变压器保护类型及原理介绍

（二）励磁涌流鉴别的原理
1. 二次谐波闭锁原理 采用：三相差动电流中二次谐波电流与基 波电流的比值，作为励磁涌流闭锁的判据。 闭锁判据为： I
d。 .2
K2.res Iop.1
K 2.res 整定范围为0.1～0.3，通常取0.15
实用中：
2.间断角识别原理
根据：励磁涌流波形有间断角的特点‘ 采用：波形比较技术将变压器的励磁涌流和 故障电流分开。 判据如下：
Kb 4.56 / 4.33
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流
2．各侧TA的型号不同 整定计算时考虑同型系数 型号相同 K 0.5
st

型号不同
K st 1
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流
3．变压器带负荷调整分接头

设：变压器由115KV改在110KV抽头位置, 则:
相位补偿
1.3相位补偿后，电流互感器变比的 设变压器两侧额定电流分别为 I Y , I 选择 T.n T.n

若取
KTA I T.n 5
35 A
5A
则：变压器Y侧，电流为 变压器 侧，电流为
1.3相位补偿后，电流互感器变比的选择

采用相位补偿后，取：
变压器三角形侧电流互感器的变比为 K 变压器星形侧电流互感器的变比为
1.
电力变压器的主保护 气体保护
纵联差动保护
电流速断保护
（1）气体保护 反应变压器油箱内的各种故障及 异常的一种保护。
装设原则：
容量在800kVA及以上的油浸式变 压器和400kVA及以上的车间内油浸式 变压器，应装设气体保护。
（2）纵联差动保护或电流速断保护
作用：反应变压器绕组、套管及 引出线上的各种短路故障。 装设原则：根据变压器容量的不 同装设。
2.1相位补偿
设：星形侧三相电流采样值分别为
Y I U
Y I V
Y I W
则：用作差动保护计算的三相电流为
Y Y IU I U I V
I Y I Y I V V W
I Y I Y I W W U
2.2幅值补偿
电流平衡调整系数
Kb
①计算变压器各侧的一次额定电 流
I T .n
ST .n 3U
Y T .n
158 A
ST .n 3U
T .n
1732 A
TA接线 方式 计算变 比 标准变 比 二次电 流 不平衡

K
Y TA
3I 5
Y T .n
274 , 5
K
TA
IT 1732 .n 5 5
Y
K
Y TA
300 5
KTA
I 1n
Sn 3U n
②计算变压器各侧TA二次计算电流
I 2c
I1n I1n Kcon Kcon 5Kcon KTA I1n 5
2.2幅值补偿
③计算电流平衡调整系数
Kb
设以高压侧二次额定电流为基准，则： 高压侧平衡系数为
Kbh 1
Kbm I n m.c I n h .c
2. 电力变压器的后备保护
（1）对于外部相间短路引起的变压 器过电流，应采用下列保护 1）过电流保护； 2）复合电压起动的过电流保护； 3）负序电流及单相式低电压起动的 过电流保护； 4）阻抗保护。
（2）对于变压器内部、外部接地短 路 1）零序电流保护； 2）零序过电压保护； 3）间隙零序电流保护等。
常用的后备保护主要有：

过电流保护 低电压启动的过电流保护 复合电压启动的方向过电流保护 负序过电流保护及阻抗保护
一、过电流保护
1.起动电流的整定 电流元件的起动电流按躲过变压器可能 出现的最大负荷电流整定
I op
K rel I l max K re
K rel 为 1.2～1.3
一、变压器纵联差动保护的基本原理
2. 内 部 故 障 时
I 1 I I I k I I r 2 2 1 1 KTA kTA
二、变压器纵差保护的特殊问题
（一）因各侧相位不同产生的不平衡电流
及相位补偿 1．常规型变压器差动保护的相位补偿
1.1因相位不同而产生的不平衡电流 1.2相位补偿
判据：本侧三相电流中一相无电流，而 本侧其它两相和另一侧各相电流与启动 前电流相等，判为是TA断线。
5．差动保护程序框图
告警信号
告警
闭锁保护
闭锁保护
TA断线信号
小结：
一、变压器纵差保护的特殊问题 1.因各侧相位不同产生的不平衡电流及相位补偿；
2.变压器励磁涌流的影响及减小影响的措施； 3.各侧电流数值不等引起的不平衡电流
二、电力变压器的故障和异常
变压器的故障：油箱内故障 油箱外故障。
油箱内故障：绕组的相间短路、
接地短 路、 匝间短路; 铁芯的烧 损等。
油箱外故障：套管和引出线上发生的
相间短路和接地短路。
变压器的不正常运行状态： 过电流、中性点过电压， 过负荷、油位降低、温度过高、 冷却系统故障、过励磁等。
三、变压器保护配置
K re
为 0.85
Il max 计算时应作以下考虑：
1） 对于并列运行的变压器，应考虑一台变压器突然切除时， 所出现的过负荷。
n I t .n 按下式计算： I l max＝ n 1
2）对于降压变压器应考虑低压侧电动机自启动的影响。
中压侧平衡系数为
低压侧平衡系数为
K bl
I nl .c I n h .c
（二）变压器励磁涌流的影响 及减小影响的措施

1.励磁涌流的影响 I exs
变压器的励磁涌流是指在变压器 空载合闸或者外部故障切除后电压恢
复时，可能出现的较大的励磁电流。
（二）变压器励磁涌流的影响 及减小影响的措施 1.励磁涌流的影响 I exs

取：动作分量 I I I I op I 2 2 h L
1 制动分量 I res I2 I2 2 I h I L 2

差动保护的动作条件：
I I I 2 I 2 2 2 2
I I I 2 I h L h L
电源侧为直接接地系统时，保护采 用完全星形接线； 电源侧如为非直接接地系统， 采用 两相不完全星形接线
二、变压器电流速断保护的整定原则
1.动作电流的整定值 以下两个条件计算，选择其中较大者。
（1）躲过变压器负荷侧母线上k1点短 路时，流过保护的最大短路电流计算。 即：
Iop Krel I k .max
（3）过负荷保护 （4）过励磁保护 (5) 开关量保护 （６）通风保护 （７）冷却系统故障保护
第三节 变压器差动保护

一、变压器纵联差动保护的基本原理
一、变压器纵联差动保护的基本原 理
1. 正 常 及 外 部 故 障 时
1 －I 2 I Ir I2 I1－I1 unb KTA
2）对于三绕组变压器
动作电流： I I I op I h m L
制动电流： 方法1：取变压器各侧电流中最大的电流。
,I ,I I res max I h m l


三绕组变压器

动作电流： 方法2：取三个制动电流量中的最大值。 制动电流：
I res。 1 1 I Ih I m L 2
set
set
通常取：
set 140

set 65
（三） 差动速断保护
只要任一相差动电流大于差动 速断的整定值，保护瞬时动作。 动作判据为：
I d I s.set
I d 为变压器差动电流，
I s.set
为差动电流速断保护定值。
（四）电流互感器断线监视
当任一相差动电流大于0.1In（TA二次 额定电流）时，启动TA断线判别程序。
I I I op I h m L
I res。 2
1 I Ih I L m 2
I res。 3
1 I IL I m h 2
I res max I res。 1 ，I res。 2 ，I res。 .3
比率制动式差动保护的动作特性
（4）波形之间有间断
4．减小励磁涌流影响的措施
（1）采用具有速饱和铁芯的差动继电器。
（2）采用二次谐波制动的差动保护。
（3）利用间断角闭锁的差动保护。
（三）各侧电流数值不等引起的 不平衡电流

1．计算变比与标准变比不完全符合 如： Iunb＝4.56－4.33 0.23 A
整定计算时应考虑平衡系数，如：
电流速断保护：用于10000kVA以下，其 过电流保护的动作时限大于0.5s的变压 器。
纵联差动保护：用于:
1）容量为10000kVA及以上单独 运行的变压器； 2）容量为6300kVA及以上并列运 行的变压器或厂用变压器及企业 中的重要变压器； 3）容量为2000kVA及以上的变压 器，且其电流速断保护的灵敏性 不能满足要求时。
I
动作判据为：
I
I op.min I op I op.min K1 I res I res.0 I op.min K1 I res.1 I res.0 K2 I res I res.1
I res I res.0 I res.0 I res I res.1 I res I res.1
I I I 1 2 m
Im I r I unb KTA
2．产生励磁涌流的原 因
铁芯中的磁通不能突变