变压器常见故障、不正常运行及保护方式
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3 差动元件各侧之间的平衡系数
❖ 若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入 各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满
足 I 0 。
❖ 在微机型变压器保护中，引用了一个将两个大小不 等的电流折算成作用完全相同电流的平衡系数。
❖ 根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差 动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。
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Id
区 作 动
1
I op.o
Ires.o Ires1
2 S2 tg 2 S1 tg 1
I res
三段折线式差动元件的动作特性曲线
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2 涌流闭锁元件
（1）二次谐波制动原理 利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分 出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。
（2）间断角原理 变压器内部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投 时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般 大于150度）。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电 流波形是否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁 涌流的。
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（2）接入辅助TA的移相方式 对于YN,d接线的变压器，其差动TA的接
线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA， 接成d形，接入变压器高压侧差动TA二次， 对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使 各相差动元件两侧电流相位相反的目的。
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（3）用软件对高压侧电流移相
❖ 相间短路的后备保护
❖ 接地短路的后备保护 ❖ 过负荷保护 ❖ 过励磁保护 ❖ 其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却
系统）
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二、瓦斯保护
基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。 •作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。 •测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。 重瓦斯保护动作，发跳闸命令。跳开变压器各侧断 路器；对于发变组接线，保护动作于全停、启动快切。
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瓦斯继电器安装示意图
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三、变压器纵差动保护
1.基本原理:电流差动原理的应用
一 变压器纵差保护的构成原理及接线 变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫 第一定律，即
I 0
式中： I－变压器各侧电流的向量和。
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二 实现变压器纵差保护的技术难点
1、变压器两侧电流的大小及相位不同 2、稳态不平衡电流大 （1）变压器有激磁电流 （2）变压器带负荷调压 （3）两侧差动TA的变比与计算变比不同
过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过 高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高 引起的变压器过励磁。
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保护配置
（1）主保护 反应变压器油箱内部短路 故障，主保护 快速跳闸，瞬时动作于全 停。
a、变压器差动保护 b、瓦斯保护 c、电流速断保护
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（2）后备保护 反应变压器的不正常工 作状态，后备保护一般发告警信号， 或延时跳闸。
Ires Ires.o Ires Ires.o
Id －差电流
Iop.o － 差动元件的启动电流，也叫最小动作电流
I电res流.o －拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动
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Id
动作 区
S tg
Iop.o
Ires.o
Ires
二段折线式差动元件的动作特性曲线
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（III）三段折线式差动元
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电力变压器保护
主要内容
1 变压器常见故障、不正常运行及保护方式
2
瓦斯保护
3
变压器纵差动保护
4 变压器后备保护和过负荷保护
5 变压器的接地保护
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一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置
❖ 内部故障：
绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。 ❖外部故障：
绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。 ❖ 变压器不正常运行状态：
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变压器型号SFL1—8000/35，变比 38.5/6.3
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二 实现变压器纵差保护的技术难点
3 暂态不平衡电流大 （1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同 （2）空投变压器的励磁涌流 （3）变压器过激磁 （4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序
电流
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三 空投变压器的励磁涌流
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❖ 下面举例计算电流平衡系数，变压器容量 31.5/31.5/31.5，变比110/38.5/11,接线方式Y0/Y/d
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五 微机变压器纵差保护
1、比率制动特性的差动元件的原理 （1）动作方程 （II）二段折线式差动元件
Id Iop.o Id S (Ires Ires.o ) Iop.o
1 涌流中含有很大的直流分量；
2 波形是间断的，且间断角很大
3
由于波形间断，使其在一个周期内正 半波与负半波不对称；
4
含有很大的二次谐波分量
5 在同一时刻三相涌流之和近似等于零
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四 变压器纵差保护的实现
1 差动保护两侧电流的移相方式 两类：通过改变差动TA接线方式移相（即由 硬件移相）；由计算机软件移相 （1）改变差动TA接线方式进行移相 如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是 将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变 压器三角形侧的电流互感器接成星形，以补偿 30°的相位差。
即采用计算差动TA二次两相电流差的方式。
当变压器的接线组别为YN,d11时，在Y侧流入A、
B、C三个差动元件的计算电流，应分别取
Ia Ib
Ib Ic
Ic Ia
对于Y，d接线的变压器，当用计算机软件对某侧
电流移相时，差动TA的接线均采用Y，y。
LOห้องสมุดไป่ตู้O
（4）用软件在低压侧移相方式 在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流 移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当 变压器接线组别为YN,d11时，则应将低压侧差 动TA二次三相电流以次向滞后方向移动30度；
I I
d d
Iop.o S1 ( I re s
Ires.o ) Iop.o
Id Iop.o S1(Ires Ires.o ) S2 (Ires Ires.1)
S2
Ires Ires.o Ires.1 Ires Ires.o Ires Ires.1
S1 －第二段折线的斜率；
S2 －第三段折线的斜率； Ires－.1 第二个拐点电流；
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（3）波形对称原理 在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称 算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开 来。励磁涌流，波形间断不对称。 （4）磁制动原理 磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的 磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的
3 差动元件各侧之间的平衡系数
❖ 若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入 各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满
足 I 0 。
❖ 在微机型变压器保护中，引用了一个将两个大小不 等的电流折算成作用完全相同电流的平衡系数。
❖ 根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差 动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。
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Id
区 作 动
1
I op.o
Ires.o Ires1
2 S2 tg 2 S1 tg 1
I res
三段折线式差动元件的动作特性曲线
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2 涌流闭锁元件
（1）二次谐波制动原理 利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分 出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。
（2）间断角原理 变压器内部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投 时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般 大于150度）。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电 流波形是否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁 涌流的。
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（2）接入辅助TA的移相方式 对于YN,d接线的变压器，其差动TA的接
线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA， 接成d形，接入变压器高压侧差动TA二次， 对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使 各相差动元件两侧电流相位相反的目的。
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（3）用软件对高压侧电流移相
❖ 相间短路的后备保护
❖ 接地短路的后备保护 ❖ 过负荷保护 ❖ 过励磁保护 ❖ 其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却
系统）
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二、瓦斯保护
基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。 •作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。 •测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。 重瓦斯保护动作，发跳闸命令。跳开变压器各侧断 路器；对于发变组接线，保护动作于全停、启动快切。
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瓦斯继电器安装示意图
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三、变压器纵差动保护
1.基本原理:电流差动原理的应用
一 变压器纵差保护的构成原理及接线 变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫 第一定律，即
I 0
式中： I－变压器各侧电流的向量和。
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二 实现变压器纵差保护的技术难点
1、变压器两侧电流的大小及相位不同 2、稳态不平衡电流大 （1）变压器有激磁电流 （2）变压器带负荷调压 （3）两侧差动TA的变比与计算变比不同
过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过 高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高 引起的变压器过励磁。
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保护配置
（1）主保护 反应变压器油箱内部短路 故障，主保护 快速跳闸，瞬时动作于全 停。
a、变压器差动保护 b、瓦斯保护 c、电流速断保护
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（2）后备保护 反应变压器的不正常工 作状态，后备保护一般发告警信号， 或延时跳闸。
Ires Ires.o Ires Ires.o
Id －差电流
Iop.o － 差动元件的启动电流，也叫最小动作电流
I电res流.o －拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动
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Id
动作 区
S tg
Iop.o
Ires.o
Ires
二段折线式差动元件的动作特性曲线
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（III）三段折线式差动元
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电力变压器保护
主要内容
1 变压器常见故障、不正常运行及保护方式
2
瓦斯保护
3
变压器纵差动保护
4 变压器后备保护和过负荷保护
5 变压器的接地保护
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一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置
❖ 内部故障：
绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。 ❖外部故障：
绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。 ❖ 变压器不正常运行状态：
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变压器型号SFL1—8000/35，变比 38.5/6.3
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二 实现变压器纵差保护的技术难点
3 暂态不平衡电流大 （1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同 （2）空投变压器的励磁涌流 （3）变压器过激磁 （4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序
电流
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三 空投变压器的励磁涌流
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❖ 下面举例计算电流平衡系数，变压器容量 31.5/31.5/31.5，变比110/38.5/11,接线方式Y0/Y/d
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五 微机变压器纵差保护
1、比率制动特性的差动元件的原理 （1）动作方程 （II）二段折线式差动元件
Id Iop.o Id S (Ires Ires.o ) Iop.o
1 涌流中含有很大的直流分量；
2 波形是间断的，且间断角很大
3
由于波形间断，使其在一个周期内正 半波与负半波不对称；
4
含有很大的二次谐波分量
5 在同一时刻三相涌流之和近似等于零
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四 变压器纵差保护的实现
1 差动保护两侧电流的移相方式 两类：通过改变差动TA接线方式移相（即由 硬件移相）；由计算机软件移相 （1）改变差动TA接线方式进行移相 如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是 将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变 压器三角形侧的电流互感器接成星形，以补偿 30°的相位差。
即采用计算差动TA二次两相电流差的方式。
当变压器的接线组别为YN,d11时，在Y侧流入A、
B、C三个差动元件的计算电流，应分别取
Ia Ib
Ib Ic
Ic Ia
对于Y，d接线的变压器，当用计算机软件对某侧
电流移相时，差动TA的接线均采用Y，y。
LOห้องสมุดไป่ตู้O
（4）用软件在低压侧移相方式 在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流 移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当 变压器接线组别为YN,d11时，则应将低压侧差 动TA二次三相电流以次向滞后方向移动30度；
I I
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Iop.o S1 ( I re s
Ires.o ) Iop.o
Id Iop.o S1(Ires Ires.o ) S2 (Ires Ires.1)
S2
Ires Ires.o Ires.1 Ires Ires.o Ires Ires.1
S1 －第二段折线的斜率；
S2 －第三段折线的斜率； Ires－.1 第二个拐点电流；
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（3）波形对称原理 在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称 算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开 来。励磁涌流，波形间断不对称。 （4）磁制动原理 磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的 磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的