电气变压器相间短路的后备保护ppt(36张)
电力变压器保护PPT课件
（一）变压器故障
变压器故障类型：油箱内部故障和油箱外部故障。
油箱内故障： 绕组相间、匝间短路、绕组接地（绕组和外壳短路）
铁芯烧损。 油箱外故障： 套管和引出线上发生相间和接地故障。
6.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及 保护方式 (二) 变压器不正常工作状态 变压器不正常工作状态：
电流变换到二次侧过程中的传变误差不一致，从而在差
动回路中产生较大的不平衡电流。
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.2不平衡电流产生的原因
（一）稳态情况下的不平衡电流
3）变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流
变压器的励磁支路相当于变压器内部故障支路，
励磁电流全部流入差动继电器。变压器正常运行时，励
变压器 一次侧按Y 接n线TA(时Y)电 流3I互T5N感(Y器) 的变比为：
nTA()
ITN() 5
ITN变(Y压) 器 二ITN次()侧按Δ接线时电流互感器的变比为：
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.4 减小不平衡电流的措施
（二）减小暂态不平衡电流的影响
1. 采用带小气隙的电流互感器 2. 采用速饱和变流器以减小暂态过程中非周期分量电流的影响
6.2 变压器的纵差动保护 6.2.4减小不平衡电流的措施
（一）减小稳态情况下的不平衡电流
1. 采用自耦变流器
图6.6 不平衡电流的补偿
I2.Y I2.
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.4减小不平衡电流的措施
（一）减小稳态情况下的不平衡电流
2. 利用带速饱和铁芯的差动继电器中的平衡线圈 3. 减小电流互感器的二次负荷 4. 减小因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流。 5. 减小因 接线两侧相位不一致引起的稳态不平衡电流。
变压器差动保护ppt课件
IA2 I0 IB2 I0 IC2 I0
22
1. 三相电力变压器保护的接线 (2) Y/Δ-11接线两绕组三相变压器
常规变压器保护接线 Y
方式：
I
Y A1
I
Y B1
I
A1
nTAY
nTA
I
Y A1
I
Y B1
Ia
Ib
nTAY
nTA
nTA nTAY
一次额定电流为150～5000A。
nTA nT 难以完全满足造成。
nTAY
3
设变压器星形侧一次电流IY为，TA的变比为nTA
三角侧一次电流I为 ，TA的变比为nTA
对于Y/d-11变压器：
Iunb
I 3 I nTA nTA
(1
nTAnT ) I 3 3nTA nTA
2电力变压器保护
1
2.1 变变压压器器的保故护—障—类主型要和内不容 正常 工作状态
2.2 变压器的纵差动保护 2.3 变压器相间短路的后备保护 2.4 变压器接地短路的后备保护
变压器保护
2.1 变压器的故障类型和 不正常工作状态
3
2.1.1变压器故障和不正常运行状态
1.变压器故障 (1)油箱内部故障
1)各相绕组之间的相间短路； 2)单相绕组部分线匝之间的匝间短路； 3)单相绕组和铁心间绝缘损坏引起的接地短路。 (2)油箱外部故障 1)引出线的相间短路； 2)绝缘套管闪烁或破坏、引出线通过外壳
发生的单相接地短路。
4
2.1.1变压器故障和不正常运行状态
2.变压器异常运行状态 (1)外部相间短路引起的过电流； (2)外部接地短路引起的过电压； (3)负荷超过额定容量引起的过负荷； (4)漏油等原因引起的油面降低； (5)过励磁。
电气变压器相间短路的后备保护(共 36张PPT)
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
Iop
Krel Ilmax Kre
为 1.2～1.3 为 0.85
2．分级绝缘且中性点不装设放电间隙的 变压器
（1）动作要求：先切除中性点不接地运行的 变压器，后切除中性点接地运行的变压器。
（2）保护配置：两段式零பைடு நூலகம்过电流保护和零 序电流闭锁的零序电压保护。 零序过电流保护用于中性点直接接地运 行方式；零序电流闭锁的零序过电压保护用 于中性点不接地运行方式。
3．分级绝缘且中性点装设放电间隙变压 器的接地保护
35KV 侧取1.5 ~ 2 。
2. 动作时限的整定 动作时限按阶梯形原则整定。 3. 灵敏度 K 校验
s
I k min Ks I op
要求 K ≥1.2。
s
二、低电压起动的过电流保护
采用低电压起动可以提高电流元 件的灵敏度 低电压起动的构成: 电流元件、低电压元件、时间元件。
变 压 器 保 护 装 置
K
K
rel
re
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。
Ilmax＝Kss It.n
： 6～10KV 侧取1.5 ~ 2.5 ， K ss 为自起动系数，
指向220KV侧母线
（采用开关CT）
变压器外部相间短路的后备保护
变压器外部相间短路的后备保护为反应变压器外部短路引起的变压器过电流，并作为变压器主保护、相邻母线或线路的后备保护，变压器需装设过电流保护。
根据变压器容量和系统短路电流水平不同，可采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护及负序电流保护等。
一、过电流保护1、变压器带时限过电流保护装设在变压器的电源侧，按阶梯原则来整定。
2、过电流保护动作电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。
可靠系数取1.2～1.3，返回系数取0.85～0.95。
对并列运行的变压器，应考虑切除一台最大容量的变压器后的负荷电流；对降压变压器，应考虑电机启动或自启动时的最大负荷电流。
3、过电流保护对于升压变压器或容量较大的降压变压器，灵敏度不能满足要求。
二、低电压启动的过电流保护1、低电压启动的过电流保护是利用低电压元件来判别变压器的过电流是过负荷还是短路故障引起的，若是过负荷引起的，电压参数基本不变，低电压元件不动作；若是短路故障引起的，电压降低，低电压元件动作，启动保护。
2、如下图所示：只有在电流元件和低电压元件同时动作时才能启动时间继电器，经过预定的延时启动出口中间继电器，动作于跳闸。
3、由于低电压元件的作用是保证正常情况下电动机自启动时不动作，因此电流元件的动作电流就不再考虑可能出现的最大负荷电流，而是按大于变压器额定电流来整定。
可靠系数取1.2，返回系数取0.85～0.9。
4、低电压元件的动作电压应小于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，同时外部故障切除后，电动机自启动的过程中，它必须返回。
1）低电压继电器由变压器高压侧互感器供电时，Uact=0.7UN。
2）低电压继电器由变压器低压侧互感器供电时，Uact=0.5～0.6UN。
三、复合电压启动的过电流保护1、为提高不对称短路时电压元件的灵敏度，可采用复合电压启动的过电流保护，这种保护是用复合电压元件取代了低电压启动过电流保护的低电压元件。
变压器相间短路的后备保护
变压器接地短路的后备保护
中性点接地变压器的接地保护
中性点不接地时变压器接地保护
间隙零序过流保护： 零序过电压保护：作为间隙零序过流保护的辅助保
护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。
一、原理框图：
1QF
TA1
QS
F
TA2
QF
3U 0 3I 0 3I0
T
H
t0
1
解列、灭磁
（跳1QF）
t2
一、过电流保护 动作电流：
最大负荷电流ILmax的确定： (1)对并联运行的变压器，应考虑切除一台变压 器后的负荷电流。当各台变压器的容量相同时，可 按下式计算：
式中 m—并联运行变压器的最少台数； IN—每台变压器的额定电流。
变压器相间短路后备保护
(2)对降压变压器，应考虑负荷中 电动机自起动时的最大电流，即：
关于三绕组变压器后备保护配置
对于三绕组变压器的后备保护，当变压器油箱内部故 障时，应断开各侧断路器，当油箱外部故障时，只应断开 近故障点侧的变压器断路器，使变压器的其余两侧继续运 行。
（1）对于单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备 保护，分别装于电源侧和主负荷侧。电源侧保护动作跳开 QF1；负荷侧保护带两级时限，以较小的时限跳开变压器 断路器QF3，以较大的时限断开变压器各侧断路器。
2、复合电压起动的过电流保护
（1）电流元件 （2）电压元件 （3）负序电压元件
2、复合电压起动的过电流保护
复合电压启动的过电流保护的优点： (1)由于负序电压继电器的整定值较小，因此对于不 对称短路，其灵敏系数较高。 (2)对于对称短路，电压元件的灵敏性可提高1.15～ 1.2倍。 (3)由于保护反应负序电压，因此对于变压器后的不 对称短路，与变压器的接线方式无关。
变压器相间短路的后备保护
单侧电源的三绕组变压器：只装设两套过 电流保护。一套装在电源侧，另一套装在 负荷侧（如图中的Ⅲ侧）。 图6-22：三绕组变压器过流保护配置说明
母线Ⅰ 电源侧的过电流保护作为变压器主保护和母 线Ⅱ保护的后备。采用两个时间元件：比较 小的时限tⅠ跳开断路器QF2，以较大的时限 tT=tⅠ+△t跳开QF1、QF2和QF3。对于tⅠ， 若tⅠ<tⅢ，在母线Ⅲ故障时，仍会无选择性地 跳开QF2，因此应该与：
, tIII ) t tI max(tII
多侧电源的三绕组变压器 设图中Ⅱ侧也带有电源，这时应该在三侧分别装设过电流保 护。主电源侧的过电流保护兼作变压器主保护的后备，其它 各侧过电流保护仅作为本侧母线保护的后备。主电源一般指 升压变压器的低压侧、降压变压器的高压侧、联络变压器的 大电源侧。假设Ⅰ侧为主电源。 母线Ⅰ Ⅰ侧过电流保护增设一个方向指向母线 的方向元件，并设置两个动作时限，短 时限取tⅠ=t’Ⅰ+△t，长时限取：
I l .max
n I n (6 53) n—并列运行变压器的可能最少台数； In—每台变压器的额定电流。 n 1
对于降压变压器：应考虑电动机自起动时的最大电流。
Il .max Kss Il.max (6 54)
I’l.max—正常工作的最大负荷电流（一般为额定电流）； Kss—综合负荷的自起动系数。对于110kV的降压变电所，低压6-10kV侧 取1.5~2.5；中压35kV侧取1.5~2。
（2）按躲过电动机自起动时的电压整定 当低压继电器由变压器低压侧互感器供电时： U set (0.5 ~ 0.6)Un (6 57) 当低压继电器由变压器高压侧互感器供电时： Uset 0.7Un (6 58)
电力变压器相间短路的后备
电力变压器相间短路的后备为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。
过电流保护根据变压器容量的大小和保护装置对灵敏度的要求，采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护等方式。
1. 过电流保护过电流保护一般用于容量较小的降压变压器上，其单相原理接线如图1所示。
保护装置的动作电流应按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。
具体应考虑：图1变压器过电流保护单相原理接线图(1)对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器以后所产生的过负荷。
若各变压器的容量相等时，可按下式计算为式中m——并列运行变压器的台数；——变压器的额定电流。
(2)对降压变压器，应考虑负荷中电动机自起动时的最大电流，即式中K SS——自起动系数，其值与负荷性质及用户与电源间的电气距离有关，在110kV降压变电站，对6～10kV侧，K SS=1.5～2.5；35kV侧，K SS=1.5～2.0。
——正常运行时的最大负荷电流。
保护装置动作时限的选择以及灵敏系数的校验，与前面介绍的定时限过电流保护相同，不再作分析。
按以上条件选择的起动电流，其值一般较大，往往不能满足作为相邻元件后备保护的要求。
为此需要采取以下几种提高灵敏性的措施。
2.低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护单相原理接线如图2所示。
保护的起动元件包括电流继电器和低电压继电器。
电流继电器的动作电流按躲过变压器的额定电流整定。
即=故其动作电流比过电流保护的起动电流小，提高了保护的灵敏性。
低电压继电器的动作电压可按躲过正常运行时最低工作电压整定。
一般取O.6。
(为变压器的额定电压)，即=0.6电流元件的灵敏系数校验与定时限过电流保护相同，电压元件的灵敏系数按下式校验，即式中——最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保护安装处的最大电压。
图2 低电压起动的过电流保护单相原理接线图3.复合电压起动的过电流保护若低电压起动的过电流保护灵敏度不满足要求，可采用复合电压起动的过电流保护，以提高不对称相间短路故障时保护的灵敏度。
变压器相间短路后备保护
第五节 变压器(发变组)相间短路后备保护1.概述变压器(发变组)相间短路后备保护有过流保护、复合电压启动的过流保护、负序过流保护和单元件低压启动过流保护、阻抗保护。
1.1 过流保护用于降压变压器，动作电流应考虑电动机自启动和变压器可能出现的最大过负荷时不误动。
1.2 复合电压启动(负序电压和线电压)的过流保护用于升压变压器、系统联络变压器，当降压变压器的过流保护灵敏度不够时也可采用此后备保护。
整定原则如下： (1) 过电流元件动作电流按下式计算。
op I ＝rerelK K gn I 式中 rel K －可靠系数，rel K ＝1.2。
re K －返回系数，re K ＝0.85~0.90。
gn I －发电机额定电流。
(2) 负序电压元件动作电压按避越正常运行时最大负序不平衡电压整定，根据经验取gn op U U )12.0~06.0(.2= 式中 gn U －发电机额定电压。
(3) 线电压元件动作电压按两条原则整定：1） 电动机自启动时不应误动； 2） 发电机失磁时不应误动。
对于汽轮发电机，取op U ＝0.6gn U ； 对于水轮发电机，取op U ＝0.7gn U 。
1.3 负序过流保护和单元件低压启动过流保护对于5000KW 及以上的发电机，不对称短路后备保护采用负序过流保护，对称短路后备保护采用单相低压启动过流保护。
负序过流保护的动作电流的整定原则是：假定值班人员在120s 内可能采取措施来消除产生负序电流的根源，而120s 内负序电流对转子表层的过热作用以A t I =2*2表示，对于间接冷却式发电机，A ＝30(汽轮发电机)或40(水轮发电机)，*2I 为以gn I 为基值的负序电流标么值，为简化计，以2I 表示。
以120s 内不损坏转子表层的负序电流2I 作为负序过流保护的动作电流，即5.0120.2≈=A I op (汽轮发电机)或6.0.2=op I (水轮发电机)。
此外还应考虑与相邻元件保护装置在灵敏度方面的配合来决定其延时大小。
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2. 动作时限的整定
动作时限按阶梯形原则整定。
3. 灵敏度 Ks 校验
Ks
I k min Iop
要求 Ks ≥1.2。
二、低电压起动的过电流保护
采用低电压起动可以提高电流元 件的灵敏度
低电压起动的构成: 电流元件、低电压元件、时间元件。
变压器 保护装置
k2
U u ,v , w
来自高
U u ,v , w
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
1）对于双绕组变压器： 相间短路的后备保护应装设于主电源侧
2）对于单侧电源的三绕组变压器或自耦变压器： 相间短路的后备保护宜装于电源侧和主负荷侧 负荷侧的过流保护以t3 时限跳开 3QF， 主电源侧保护带有两级时限t1 和t2 ： 以较短的时限t2 跳开变压器Ⅱ侧的断路器 2QF， 以较长的时限t1 跳开变压器各侧断路器。
同时外部故障切除后、电动机自起动的过程中它必须返回 的条件整定。
通常采用 Uop 0.7Ut.n
灵敏度 Ks 要求同电流元件，即：
Ks
Uop U K .max
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
三、微机型复合电压起动的方向过电流 保护
复合电压:负序电压加全电压 负序电压----反映不对称短路 全电压----反映对称短路
四、微机型变压器阻抗保护
• 变压器阻抗保护通常作为330KV及以上大型 变压器相间短路的后备保护
• 组成: 起动元件 相间阻抗测量元件 时间元件 电压回路断线闭锁元件等
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
Iu,v,w Iu,v,w Uu,v,w
变压器相间短路的后 备保护
本节主要内容:
一、过电流保护 二、低电压起动的过电流保护 三、微机型复合电压起动的方向过电流保护 四、微机型变压器阻抗保护 五、变压器相间短路后备保护的配置原则
变压器相间短路的后备保护
变压器相间短路的后备保护是用 来反应变压器外部故障而引起的变压 器绕组过电流，同时也作为差动保护 和瓦斯保护的后备保护。
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
3)对于多侧电源的三绕组变压器
应在各侧都配置后备保护:各侧保护 均动作于跳开本侧断路器。
对于动作时限最小的保护:应装设方 向元件. 同时，在加装方向保护的一侧，加装 一套不带方向的后备保护，保护动作 后，跳开三侧断路器。
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
220KV变压器过流保护的配置
变压器侧 过流段
220KV侧
复压过流I 复压过流II
方向
指向220KV变压器
不带方向
复压过流I段
110KV侧
复压过流II段
10KV侧
电流速断 复压过流
指向110KV侧母线
不带方向 不带方向 不带方向
I 2 I set.2
Iset 、 Iset.2通常均取电流互感器二次额定电流的 0.2 倍。
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
2．阻抗元件 阻抗元件采用0°接线方式 动作的正方向:可以指向变压器，也
可以指向母线，由保护的控制字控制。 断线检测元件
当该元件检测到TV二次回路断线时， 将阻抗保护闭锁，并且发出告警信息。
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
五、变压器相间短路后备保护的配置原则
G
I
·
1QF
起动元件
跳三侧
断路器
t1
出口
t2
II 2QF
3QF
起动元件
t3
III
图 8－16 单侧电源变压器后备保护配置示意图
来自低
k1
压侧 TV
压侧 TV
图 8－13 变压器低电压启动 过电流保护单相原理接线图
1） 电流元件的起动值 Iop 按躲开变压器额定电流整定。
即： Iop
Krel Kre
It.n
灵敏度校验：作为近后备保护时，Ks ≥1.3；
作远后备保护时， Ks ≥1.2。
2） 低电压元件的动作电压整定值： 应按躲开正常运行时母线上可能出现的最低工作电压，
Ilmax 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。
按下式计算：
Ilmax＝
n
n
1
It.n
2）对于降压变压器应考虑低压侧电动机自启动的影响。
Ilmax＝Kss It.n
Kss 为自起动系数，： 6～10KV侧取1.5 ~ 2.5， 35KV侧取1.5 ~ 2 。
启动元件 阻抗元件
Y
t
跳闸
＆
Uu,v,w
TV 断线检测 元件
阻抗压板投入
图 8－15 变压器阻抗保护逻辑框图
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
1.起动元件
组成：相电流突变量启动元件
负序电流启动元件两部分，
启动元件动作判据为：
或 i Iset
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 K re
Ilmax
K rel 为 1.2～1.3
Kre 为 0.85
时间
T1
4.2 S
T2
4.5 S
T1
4.8 S
T2
5.1 S
T1
3.6 S
T2
3.9 S
T1
4.2 S
T2
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
微机型复合电压起动的方向过电流保护
对侧 Uu,v,w
相间功率方向
整定
本侧 Uu,v,w
负序过电压 ≥1
低电压
跳闸 &
t
本侧
Iu,v,w
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
过电流
电气变压器相间短路的后备保护(ppt3 6页)
1.复合电压元件 复合电压元件动作的判据是： U 2 U 2.set或U1 U set
2.相间功率方向元件 功率方向元件与线路保护中的方向元件原理相同 按 90°接线方式， 通过软件实现-30°或-45°最大灵敏角。
电气变压器相间短路的后备保护(pp3 6页)