继电保护 第六章 电力变压器的继电保护

六章电力变压器的继电保护

第一节概述

一、变压器的故障：

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

引出线的相间短路

油箱外部故障

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

二、变压器不正常工作状态：

外部短路或过负荷过电流

油箱漏油造成油面降低

外加电压过高或频率降低过励磁等

三、应装设的继电保护装置

（1）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

（2）纵差动保护和电流速断保护：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（3）相间短路的后备保护。作为（1）(2)的后备

（a）过电流保护

（b）复合电压起动的过电流保护

（c）负序过电流

（4）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

（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷

（6）过励磁保护：防御变压器过励磁

第二节：变压器纵差动保护

一、构成变压器纵差动保护的基本原则

.

.

..I-J

1

'I 双绕组变压器纵差动保护单相原理图

正常运行或外部故障时

B

n I I 2'1'/

所以两侧的CT 变比应不同，且应使

2"1"I I

即：2

12'1'l l n I n I

或2

'1'/21I I n

n l l =B n

即：按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧CT 变比的比值等于变压器的变比。

二．不平衡电流产生的原因和消除方法：

理论上，正常运行和区外故障时，Ij =I1"- I2"=0 。 实际上，很多因素使Ij = Ibp≠0 。（Ibp 为不平衡电流） 下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法： 1． 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流：

（Υ/Δ-11）Y.d11 接线方式——两侧电流的相位差30°。

消除方法：相位校正。

变压器Y 侧CT （二次侧）：Δ形。 Y.d11 变压器Δ侧CT （二次侧）：Y 形。 Y.Y12

可见,差动臂中的 同相位了,但

A2

B2A2I 3I -I .

为使正常运行或区外故障时, Ij=0,则应使

A2A2I I 3

B

A l l l A l n n n n n

111221113/3

即高压侧电流互感变比应加大√3倍. 该项不平衡电流已消除.。

2.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:

CT 的变比是标准化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5.

所以,很难完全满足12

l l n n B n 或3/12l l n n B n

即Ij≠0,产生Ibp.

消除方法:利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿.

假设正常运行和区外故障时, I2'>I2",Wph接电流小的一侧, I2".

I2'- I2"→Wcd(I2'- I2") I2"→Wph I2"

调整Wph,使Wcd(I2'- I2")= Wph I2".磁势抵消.

铁芯中,Φ=Φcd-Φph=0. 所以W2中无感应电势,J不动作.

实际上, Wph.js可能不是整数. Wph.zd应是整数.故仍有一残余的不平衡电流. Ibp=ΔfzdId.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.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

3.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流:(CT变换误差)

Ibp.CT =Ktx∙Ker∙Id.max/ nl1 其中Ktx =1

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

4.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:

改变分接头→改变nB→破坏nl2/ nl1= nB或的关系.

产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路,即nl2, nl1不能改变),

Ibp. ΔU=±ΔU∙ Id.max/ nl1 无法消除.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

由以上分析可知,稳态情况下, Ibp由三部分组成.

Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. ΔU

5.暂态情况下的不平衡电流:

⑴非周期分量的影响:

比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量,持续时间比较长(几十周波).

最大值出现在短路后几个周波. 引入非周期分量函数Kfzq.

Ibp.CT=Kfzq∙Ker∙Ktx∙Id.max/ nl1

措施:快速饱和中间变流器,抑制非周期分量.

⑵由ILy产生的不平衡电流:

当变压器电压突然增加的情况下(如:空载投入,区外短路切除后).

IL↑→ 励磁涌流. 可达(6-8) Ie.

其波形参看教材173页,图6-2.

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.(削去负波后) 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。 三．BCH —2型差动继电器的工作原理：

具有比较良好的躲过变压器励磁涌流特性的差动继电器。

两部分组成：速饱和变流器和执行元件（电流继电器）

速饱和变流器有三个铁芯柱A 、B 、C ，A 、C 柱截面积相等且为B 柱截面积的一半。 B 柱：Wph1,Wph2,Wcd,W d’ A 柱：Wd” C 柱：W2

"""'''"'"'dac dAB d Id dBC dBA d Id cd cd cd Icd W d W d W cd

各柱上的磁通：

'"""'"''dBC dAC cd c dAB d cd B d dBA cd A

W2中感应的电流达到一定数值时，执行元件动作 分析Wd’,Wd”的作用：

1） 当通入正弦电流时，"dAC 与'dbc 相抵消，短路线圈不起作用 2） 外部短路时，有较大的非周期分量。

因为有较大的非周期分量电流—>铁芯饱和所以使——>躲过励磁涌流的根本原因。

四．带制动特性的BCH —1型差动继电器的工作原理。