变压器保护整定计算培训(DOC)

变压器保护

一、变压器可能发生的故障和异常情况

(一)变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各种故障。

(1)主要故障类型：

各相绕组之间的相间短路

油箱内部故障单相绕组部分线匝之间的匝间短路

单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障

(2)内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧不仅会烧毁绕

组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。因此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变压器切除。

(二)变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障。

(1)主要故障类型：

引出线之间发生的相间短路

油箱外部故障

绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路

(三)变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。

二、变压器保护的配置

(一)瓦斯保护:防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低

重瓦斯跳闸

轻瓦斯信号

(二)差动保护或电流速断保护:防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路

(三)相间短路的后备保护：防御变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备。

(四)零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。

(五)过负荷保护：防御变压器对称过负荷

(六)过励磁保护：防御变压器过励磁

三、变压器纵差动保护

(一)变压器纵差动保护的作用及保护范围

变压器纵差动保护作为变压器的主保护，其保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。

(二)变压器纵联差动保护的原理

内部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之和，足以使继电器动作。

正常运行和外部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之差。理论上，当各侧电流互感器的变比等于变压器的变比时，流入差动继电器中的电流为零。实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器误差等因素，差动继电器中会流过不平衡电流。

(三)不平衡电流产生的原因和消除方法：

(1)由变压器各侧绕组接线方式不同而产生的不平衡电流：

如经常采用的Υ/Δ-11型接线方式，两侧电流的相位差30°，幅值相差3倍。

消除方法：相位校正。

a.通过电流互感器的接线校正：变压器Y侧CT采用Y/Δ-11接线，变压器Δ侧CT采用Y/Y-12接线。

b.通过软件的算法进行校正。

(2)由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:

消除方法:

a.利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿。

Ibp=Δfzd·Id.max/ nl1

其中: Δfzd=(Wph.js-Wph.zd)/ (Wph.js+Wph.zd)

Id.max ―外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流。

b.采用自耦变流器。在变压器一侧的电流互感器（三绕组变压器需在两侧）的二次侧，装设自耦变流器，改变其变比，使各侧二次电流相等。

c.通过软件中的不平衡系数进行校正。

(3)由电流互感器误差不同而产生的不平衡电流:

此不平衡电流在整定计算中予以考虑。

(4)由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。

(5)暂态情况下的不平衡电流:

a.非周期分量的影响:

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。

b.励磁涌流的影响:

当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁电流大大增加，其值有可能达到变压器额定电流的6～8倍，该电流称为励磁涌流。

特点:

①有很大的直流分量。(80%基波)

②有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主。(20%基波)

③波形间出现间断。

措施:

①采用具有速饱和铁芯的差动继电器;

②间断角原理的差动保护;

③利用二次谐波制动;

④利用波形对称原理的差动保护。

四、微机变压器纵差动保护的整定计算方法：

(一)变压器参数计算

以一台具体的变压器为例进行计算：

型号：SFSZ10-50000/110 三相

容量比：100/100/50

额定电压：110±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5kV

短路阻抗：

X110*=2.1196

X35*=0

X10*=1.3646

名称各侧参数

额定电压（kV）110 38.5 10.5

变压器一次额定电流（A）262.43 749.81 2749.29

变压器各侧接线Y N Y N d11

电流互感器接线方式星型星型星型

电流互感器变比300/5 600/5 3000/5

说明：

(1)由于各装置厂家采用的算法不同，基本侧的选取、平衡系数的

计算应按照具体装置的说明书进行计算。

(2)对低压侧容量为50%的变压器,计算低压侧额定电流时必须取额

定容量；

(3)各侧的Un必须取变压器铭牌上的额定电压。

(二)比率制动差动元件整定

图纵差保护动作特性图

(1)启动电流Iop.min：

a.整定原则：应能可靠躲过变压器额定负载时的最大不平衡电流。最大不平衡电流主要考虑正常运行时电流互感器比误差、调压、各侧电流互感器型号不一致等产生的不平衡电流。