6.4变压器相间短路的后备保护

因此应该与
t
' I
I
和
tIII
中的较大者进
行配合，即 tI max( tI'I , tIII ) t 。
I
QF 2
k1 QF 3
II
tI'I
III
t' III
（1）单侧电源三绕组变压器
I
tI'
I QF1
提问：根据上述保护配置及其整 定情况，在k1点和k2点发生故障， 哪些保护会启动？哪些保护会动 作？
t'
III III
（2）双侧电源的三绕组变压器
I侧的过电流保护也应增设一
I
个方向元件，方向指向母线I;
I侧的过电流保护的动作时限 也应设置两个;
短时限：tI

t
' I
t
，动作
时电流元件和方向 元件同时启动，
方向 元件
I
跳开QF1；
QF 2
II tI'I
主电源
tI'
QF1
I
方向 元件
（2）双侧电源的三绕组变压器
三侧分别装设过电流保护,作
I
为本侧母线的后备，主电源侧保
护兼作变压器主保护的后备保护。
主电源一般指：升压变压器低
压侧、降压变压器高压侧以及联
络变压器的大电源侧。
II侧的动作时限为：
tII

t
' II
t
III侧的动作时限为：
tII

t
' III
t
I
QF 2
III
低电压启动的过电流保护接线如下图所示：
QF2
I
整定值如 何确定？
I
1
TA QF1
~
I
H1
跳闸
&
t
U
Y1
U
1
TV
U
H2
6.4.2 低电压启动的过电流保护
（1）电流元件整定值
采用低电压继电器后，电流继电器的整定值就可以不再 考虑并联运行变压器切除或电动机自启动时可能出现的最大 负荷，而是按大于变压器的额定电流整定。
（1）单侧电源三绕组变压器
I
tI'
QF1
t t t 图中
' I
、
' II
、
' III
分别表示
各侧母线后备保护的动作时限，
t 定义 ，作为跳开三侧断路器的 T
时限。
QF 2
QF 3
II
tI'I
III
t' III
（1）单侧电源三绕组变压器
I
I
tI'
QF1
可以只装设两套过电流保护，一 套装设在电源侧，一套装设在负荷 侧（III侧）
I
tT max(tI ,tII ,tIII ) t
tI
t' I
t
主电源
t
QF1
' I
I
方向 元件
tII
t' II
t
方向 元件
I
QF 2
II
tI'I
III
I
tIII
t' III
t
QF 3
t' III
（2）双侧电源的三绕组变压器
故障情况下保护的动作情况分析（一）I
U set 0.7U N
按原则一、原则二整定后，取其较小者作为整定值。
6.4.2 低电压启动的过电流保护
（3）灵敏度校验
电流继电器的灵敏度校验：与不带低电压启动的过电流 保护相同
低电压继电器的灵敏度校验
A
nT :1
2
B1
C
~
K sen

U set U k.min
k
要求： Ksen 1.25
6.4.2 低电压启动的过电流保护
低电压启动的过电流的保护存在的问题 对于升压变压器而言，如果只在一侧接有低电压继电
器，当另一侧故障时，灵敏度往往不能满足要求。此时， 可以采用两组低电压继电器分别接在变压器两侧的电压互 感器上，并用触电并联的方法提高灵敏度。但这种保护的 接线复杂，所以，近年来已广泛采用复合电压启动的过电 流保护。
I
QF 3
t'
III III
（2）双侧电源的三绕组变压器
长时限：tT max( tI , tII , tIII ) t ，I
动作时过电流元件启动，但方向元件不 启动，经过延时后跳开三侧断路器；
主电源
tI'
QF1
I
方向 元件
方向 元件
II
I
QF 2
tI'I
I
QF 3
t'
III III
负荷侧的保护只作为母线III保护 的后备，动作后只跳开QF3。
动作时限应该与母线III保护的
动作时限配合，tIII

t
' III

t
Leabharlann Baidu
。
I
QF 2
QF 3
II
tI'I
III
t' III
（1）单侧电源三绕组变压器
I
tI'
I QF1
电源侧的保护作为变压器主保护 和母线II保护的后备。
为了满足尽量缩小停电范围的要求，
I L.max

3 1000 1500A 2
6.4.1 过电流保护
（2）对降压变压器而言，应考虑电机自启动时的最大电流，
计算式为：
I K I L.max
' ss L.max
Kss 综合负荷的自启动系数，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。
tII tT II侧过电流保 护跳开QF2
方向 元件
II
I
QF 2
k2
QF1
I
方向 元件
I
QF 3 III
（2）双侧电源的三绕组变压器
故障情况下保护的动作情况分析（三）I
k3点短路
I、II侧电流保护启动 II侧方向元件不启动
tI tT I侧过电流保 护跳开QF1
方向 元件
I set

K re l K re
IN
动作门槛降低，电流元件灵敏度增加
比较
I set

K rel K re
I L.max
6.4.2 低电压启动的过电流保护
（2）低电压继电器的整定方法 原则一：按躲过正常工作时可能出现的最低工作电压整定
U L.min K re l
K re
U set

U L.min Krel Kre
I
QF 2
II
主电源
k3
QF1
I
方向 元件
I
QF 3 III
（2）双侧电源的三绕组变压器
故障情况下保护的动作情况分析（四） I
k4点短路
I、II侧电流保护启动 I、II侧方向元件不启动
I侧过电流保护经
tT 延时后跳开三
侧断路器
方向 元件
II
I
QF 2
主电源
QF1
I
方向 元件
k4
I
QF 3
通常后备保护有过电流保护、低电压启动的过电流保 护、复合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等。
6.4.1 过电流保护
保护装置的单相原理接线如图所示，其原理与线 路定时限过电流保护相同。
QF2
注意：跳闸是跳开变压
器两侧的断路器。
跳闸
I t
TA
QF1
过电流保护的启动电流整定
整定原则：
保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大 负荷电流来整定。
k1点短路
三侧电流保护启动 I、II侧方向元件不启动
tIII tT III侧过电流 保护跳开QF3
方向 元件
II
I
QF 2
tI'I
主电源
tI'
QF1
I
方向 元件
I
k1
QF 3
t'
III III
（2）双侧电源的三绕组变压器
主电源
故障情况下保护的动作情况分析（二）I
k2点短路
I、II侧电流保护启动 I侧方向元件不启动
K re l K re I L.max
I set

K rel K re
I L.max
可靠系数，取1.2~1.3； 返回系数，取0.85~0.95；
变压器可能出现的最大负荷电流
6.4.1 过电流保护
I L.max的计算方法：
（1）对并联运行的变压器，考虑切除一台容量最大的变 压器时，在其它变压器中出现的过负荷。当并联运行的变压 器容量相同时，计算式为：
电源侧保护采用两个时间元件，以较
小的时限tI跳开断路器QF2，以较大
时限
tT tI 跳t开三侧断路器。
I
QF 2
QF 3
II
tI'I
III
t' III
tI 如何确定才
满足要求？
（1）单侧电源三绕组变压器
I
tI'
I QF1
若 tI tIII ，在母线III故障时，
电源侧的电流保护仍会无选择性的 跳开QF2 。
下面以一例子进行说明。
在k1点发生故障，应只跳开
断路器QF3；
I
k2点短路时，则将QF1、QF2、
QF1
QF3全部跳开。
因此，需要在变压器三侧装
k 设过电流保护，各侧保护之 2 间要相互配合。
QF 2
QF 3
II
III
k1
6.4.4 三绕组变压器相间短路后备保护的特点
变压器保护的配置与变压器的主接线方式及其各侧电源 情况等因素有很大关系，下面分单侧电源和多侧电源两种情 况分别讨论保护配置及其配合关系。
6.4 变压器相间短路的后备保护
——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 ——三绕组变压器的后备保护
变压器通常采用纵差动保护和瓦斯保护作为主保护， 除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后 备保护。
后备保护的作用是：
（1）防止外部短路引起的变压器绕组过流； （2）作为相邻元件（母线或线路）保护拒动时的后备 保护，以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护 的后备。
6.4.3 复合电压启动的过电流保护
复合电压启动的过电流保护的原理 将三个低压继电器用一个负序电压继电器和一个接于
线电压上的低电压继电器代替。其中负序电压继电器用于 检测是否出现了两相短路（不对称短路时会出现负序电 压），低电压继电器用于检测是否出现了三相短路（三相 短路是对称短路，不会出现负序电压）。
I'
正常工作时的最大负荷电流（一般为额定电流）。
L.max
保护的动作时限和灵敏系数的校验，与线路保护定
时限过电流保护相同，这里不在赘述。
6.4.2 低电压启动的过电流保护
过电流保护如果按照躲过最大负荷电流的方法整定，启 动电流较大，灵敏度往往不能满足要求。为此可采用低电压 启动的过电流保护。
低电压启动的过电流保护要求电压元件和电流元件同时 启动后，才能启动时间继电器，经过预定的时间后跳闸。
k2
I
QF 2
k1 QF 3
II
tI'I
III
t' III
（1）单侧电源三绕组变压器
说明：
①为了提高外部故障时保护的灵敏度，负荷侧过电流保护 应该装设在容量较小的一侧，对于降压变压器是低压侧；
②若电源侧过电流保护作为母线II的后备保护灵敏度不足， 则应该在三侧绕组中都装设过电流保护，此时，两负荷侧 的保护只作为本侧母线保护的后备，而电源侧保护则兼作 变压器主保护的后备，只需要一个时间元件。
II tI'I
主电源
tI'
QF1
I
I
QF 3
t'
III III
（2）双侧电源的三绕组变压器
III侧母线短路时，会有短路电 I
流流过II侧过电流保护，保护会 误动作； II侧的过电流保护还需要增设 一个方向元件，方向指向母线II。
主电源
tI'
QF1
I
方向 元件
II
I
QF 2
tI'I
I
QF 3
最低工作电压，一般取 0.9U N ； 可靠系数，取1.1~1.2； 低电压继电器返回系数，取1.15~1.25；
6.4.2 低电压启动的过电流保护
原则二：按躲过电机自启动时的电压进行整定 当低压继电器由变压器的低压侧互感器供电时
U set (0.5 ~ 0.6)U N
当低压继电器由变压器的高压侧互感器供电时
QF2
TA QF1
~
复合电压启动的过电流保护接线图
I I
1
I set

K rel Kre
IN
I
H1
跳闸
&
t
U2
滤
Y1
过
器 U 1
TV
U
H2
U2.set (0.06 ~ 0.12)UN
6.4.4 三绕组变压器相间短路后备保护的特点
三绕组变压器一侧断路器跳开后，另外两侧还能够继 续运行。所以三绕组变压器的相间短路的后备保护在作为 相邻元件的后备时，应该有选择性的只跳开近故障点一侧 的断路器，保证另外两侧继续运行，尽可能的缩小故障影 响范围；而作为变压器内部故障的后备，应该跳开三侧断 路器，使变压器退出运行。
I L.max

n
n
1
I
N
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。
1000A
1000A
LD
n=3 设每台变压器的额定电流：
1000A
I N 1000 A
且每台变压器都工作在额定 状态下。
3000A
n=2
1500A
1500A
LD
3000A
切除一台变压器后，引起的 过负荷电流为：