变压器后备保护及过负荷保护

变压器后备保护及过负荷保护

一、变压器相间短路的后备保护

变压器相间短路的后备保护，反应变压器区外故障引起的变压器过电流，并作为变压器差动保护或电流速断保护和气体保护的后备保护。作为后备保护，其动作时限与相邻元件后备保护配合，按阶梯原则整定；其灵敏度按近后备和远后备两种情况校验。

根据变压器容量及短路电流水平，常用的变压器相间短路的后备保护有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序过电流保护、阻抗保护等。

1、过电流保护

变压器过电流保护与线路定时限过电流保护原理相同，装设在变压器电源侧，由电流元件和时间元件构成，保护动作后切除变压器。电流元件的动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定。

2．低电压起动的过电流保护

低电压起动的过电流保护由电流元件、电压元件、时间元件等构成，变压器低电压起动的过电流保护原理框图如图4-9所示。电流元件接在变压器电源侧电流互感器TA二次侧，分别反应三相电流增大时动作；电压元件接在降压变压器低压侧母线电压互感器TV二次侧线电压，分别反应三相线电压降低时动作。当同时有电流元件和电压元件动作时，经过与门Y起动时间电路T1，延日跳开变压器两侧断路器1QP和2QF。

低电压起动的过电流保护，是在定时限过电流保护的基础上增加了低电压起动条件。由于采用了低电压元件，可以保证最大负荷时保护不动作，电流元件动作电流整定可以按照躲过变压器额定电流，显然数值比定时限过电流保护的动作电流小，因此提高了保护的灵敏度。低电压元件动作电压整定，按照躲过正常运行母线可能出现的最低工作电压，并在外部故障切除后电动机自起动过程中必须返回。

需要指出的是，如果一次主接线采用母线分段接线，作为变压器相间短路的后备保护，应该带有两段时限，以较短时限跳开分段断路器，缩小故障影响范围；以较长时限跳开变压器各侧断路器。

3.复合电压起动的过电流保护

如果将图4-9所示保护的三个低电压元件，改为负序电压元件和单个低电压元件，可构成复合电压起动的过电流保护。复合电压起动的过电流保护与低电压起动的过电流保护比较，可以简化保护接线，并提高不对称短路时保护的灵敏度。

二、变压器接地(零序)保护

变压器接地保护也称为变压器零序保护，用于中性点直接接地系统中，作为变压器高压侧绕组及引出线接地短路、变压器相邻元件接地短路的后备保护。根据变压器中性点接地运行方式不同，接地保护设置也有区别。

1．中性点直接接地运行的变压器接地保护

中性点直接接地运行的变压器，接地保护通常采用两段式零序电流保护，保护原理框图如图4-10所示。变压器中性点通过接地刀闸QS接地，当变压器星形侧绕组以及连接元件发生接地短路时，零序电流流过变压器中性点，保护零序电流取自变压器中性点电流互感器二次侧。

两段式零序电流保护包括零序电流I段和零序电流Ⅱ段，其中零序电流I段与相邻元件零序电流工段或Ⅱ段配合整定；零序电流Ⅱ段与相邻元件零序电流后备段配合整定。保护的每一段均设置两个时限，其中以较短时限t1或t3跳开母联断路器QF，以缩小故障影响范围；以较长时限t2或t4跳开变压器两侧断路器1QF和2QF。例如，如果接地故障发生在母线I连接的元件上，当QF跳闸后，故障已经被隔离，保护返回，不再切除变压器，母线Ⅱ连接部分可以继续运行。显然保

护动作时限的配合关系应该是t t t Ⅱ∆+=⋅max 1，

t t t ∆+=12，t t t Ⅲ∆+=⋅max 3，t t t ∆+=34其中m ax ⋅Ⅱt 是相邻元件零序电流Ⅱ段的最大动作时限，m ax ⋅Ⅲt 一是相邻元件零序电流后备段的最大动作时限。

在微机保护中，零序电流还可以自产获得，即利用输入装置的三相电流求和得到03I 。

2．中性点可能接地或不接地运行的变压器接地保护

中性点可能接地或不接地运行的变压器接地保护由零序过电流保护和零序过电压保护构成。其中零序过电流保护仍然设置为两段式零序电流保护，作为当变压器中性点接地运行时的保护方式，零序过电压保护作为变压器中性点不接地运行时的保护方式。例如，中性点有放电间隙的分级绝缘变压器接地保护原理框图如图4-11所示，两段式零序电流保护部分可参见图4-10。

图中零序过电压保护由零序电压元件和时间元件组成，其动作电压整定原则为：躲过系统中有接地中性点情况下发生单相接地短路时，保护安装处可能出现的最大零序电压。其动作时限不需与其他保护配合，只考虑躲过接地故障的暂态过程即可，一般整定为0.3～0.5s 。

如果变压器中性点接地运行，QS 合闸，发生单相接地短路时，

中性点出现零序电流，两段式零序电流保护起动，动作情况如图4-10。如果变压器中性点不接地运行，QS打开，当发生单相接地短路时，若放电间隙击穿，则间隙零序电流保护动作，瞬时经或门出口；若放电间隙未击穿，当系统内所有中性点接地运行的变压器都退出后，零序过电压保护动作，经或门出口。

三、过负荷保护

变压器过负荷通常是三相对称的，所以过负荷保护只接一相电流，经过延时发出信号。对于双绕组变压器，过负荷保护装在电源侧。对于单侧电源三绕组降压变压器，如果三侧容量相同，过负荷保护装在电源侧；如果三侧容量不相同，过负荷保护分别装在电源侧和容量较小一侧。对于双侧电源三绕组降压变压器或联络变压器，过负荷保护分别装在三侧。