国家电网继电保护培训课程----变压器保护

差动保护的保护范围为变压器各侧安装差动电流 互感器之间的一次电气部分： 1)变压器引出线及变压器线圈
发生多相短路； 2)变压器线圈单相严重的匝间短路；3)在大电流接地系统中 变压器线圈与铁芯及引出线上的接地故障。当变压器的差动保护动作于跳闸 时，如有备用变压器、应首先将备用变压器投入，然后对差动保护范围内各 部分进行检查。主要进行下列检查：(1)检查变压器套管是否完整，连接变压 器的母线上是否有闪络的痕迹。(2)检查电缆头是否有损伤，电缆是否有移动 现象。 若检查结果没有上述现象，则应查明变压器内部是否有故障。当变 压器内部有损伤时，则不允许将变压器合闸送电。有时，差动保护在其保护 范围外部发生短路时，可能会误动作，如果变压器没有损伤的迹象时，则应 检查差动保护的直流回路。若没有发现变压器故障，就可空载合闸试送电； 合闸后，经检查正常时，方可与其它线路接通。若跳闸时，一切都正常时， 则可能为保护误动作。此时应将各侧的断路器和隔离开关断开，由试验人员 试验差动保护的整套装置。若差动保护动作正确时则必须将故障找出。并消 除后，方允许将变压器投入运行。
差动保护一般应用
1、并列运行的变压，容量为6300kVA以上 时； 2、单独运行的变压器，容量为10000kVA 以上时； 3、发电厂厂用工作变压器和工业企业用的 重要变压器，容量为6300KVA以上时。
变压器差动保护的关键：
1）区外故障时最大不平衡电流与内部故障时灵敏度 间的矛盾。 2）正确识别励磁涌流和内部故障时的短路电流。
变压器差动保护原理：差动保护是按环流原
理设计的。差动保护采集的模拟量输入I1、I2、 I3：三侧二次电流，由(Il十I2十I3)构成差动电流， 作为保护的动作量，即(Il十I2十I3)＞整定值时， 差动保护就动作，跳变压器各侧断路器。1)正常 运行和外部故障时，接于变压器两侧电流互感器 都有电流流过，高压侧电流I1、I2与低压侧电流 I3，大小相等，方向相反，因而在差动保护中流 过的电流为0，保护不会动作。2)差动保护的保护 范围发生短路等故障时，只有接于高压侧互感器 流过短路故障电流，而低压一、二次侧电流均为 零。此时流入差动保护内的电流为短路电流 若 此值大于保护动作整定值，则差动保护动作。
二次谐波制动原理的优势是对采样速率和
测量要求相对较低，算法上容易实现；二次谐波特征量容 易提取。
不足：由于电力系统的结构逐步向高电压大容量发展，
线路变压器组接线方式普通的采用。变压器低压侧由于静 止无功补偿器的大量使用。所以在变压器内部故障时也会 产生大量二次谐波分量，延缓差动保护的动作速度。①易 受系统其它因素产生的谐波的影响，如超高压输电线的分 布电容，变压器低压例的串补电容，变电所电缆电容以及 CT饱和产生的谐波。导致变压器内部故障时仍含有较大 谐波分量。②由于采用三相或制动方式，会出现故障变压 器空投时非故障相闭锁故障相的现象，导致变压器保护延 时动作，由于励磁涌流的衰减与变压器合闸回路的电阻电 感等参数相关，其时间常数可能较大，因而不利于迅速切 除故障。
变压器的故障率及保护动作情况
1）2001年全国共有220KV变压器3048台，全年共发生83次故 障，其中30次本体故障，53次外部故障。故障率为2.723%。 2）“九五”期间，220kV及以上系统继电保护正确动作率平 均达97.21％，2000年已超过98.5％；但2001年220KV及以上变 压器保护动作总次数为252次，正确动作208次，误动43次，拒 动1次，正确动作率82.54%，变压器差动保护的正确动作率更 低，约在60%左右。严重威胁系统的安全。 造成这一结果的原因是多方面的，有管理的不足；有技术的缺 陷；有当前工作人员的素质问题，包括设计、制部分中性点接地时的零序保护：当变电所
有两台以上变压器并联运行时，通常只有一部分变压器中性点接地， 而另一部分变压器的中性点则不接地。这时，中性点不接地的变压 器上无法实施零序电流保护，而且在发生接地故障时，对分接绝缘 变压器还可能带来危害。所以，在变压器部分接地的变电所中，发 生接地短路后，应先切除中性点不接地的变压器。目前广泛采用的 一种由零序电流元件和零序电压元件组成的零序保护。零序电压保 护是变压器中性点不接地运行方式下的零序保护,动作时间为t2，零序 电流保护用作变压器中性点接地运行方式下的零序保护，动作时间 为t1。为了保证发生单相接地短路时，先切除中性点不接地的变压器， t1应比t2大一个时间级差。此外，在这种零序保护中还设有一个小母 线M，任何一台中性点接地变压器的零序电流保护动作后，将正电 源加到这个小母线上，以便向中性点不接地变压器的零主观性电压 保护提供操作电源。
定时限过电流保护：定时限过电流保护
是指起动电流按照躲开最大负荷电流来整定的一种保护。它 在正常运行时不动作。而在有故障时，则反应电流的增大而 动作。
三绕组变压器过流保护的特点：
在发生外部短路时，要求只断开故障一侧的断路器，而使变 压器的另外两侧仍然可以继续运行，以提高供电可靠性。1） 对单侧电源的变压器应装设两套过流，一套装在负荷侧，时 间为t1，动作于本侧断路器，另一套装在电源侧，有二个时 限为t2和t3，分别动作于另一负荷侧和变压器三侧，时限配合 为t1<t2<t3。2）对二侧电源的三绕组变压器应装设三侧过流， 在动作时限较小的一个电源侧加方向，以保证选择性。
解决第一个问题的方法主要是采用比率制
动原理，其制动特性可以是三折线段组成；此外还可 以采用故障分量比率差动原理、标积制动原理和相角 比较式差动原理。
解决第二个问题主要采用二次谐波制动、鉴别
电流波形间断角大小原理和波形对称原理。
纵差保护值得注意的几个问题
1、Y/△变压器的相位变换 2、变压器带负荷调压 3、互感器误差 4、互感器断线 5、互感器饱和 6、励磁涌流
瓦斯保护分为两种：一是轻瓦斯保护动作于信号，另一种是
重瓦斯保护动作于断路器跳闸。当箱内故障产生轻微瓦斯或油面 下降时，动作于信号，当产生大量瓦斯时，动作于跳闸。 轻瓦斯保护动作，通常有下列原因：(1)因进行滤油、加油 和启动强油循环装置而使空气进入变压器。(2)因温度下降或漏油 致使油面缓慢低落。(3)因变压器轻微故障而产生少量气体。(4)由 于外部穿越性短路电流的影响。(5)因直流回路绝缘破坏或接点劣 坏引起的误动作。 引起重瓦斯保护动作跳闸的原因：可能是由于变压器内部 发生严重故障，油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，在某种 情况下，如检修后油中空气分离的太快，可能导致瓦斯保护动作 于跳闸。
过励磁保护：由于变压器发生过励
磁故障时并非每次都造成设备明显破坏，往 往容易被人忽视。当过励磁发生时，铁芯饱 和，励磁电流急剧增加，铁损增加，铁芯温 度上升，加速绝缘老化，使绕组的绝缘强度 和机械性能恶化，还可能造成绕组对铁芯的 主绝缘损坏，而且油箱内壁油漆熔化还会使 变压器油污染。《继电保护和安全自动装置 技术规程》DL400-91规定高压侧电压为 500KV的变压器，对频率降低和电压升高引 起的变压器工作磁密过高，应装设过励磁保 护，保护由两段组成，低定值段动作于信号， 高定值段动作于跳闸。
负序电流保护和单相低电压起 动过电流保护：一般用于
63MVA及以上的升压变压器。不 对称短路后备保护采用负序保护， 对称短路后备保护采用单相低电 压起动过电流保护。
接地保护：在大接地电流系统中的变压器，一般要求在变压器上
装设接地（零序）保护，以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，系统接地短路时，零序电流的大小和 分布与系统中变压器中性点接地的数目和位置有很大关系。考虑变 压器中性点接地的位置和数目时，一般应使零序电流的分布尽可能 保护不变，保护零序保护有足够的灵敏度和不使变压器承受危险过 电压。1）在多电源系统中，每个发电厂至少有一台变压器的中性点 接地，以防止发生由于接地短路引起的危险过电压。2）在发电厂和 低压侧有电源的变电所的变压器多于一台时，应该将部分变压器的 中性点接地。当接地的变压器检修或由于其它原因停运时，可将另 一台变压器接地，以保持变压器接地数目不变，从而保持零序电流 的分布基本不变。采用部分变压器中性点接地方式后，当接地变压 器跳闸后，低压侧有电源的不接地变压器仍电接地故障运行，高压 侧就成为不接地系统，从而产生危险的过电压。故应有保护将中性 点不接地变压器也切除。3）低压无电源的变压器的中性点多采用不 接地运行，以提高保护的灵敏度和简化保护接线（可不装设方向元 件）。(P204)
波形对称制动原理的比率差动保护
是利用差动电流导数的前、后半波的对称性比 较来识别涌流与故障电流，从原理上补偿了二 次谐波和间断角原理的不足，其优势是能保持 可靠安全动作，但动作时间上可能受判据的影 响，判据算法上也存在趋于复杂的不足。
纵差保护与分侧差动保护
1.
纵差
差动继电器
2.
分侧差动
差动继电器
变压器的保护种类：
1）瓦斯保护； 2）电流速断保护； 3）纵差保护； 4）零差保护； 5）过流保护（低压闭锁过流保护、复合电压闭 锁过流、负序电流保护和单相式低电压起动过电 流保护、零序电流电压保护）； 6）过负荷保护； 7）过励磁保护。
瓦斯保护：是反应故障时的气体而构成的保护，是油箱内部
故障的主保护，800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上 的车间内油浸变压器均应装设瓦斯保护。有载调压开关亦应装设瓦 斯保护。瓦斯保护对变压器内部故障反应较为灵敏，因而它是变压 器内部故障的主保护。但它不能保护变压器本体外的故障，因此， 需要设置差动保护，以确保变压器安全、正常地运行。变压器局部 发生击穿或短路故障时，常常是破坏绝缘或变压器油产生气体。监 视气体发生的速度，分析气体的各种特征及成份，可以间接地推测 故障发生的原因、部位和严重程度，在变压器出现突然性严重故障 时自动报警或切断电源。 瓦斯保护主要由气体继电器构成，气体继电器在安装时，应 该使变压器内贮存空气及在故障时使空气迅速可靠地进入气体继电 器，保证正确动作。
间断角制动原理的比率差动保护目前在