
( 2) k min
≥1.5
（2）作为相邻元件的远后备保护时：
KS ＝
式中：
短路电流值。
I op1 ≥1.2
( ) I k2min ————保护范围末端最小两相
如不满足要求，则改用低电压启动的过电 流保护或复合电压启动的过电流保护。
三、变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器的结构和基本原理★ 瓦斯保护的运行与接线 ★ 四、 变压器的差动保护 纵联差动保护的工作原理★
变压器差动保护中不平衡电流产生原因 及抑制措施（5点） ★ ★ BCH-2型继电器的结构与工作原理★ 差动保护整定计算
故障类型
内部故障：指油箱内的短路故障
(3) 平衡线圈工作原理
工作原理：
(Wcd Wph1 ) I 2 (Wcd Wph2 ) I 2
作用：抑制由两侧电流互感器变比的计算值 与标准值不同引起起的不平衡电流 。 但 因平衡线圈只能取整数匝，不能完全消 除。
谢 谢
变压器
Y △
电流互感器
△ Y
备注
两种三角形 接法必须相 同
（3）由两侧电流互感器变比的计算值与 标准值不同引起起的不平衡电流
可以在电流互感器二次回路接入自耦电流 互感器来进行平衡，或利用速饱和电流互感 器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈来 进行补偿，消除不平衡电流。
但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可 供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流 整定时躲过。
(Wcd Wph1 ) I 2 (Wcd Wph2 ) I 2
（4）各侧电流互感器型号和特性不同引 起的不平衡电流
当变压器两侧电流互感器的型号和特性不 同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其 特性也不会完全相同)。 因此尽可能选择同型号或相近型号的电流 互感器，并在动作电流整定时躲过。
（5）由于变压器分接头改变引起的不平 衡电流
变压器在运行时，往往采用改变分接头位置 (即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头 的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二 次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。
通过提高保护动作电流躲过。按“0”分接头整 定，考虑5%的变动。
结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完 全消除是不可能的，但采取措施，减小其影响， 用以提高差动保护灵敏度是可能的。
低电压继电器动作电压：
U op 0.7U N T
负序电压继电器动作电压：
U op 2 (0.06 0.12 )U N T 灵敏度校验不作要求
如大型变压器仍不满足要求，可采用负序 电流保护反应不对称短路。
变压器的过负荷保护
过负荷一般情况下都是对称的，因此只装 一相，延时动作于预告信号
最大负荷电流的计算：
（1）并列运行的m台变压器
I Lmax
m 1 I N T m
（2）降压变压器
I Lmax K st I N T
K st ——电动机自启动系数，
35kV取1.5～2， 6～10 kV取1.5～2.5。 2。动作时限整定：时限阶梯原则
t上 t下max t
（2）对称短路时，因短路瞬间存在非周期分量，出现
负序，继电器4，5，6相继动作，同时继电器1，2，3动 作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两 侧断路器。
（3）当YH断线时，继电器4，5均动作，但1，2，3不
动作，不会误动。
3。整定计算
动作电流：
I op1
K rel I N T K re
缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口 处短路，必须与过电流保护配合使用。
过电流保护
过电流保护既可作本级变压器的近后备保 护，又可 作下级线路的远后备保护。
1。动作电流整定
动作电流：躲过最大负荷电流
I op1
K rel
K re
K rel I Lmax K re
——可靠系数 ，DL取1.2～1.3， ——返回系数 ，DL取0.85。
电力变压器保护及其整定计算
本节主要内容
一、常见故障类型、不正常工wk.baidu.com状态及其保护 方式 二、变压器的电流和电压保护
三、变压器的瓦斯保护 四、变压器的差动保护
一、 常见故障类型、不正常工作 状态及其保护方式 常见故障类型★ 不正常工作状态 相应的保护方式 二、变压器的电流和电压保护 电流速断保护 过电流保护★ 复合电压启动的过电流保护★ ★ 变压器的过负荷保护
BCH-2差动继电器的结构原理
B柱面积是 A、C柱面积 的两倍。 1-1′ 2-2′ 3-3′4-4′
Wd 14
28
42
56
Wcd 5，6，8，10，13，20 W 7 d W ph1 0，1，2，3
W ph 2 0，1，2，3
4，8，12，16
14
21
28
Wd 2Wd
(1) 速饱和变流器工作原理
变压器差动保护中不平衡 电流产生原因及抑制措施
（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电 流。
在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢 复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。 励磁涌流有如下特点：
①含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的 一侧。 ②含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。 ③波形之间出现间断角。
注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间继 电器KM，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的， 油流的速度不恒定(即不稳定)，且断路器跳闸有它 的固有动作时间，为了防止短时闭合造成动作不可 靠。出口中间继电器KM 采用“自保持”回路。
接 线
纵联差动保护的工作原理
变压器纵联差动保护 是反应变压器原副边两 侧电流差值的一种快速 动作的保护装置。 保护区在变压器一、 二次侧所装电流互感器 之间。
工作原理：
作用：抑制励磁涌流产生的不平衡电流
缺点：当内部短路时，会因短路电流非周期分量 的存在，动作有一定延时。
(2) 短路线圈工作原理
工作原理：正常或内部短路时，铁心未饱和， 短路线圈不起作用；外部短路或有励磁涌流 时，铁心饱和A柱比B柱严重，因此对主磁通 起削弱作用，防止误动作。
作用：抑制励磁涌流和外部短路时产生的不平 衡电流。而且匝数越多，作用越大。同时内 部短路时延时越严重。一般10M容量左右的 变压器选3-3′抽头。
过励磁保护
主保护
电流速断保护
车间变6～10/0.4kV，容量1000kVA左 右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护
1。动作电流整定
保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母 线上最大三相 短路电流归算至一次侧的值
I op1 K rel I
( 3) k 2max
K rel
——可靠系数 ，一般DL取1.3～1.4，
4。接线
同线路Ⅲ段保护
复合电压启动的过电流保护
1。接线
低电压启动过电流保护接线
2。工作原理 （1）不对称短路时， 负序电压继电器4动作，其常
闭接点断开低电压继电器5的线圈，5接点返回，中间 继电器6动作，如电流继电器1，2，3中有一个动作， 则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧 断路器。
注意：
J
①对双绕组降压变，装于高压侧。 ②对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相 同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容 量较小侧。 ③对双绕组升压变，装于低压侧。
1。动作电流整定
I op1 K rel I N T K re
K rel
——可靠系数 ，取1.05，
K re
——返回系数 ，取0.85。
2。动作时限整定：
比后备保护大Δt以上，一般取5～10 s。
一、瓦斯继电器的结构和基本原理
瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸 式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。 国标规定，800KVA及以上的一般变压器和 400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设 瓦斯保护。
瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障，而 对变压器外部端子上的故障情况则无法反映。
瓦斯保护
（气体保护）
轻瓦斯：动作于信号
重瓦斯：动作于跳闸
安装：
气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的 联通管上。变压器安装时应取1%～1.5%的倾斜度； 联通管对油箱顶盖也有2%～4%的倾斜度。
二、瓦斯保护的运行与接线
轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变 压器两侧断路器)。
在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止 误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号，一般约为 两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。
GL取1.5～1.6 。
为躲过励磁涌流，需 I op1 (3 5) I NT 1
2。灵敏度校验 ( 2) K S I k1min
I
( 2) k 1min
I op1 2
——一次侧最小两相短路电流值 如不满足要求，则改用差动保护。
同线路Ⅰ段保护
3。接线 4。评价
优点：简单，动作迅速；
减小励磁涌流影响的方法如下：
①采用具有速饱和铁心的差动继电器。
利用BCH-2型差动继电器来实现。
②采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励 磁涌流的差动保护。
③利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。 微机保护装置可实现
（2）由于变压器一、二次侧结线不同引 起的不平衡电流
Y/△-11接线的变压器原副边相位相差30°， 因此必须补偿回来。
变压器绕组的相间短路
包括 变压器绕组的匝间短路
中性点接地侧的单相接地短路
外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路
不正常工作状态
外部短路引起的过电流 过电压 过负荷
油面降低 油温过高等
保护方式
瓦斯保护
（气体保护）
轻瓦斯：动作于信号 重瓦斯：动作于跳闸
纵联差动保护 选其一 电流速断保护 后备保护：定时限过电流保护 过负荷保护 辅助保护 单相接地保护：零序电流保护
（1）在正常运行和外部短路时:
I K = I 2 - I 2 =0（或差流值极小），继电器
不动作。 （2）在差动保护的保护区内d点短路时，对
I K = I 1 ，继电器动作。对于双端供电的变 压器来说 I K = I 2 + I 2 ，继电器也动作。
于单端供电的变压器来说 I 2 =0，所以
3。灵敏度校验
要求：（1）作为本级变压器的近后备保护时：
KS ＝
( ) I k2min
I op1 I
( 2) k min
≥1.5
（2）作为相邻元件的远后备保护时：
KS ＝
式中：
短路电流值。
I op1 ≥1.2
( ) I k2min ————保护范围末端最小两相
如不满足要求，则改用低电压启动的过电 流保护或复合电压启动的过电流保护。
三、变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器的结构和基本原理★ 瓦斯保护的运行与接线 ★ 四、 变压器的差动保护 纵联差动保护的工作原理★
变压器差动保护中不平衡电流产生原因 及抑制措施（5点） ★ ★ BCH-2型继电器的结构与工作原理★ 差动保护整定计算
故障类型
内部故障：指油箱内的短路故障
(3) 平衡线圈工作原理
工作原理：
(Wcd Wph1 ) I 2 (Wcd Wph2 ) I 2
作用：抑制由两侧电流互感器变比的计算值 与标准值不同引起起的不平衡电流 。 但 因平衡线圈只能取整数匝，不能完全消 除。
谢 谢