变压器保护基本原理概述
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理1. 引言变压器是电力系统中常见的重要设备，用于将电能从一个电压等级传输到另一个电压等级。
为了保护变压器免受故障的损害，需要采取相应的保护措施。
变压器差动保护是一种常用的保护方式，通过检测变压器两侧电流的差异来判断是否存在故障，并及时采取措施进行处理。
2. 基本原理变压器差动保护的基本原理是基于基尔霍夫定律和欧姆定律。
根据基尔霍夫定律，电流在闭合回路中的总和为零；根据欧姆定律，电流与电压之间存在线性关系。
当变压器正常运行时，输入和输出侧的电流应该相等。
然而，在发生故障时，比如短路或开路，输入和输出侧的电流会发生差异。
变压器差动保护利用这一原理来检测故障。
具体而言，变压器差动保护通过将输入和输出侧的电流进行比较来判断是否存在故障。
差动保护装置通常由两个主要部分组成：差动电流继电器和比较单元。
2.1 差动电流继电器差动电流继电器是变压器差动保护的核心组件，负责检测输入和输出侧的电流，并判断是否存在差异。
差动电流继电器通常由两个部分组成：CT（Current Transformer，电流互感器）和比较单元。
CT用于测量输入和输出侧的电流，并将其转换为相应的信号。
比较单元用于比较输入和输出侧的电流信号，并判断是否存在差异。
2.2 比较单元比较单元是差动保护装置中的另一个重要组成部分，其主要功能是将输入和输出侧的电流信号进行比较，并判断是否存在故障。
比较单元通常包括放大器、滤波器、配合逻辑控制等。
放大器用于放大输入和输出侧的电流信号，以便进行比较。
滤波器用于滤除高频噪声，以提高比较的准确性。
配合逻辑控制用于判断输入和输出侧的电流是否相等，并触发相应的保护动作。
3. 差动保护的工作原理变压器差动保护的工作原理可以分为两个阶段：采样和比较。
3.1 采样阶段在采样阶段，差动电流继电器通过CT对输入和输出侧的电流进行采样，并将其转换为相应的信号。
这些信号通常是模拟信号，需要经过放大和滤波处理后才能进行比较。
变压器差动保护的基本原理
变压器差动保护的基本原理引言变压器是电力系统中常见且重要的设备，其稳定运行对电网的正常运行起着至关重要的作用。
然而，变压器在运行过程中可能会遇到各种故障，如短路、接地故障等，若这些故障不能及时得到保护和处理，将会对设备和系统产生严重影响。
因此，差动保护作为变压器保护的一种重要手段，具有重要意义。
变压器差动保护的概念变压器差动保护是指通过测量变压器主绕组和副绕组之间的电流差值，判断变压器是否存在故障，并在故障发生时迅速切除故障设备的保护方法。
基本原理变压器差动保护的基本原理是利用变压器主副绕组的电流之差来判断设备是否发生故障。
其基本原理可概括为以下几个方面：1. 差动电流测量原理差动保护通过测量变压器主绕组和副绕组之间的差动电流来实现。
通常情况下，变压器在正常运行时，主绕组和副绕组之间的电流是基本相等的。
若发生故障，导致主绕组和副绕组之间的电流不相等，则表示变压器发生了故障。
2. 差动电流比较原理差动保护系统会将主绕组和副绕组的电流进行比较，以判断两者是否相等。
常用的比较方法有直流量比较方式和交流量比较方式。
直流量比较方式主要是将两个电流通过电流互感器转换为直流信号进行比较；而交流量比较方式则是将两个电流通过电流互感器转换为交流信号，利用相关技术进行相位比较。
3. 故障检测原理差动保护系统通过对差动电流进行检测，可以判断变压器是否发生了故障。
在差动保护系统中，通常会设置定值元件，用于设定差动电流的阈值。
当差动电流超过设定的阈值时，差动保护系统会判断变压器发生了故障，并触发相应的保护动作。
变压器差动保护的实现方式变压器差动保护可以通过硬件实现、软件实现以及硬件与软件相结合的方式实现。
常见的实现方式包括以下几种：1. 采用硬件差动保护装置硬件差动保护装置通常由差动保护继电器、电流互感器、采样器等组成。
差动保护继电器是实现差动保护的核心设备，它能够将主绕组和副绕组的电流进行比较，并根据设定的差动电流阈值进行故障判据。
变压器保护相关知识培训讲解
四、变压器保护的基本原理
四、变压器保护的基本原理
四、变压器保护的基本原理
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四、变压器保护的基本原理
四、变压器保护的基本原理
四、变压器保护的基本原理
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变压器保护相关知识培训讲解
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1
变压器简介
目录
2 变压器的故障类型
2
3 不正常运行情况
4 4 变压器保护配置
8 5 变压器保护的基本原理
一、变压器简介
变压器是传输电能而不改变其频率的静止的电 能转换器。
一、变压器简介
1、按功能分： 电力变压器按功能分，有升压变压
器和降压变压器两大类。
2、按容量分：有R8容量（R8≈1.33倍数递增）系列
和R10容量（R10 ≈ 1.26倍数递增）系列两大类。
3、按相数分：有单相和三相两大类。 4、按调压方式分：有无载调压（又称无励磁调压）
和有载调压两大类。
5、按绕组结构分：有单绕组自耦变压器、双绕组
变压器、三绕组变压器。
6、按冷却方式分类：有油浸自冷式、油浸风冷式、
油浸水冷式和强迫油循环冷却式等。
一、变压器简介
一、变压器简介
部分部件
呼吸器（5KG）
瓦斯继电器及其取气盒
一、变压器简介
部分部件
瓦斯继电器端子接线器
无载调压装置
变压器瓦斯保护基本工作原理
变压器瓦斯保护基本工作原理变压器瓦斯保护是变压器保护的一种重要形式，其基本作用是对变压器油中出现过量的瓦斯进行监测、报警和保护。
瓦斯是一种由变压器内部绕组电气放电产生的混合气体。
如果变压器内部的绝缘材料受到破坏，极易导致电气放电的发生，从而产生瓦斯。
如果未及时监测和处理，瓦斯的积累会引发变压器内部温度升高、压力升高等后果，严重时甚至会引发火灾和爆炸事故。
因此，变压器瓦斯保护是变压器安全稳定运行的重要保障手段之一。
变压器瓦斯保护基本工作原理包括以下几个方面：一、瓦斯发生的原因和类型发生瓦斯的原因主要是变压器内部绕组材料的老化、损坏和局部放电等电气因素引起的瓦斯生成。
瓦斯的类型包括主要瓦斯和次要瓦斯，其中主要瓦斯是指二氧化碳、氮气、氧气等经过放电反应生成的混合气体，占总体积的大部分；次要瓦斯则是一些不稳定的有机化合物，如甲烷、乙烷、乙炔等，占总体积的较小部分。
二、瓦斯监测和测量瓦斯的监测和测量是变压器瓦斯保护的基本工作。
瓦斯监测装置是安装在变压器上的重要设备，主要包括温度探头、压力探头和瓦斯监测器等。
其中，瓦斯监测器是瓦斯保护的核心部件，它能检测变压器油中的瓦斯浓度，并将测量结果转化为电信号输出。
根据瓦斯浓度的不同，瓦斯监测器一般分为单点式瓦斯监测器和多点式瓦斯监测器两种类型。
三、瓦斯报警和保护瓦斯报警和保护是指对瓦斯监测到的过量瓦斯或连续上升的瓦斯浓度进行警告和保护。
一般来说，瓦斯浓度超过标准值时，瓦斯监测器会输出相应的电信号，触发瓦斯报警和保护装置。
瓦斯报警和保护装置的类型多种多样，包括机械报警器、声光报警器、继电器保护器等。
其中，继电器保护器是一种常见的瓦斯保护装置，它能根据瓦斯监测器传来的电信号，启动相应的继电器，切断变压器的电源，避免进一步的危险。
变压器瓦斯保护是一项对变压器安全稳定运行起着重要保障作用的技术。
其基本工作原理包括瓦斯发生的原因和类型、瓦斯监测和测量以及瓦斯报警和保护等重要过程。
变压器保护原理介绍
变压器的故障和保护配置
•
变压器是一种静止电器，它把一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的交流
电能。
绕组的相间短路
绕线的匝间短路
绕组引线与外壳发生
单相接地短路
铁芯烧损
引出线间的各相间短路故障
引出线单相接地故障
过电流；
过负荷；
油面降低；
过励磁
其它
绕组的相间短路
I
2
K
100
%
K
5
Z
2
I
1
K
五次谐波制动比
5
Z
I
基波电流
1
I
五次谐波电流
5
K
五次谐
值
波制动比
5
• 什么情况下会出现励磁涌流？如何消除？
2．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,dll 的接
线方式, 因此, 其两侧电流的相位差
30º。此时，如果两侧的电流互感
3.变压器纵差动保护的基本元件
• （1）装置启动元件
• （2）比率制动式差动保护元件
• （3）差动速断保护元件
• （4）励磁涌流判别元件
• （ 5 ） TA 断 线 闭 锁 元 件
• （6）其它
(2)比率制动式纵差动保护
比率制动式纵差动保护的动作值随着外部短路
电流的增大而自动增大。灵敏可靠，优点显著，
成的油面降低，同时还反应开
焊故障
纵差保护或电
流速断保护
电力变压器继电保护
电力变压器继电保护电力变压器是电力系统中的重要设备，其作用是将输送线路上的高压电能转变为用户所需的低压电能，为工业生产和居民生活提供电力保障。
而变压器继电保护则是保证变压器正常运行和安全的重要保障措施。
本文将从变压器继电保护的基本原理、作用和常见故障进行深入介绍。
一、继电保护的基本原理继电保护是电力系统中保护设备和线路的一种重要控制保护手段，其基本原理是通过选择合适的保护装置和电气元件，对电力系统中的故障或异常状态进行检测和判别，及时采取必要的措施，避免故障扩大，保证电力系统的安全稳定运行。
继电保护的基本原理包括以下几个方面：1. 故障检测：通过对电力系统中的各种故障进行检测，包括短路故障、接地故障、过载故障等，确定故障的类型和位置，以便及时采取保护措施。
2. 故障判别：根据故障发生的情况和故障信号的特点，对故障类型进行判别，确定是否需要启动继电保护装置。
3. 信号传输：将故障信号传输给继电保护装置，启动相应的保护动作，以保护变压器和电力系统的安全运行。
二、继电保护的作用继电保护在电力系统中起着非常重要的作用，其主要作用包括以下几个方面：1. 故障保护：及时发现电力系统中的各种故障，如短路故障、接地故障、过载故障等，采取必要的保护措施，避免故障扩大，保证电力系统的安全运行。
2. 过载保护：对电力系统中的过载情况进行监测和保护，及时减小负荷或切断电源，避免设备的过载烧坏。
3. 过电压保护：对电力系统中的过电压情况进行监测和保护，避免设备被过电压烧坏。
4. 欠电压保护：对电力系统中的欠电压情况进行监测和保护，确保设备在安全的电压范围内运行。
继电保护的作用主要是保障电力系统的安全运行，避免各种故障对设备和线路造成损害，保证供电的可靠性和稳定性。
特别是对于电力变压器来说，继电保护的作用更为突出，因为变压器在电力系统中扮演着重要的角色，一旦出现故障可能会导致整个系统的停电。
三、常见的变压器继电保护四、结语在当前电力系统中，变压器继电保护技术不断发展，涌现出越来越多的先进的保护装置和技术手段，提高了变压器继电保护的智能化和精准化水平。
变压器差动保护原理及作用
变压器差动保护原理及作用1.基础差动原理：当正常工作时，变压器的主绕组和副绕组的电流应当是相等的，即主绕组电流与副绕组电流之差为零。
而当存在绕组短路时，短路电流会流入接地电流，使主绕组电流与副绕组电流不再相等。
2.基本结构：变压器差动保护系统通常由电流互感器、电流比率继电器、差动继电器等组成。
电流互感器将主副绕组电流分别采集，然后经过电流比率继电器进行比较，最终由差动继电器实现差动保护功能。
3.过电流定向元件：为了防止外部故障信号对差动保护的干扰，还需要加入过电流定向元件。
过电流定向元件可以通过比较主绕组电流和副绕组电流的幅值和相位，确定差动电流方向，从而确保差动保护的准确性。
1.短路故障保护：变压器差动保护可以快速、可靠地检测变压器主副绕组之间的电流差异，及时发现变压器内部的短路故障，并迅速对故障区域进行保护。
这种保护措施能够避免短路电流继续加大，造成更严重的设备损坏，甚至危及人员生命安全。
2.电气设备保护：变压器差动保护不仅仅用于保护变压器本身，还可以对接在变压器绕组上的其他设备进行保护，如电动机、发电机等。
当这些设备发生短路故障时，差动保护能够迅速判断并隔离这些故障，保护其他设备不受到冲击。
3.滤波器保护：变压器差动保护还可以用于滤波器的保护。
在变压器的输入和输出侧都设置差动保护，可以有效地避免滤波器内部的短路故障对电网和变压器产生不利影响。
4.系统稳定性：通过及时发现和保护变压器内部的故障，变压器差动保护可以避免故障扩大，降低系统不稳定的风险。
同时，差动保护还可以提供故障信息，有助于运维人员及时采取措施进行维修，保证电网的运行安全和稳定。
总之，变压器差动保护是一种重要的保护装置，通过检测变压器主副绕组之间的电流差异，实现对变压器及相关设备的短路故障保护，不仅能够避免设备损坏和人员安全事故的发生，还有助于提高电网的稳定性和可靠性。
变压器保护原理及试验方法最终版
2.2 后备保护的原理
2.2.1 过流保护 过流保护用于降压变压器，动作电流Idz的整定应考虑
躲过切除外部短路后电机自启动和变压器可能出现的最大负
荷电流，动作方程：I＞Idz 且t ＞Tdz。即短路电流I大于
动作电流定值Idz，持续时间t大于动作时间定值Tdz。一个 装置中可以设置多段过流保护，每段的Idz和Tdz各不相同， Idz越大 Tdz越小。
据，动作方程：I2＞K2xbI1。
K2xb为二次谐波制动系数整定值，推荐为0.15。 满足动作方程就闭锁差动保护，否则开放差动保护。
原理二：波形判别原理。
基波的波形是正弦波，完整对称。励磁涌流存在大量谐 波分量，波形是间断不对称的。保护装置利于三相差动电流 的波形判别作为励磁涌流的识别判据，判断波形是对称完整 的就开放差动保护，否则就闭锁差动保护。
2.2.6 零序过压保护
对全绝缘的变压器，中性点直接接地时采用零序过流保 护，而在中性点不接地时采用零序过压保护。
有些变压器在中性点装设放电间隙作为过电压保护，这 种变压器保护的零序过流保护和零序过压保护就变为间隙零 序过流保护和间隙零序过压保护，在间隙击穿过程中，间隙 零序过压和零序过流交替出现，有的厂家的装置一旦零序过 压或零序过流元件动作后，两个保护就相互展宽，使保护可 靠动作。
在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如图 4所示，图4中平行于横坐标的AB段称为无制动段，它是由启 动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而 变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用， 通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二 次值。即: Izd=Ie/nLH
2.2.7 失灵保护 220kV以上的断路器发生拒动时，会危及整个
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变压器保护概括
变压器保护对电力变压器的安全运行和电网可靠供电 起着极其重要的作用。近年来我国数字式变压器保护 研制水平和制造技术不断提高，数字式变压器保护已 经得到推广应用，数字式保护装置在硬件可靠性和保 护性能方面有了较大提高，但与线路保护等相比较， 实际运行中变压器保护的正确动作率仍然偏低。变压 器故障分析理论和变压器保护中励磁涌流等问题仍然 是需要研究的重要内容。
变压器保护配置原则
3、相间短路后备保护
反映外部相间短路引起的变压器过电流，并作为瓦斯 保护和纵差动保护的后备，35kV~66kV及以下中小容 量降压变压器宜采用过电流保护，110kV~500kV降压、 升压和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流 保护或复合电流保护。
变压器保护配置原则
4、接地短路后备保护
变压器差动保护
基本原理
差动保护原理基于基尔霍夫电流定律，下图为双绕组 变压器纵差动保护原理接线图。
I1
I2
* * I1
*理
差动保护的动作量为差动电流，差动电流为变压器各 侧电流相量和，变压器区内故障时，差动电流为流入 故障点的电流，当差动电流大于保护的动作电流时， 差动保护动作。在变压器正常运行和外部故障时，变 压器各侧流入和流出的一次电流之和为零，保护不会 动作。但变压器差动保护在实际正常运行和外部短路 时，由于变压器各侧电流幅值和相位不同，以及励磁 电流的存在，使得差动回路中稳态、暂态不平衡电流 显著增加，从而造成影响差动保护动作行为的特殊问 题。
6、过励磁保护 对于高压侧为330kV及以上电压等级的变压器，应装设 过励磁保护。
7、其它保护 应装设能够反映变压器油温、绕组温度及油箱内压力 升高，或冷却系统故障的保护。
变压器差动保护
概述
变压器差动保护是变压器的主保护之一。通常其保护 范围包括了各侧电流互感器以内区域，可以保护变压 器绕组的相间短路、匝间短路、各侧引出线短路和中 性点接地侧变压器绕组和引出线上的单相接地短路。 然而与线路、发电机差动保护不同，变压器一般具有 两个或更多个电压等级，变压器原副边电气量反映的 是变压器各侧磁耦合关系，因此变压器差动保护不平 衡电流产生的因素更多，特别是变压器励磁涌流、过 励磁均对保护有影响，需要采取相应措施防止保护误 动。
变压器现场故障情况
2004年全国220kV及以上大型变压器故障统计
电压等级
220kV 次数 %
330kV
500kV
次数 % 次数 %
匝间故障
11 30.56 1 100 2 40
铁芯故障 本 体 相间接地故障
内 套管故障
部 故
分接开关故障
障 小计
1 2.78
8 22.22
12 33.33
1 20
4 11.11
变压器在系统中的地位及特点
电力变压器是电力系统中的重要电气设备，其广泛应 用于不同电压等级的变电站中。电力变压器属于连续 运行的静止设备，相对于输电线路和发电机来说，虽 然运行比较可靠，发生故障机会较少，但是大部分变 压器安装在户外，受自然条件影响大，还受到连接负 荷和电力系统故障影响，特别是现代电力系统，越来 越多的采用大容量电力变压器，电压等级高，造价昂 贵，结构复杂，如果因故障而遭到损坏，将造成很大 的经济损失。另外，变压器故障不仅影响供电可靠性， 对电力系统稳定运行扰动也很大，影响范围大。
对110kV及以上中性点直接接地电网中各种变压器，当 变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，为反映 外部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中 性点引起的变压器中性点升高，应装设相应的零序过 电流保护和零序过电压保护。
变压器保护配置原则
5、过负荷保护 应装设反映变压器各侧绕组过负荷情况的过负荷保护。
2 40
36 100 1 100 5 100
外部故障
50
1
3
合计
86
2
8
变压器总台数
3721
161
441
本体故障变压器台数
36
1
5
故障率（次/百台·年）
0.96
0.62
1.13
合计 次数 %
14 33.33 1 2.38 8 19.04 13 30.95 6 14.28 42 100 54 96
4323 42 0.97
变压器保护配置原则
对于变压器运行中可能出现的各种故障和异常运行状 态，GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术 规程》（以下简称规程）对各种电力变压器一般应装 设的保护作出了规定。
1、瓦斯保护
瓦斯保护用于反映并消除变压器油箱内部各种短路及 油面降低。对于0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和 0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。带 负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。
变压器故障
变压器故障分为本体内部故障和外部故障。本体内部 故障是变压器油箱内发生的故障，它包括绕组间的相 间短路、绕组或引线的单相接地短路及绕组的匝间短 路，还有由于各种原因在变压器油中产生的间歇性电 弧或局部过热，在发展过程中也可能引起各种故障。 外部故障主要是油箱外部引出线的各种相间短路或单 相接地短路。变压器的故障，特别是内部故障电弧， 不仅会损坏绕组绝缘、烧坏铁芯，还可能产生大量汽 化气体，引起油箱爆炸。因此变压器发生故障时，保 护装置应迅速将故障变压器切除。
变压器保护配置原则
2、纵差动保护或电流速断保护
纵差动保护或电流速断保护作为变压器内部、套管及 引出线短路故障的主保护。对于电压在10kV及以下、 容量在10MVA及以下变压器采用电流速断保护。电压 在10kV以上、容量在10MVA及以上变压器采用纵差动 保护。对于10kV重要变压器，也可采用纵差动保护。 而电压为220kV及以上变压器采用数字式保护时，应采 用双重化保护配置（非电量保护除外）。
变压器主要故障类型
现场变压器所发生故障的统计情况反映，变压器内部 匝间故障、相间接地故障、套管故障以及变压器外部 引线各种短路故障是变压器的主要故障类型。
变压器不正常运行状态
变压器不正常工作状态主要包括：由于变压器外部相 间短路引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和 中性点过电压，冷却系统故障和过负荷，大容量变压 器在过电压和低频率等异常工况下的过励磁。变压器 长时间不正常运行会造成绕组和铁芯过热以及绝缘损 坏，保护应及时发出告警信号，并采取相应措施。