变压器后备保护

IN SN 3U N
计算二次电流：
IN2 K con I N nTA
K bm I N 2h I N 2m
• 中压平衡系数： • 低压平衡系数：
K bL
I N 2h I N 2L
差动最小动作电流：一般取变压器 额定电流的0.3~0.5倍。
• 比例制动系数：一般取0.5。 • 2次谐波制动系数：通过对装置的合理调整， 当谐波分量占基波的15%~25%，保护不动 作，达到变压器空载投入时闭锁差动保护 的目的。 • 差流速断：按躲过变压器的励磁涌流、最 严重外部故障时的不平衡电流及电流互感 器饱和等整定。
信号 跳QF1 跳QF2
△
保护定值 I op0 K c K b I op0.L 式中：K c ——配合系数，取1.1～1.2；
K b ——零序电流分支系数；
──引出线零序电流保护后备 段的动作电流。
I op 0. L
2、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护
△ △ △
变电站部分变压器中性点接地运行时 ： 若因某种原因造成QF3拒绝跳闸，则保护 动作于QF1跳闸。当QF1和QF4 跳闸后，系统 成为中性点不接地系统，而且T2仍带着接地故 障继续运行。T2的中性点对地电压将升高为相 电压，两非接地相的对地电压将升高相间电压。 如果T2为全绝缘变压器，可利用在其中性点不 接地运行时出现的零序电压，实现零序过电压 保护，作用于断开QF2。如果T2是分级绝缘变 压器，则不允许上述情况出现，必须在切除T1 之前，先将T2切除。
A2
、I
B2
A3
)
B3
I B max( I B1、I
I C max( I C1、I
、I
)
C2
、I
C3
)
2、中、低压变电所主变压器的保护配置 （1）主保护配置 1）比率制动式差动保护。中、低压变电所主 变容量不会很大，通常采用二次谐波闭锁原理 的比率制动式差动保护。 2）差动速断保护。 3）本体主保护。本体瓦斯、有载调压重瓦斯。 对于中性点接地的变压器，除上述保护外 应考虑设置接地保护。
• 主变压器后备保护均按侧配置，各侧后备保护之 间、各侧后备保护与主保护之间软件硬件均相互 独立。 • 小电流接地系统变压器后备保护的配置： • 1）三段复合电压闭锁方向过电流保护。Ⅰ段动作 跳本侧分段断路器，Ⅱ段动作跳本侧断路器，Ⅲ 段动作跳三侧断路器。 • 2）三段过负荷保护。Ⅰ段发信，Ⅱ段起动风冷， Ⅲ段闭锁有载调压。 • 3）冷控失电，主变过温告警（或跳闸）。 • 4）电压互感器断线告警或闭锁保护。
差流速断保护：
• 原则：1）躲过空投变压器时产生的最大励 磁涌流。 • 2）躲过外部短路时产生的最大不平衡电流。 • 变压器外部短路流过差动速断的不平衡电 流小于变压器励磁涌流，因此差流速断定 值可考虑只躲过变压器励磁涌流。
动作电流：
I q 0 4 ~ 10 I 2 N
差流越限告警：
• 原理：正常情况下监视各相差流，如果任 一相差流大于越限启动门槛，发出警告信 号。 • 定值计算： • 变压器一次侧电流
U op K re U K . max
K sen
1.2
3、负序电流和单相式低压过电流保护
对于大容量的发电机变压器组，由于额 定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵 敏度的要求，可采用负序电流保护。负序电 流元件和反应对称短路故障的单相式低压过 电流保护组成。 负序电流保护灵敏度较高，且在星、三角 接线的变压器另一侧发生不对称短路故障时， 灵敏度不受影响，接线也较简单。
3、差动保护的计算分析 （1）差动保护电流互感器接法分析 补偿方法：
( I I ) / 3 I e j 30 I ay 2 ay1 by1 ay1
( I I ) / 3 I e j 30 I by 2 by1 cy 1 by1
( I I ) / 3 I e j 30 I cy 2 cy 1 ay1 cy 1
最小制动电流：
• 一般取变压器二次额定电流值。 • 差动电流：
I DA I A1 I A2 I A3
I DB I B1 I B 2 I B 3
I CD I C1 I C 2 I C 3
制动电流：
I A max( I A1、I
I res max{ I h 制动电流
、Im 、 IL }
2）2次谐波制动
Id2 K2 Id
I d 2 —— 为A、B、C三相差动电流中二次 谐波电流；
I d —— 对应的三相差动电流；
K 2 —— 二次谐波制动系数。
3）波形比较制动
• 采用波形比较的技术将变压器的励磁涌流 和故障电流区分开来。闭锁方式采用分相 闭锁，即任一相波形比较判据满足条件闭 锁本相差动。
过负荷保护动作电流
I op
K rel IN K re
6.6 电力变压器接地保护 电力系统中，接地故障常常是故障的主要 形式，因此，大电流接地系统中的变压器，一 般要求在变压器上装设接地（零序）保护。作 为变压器本身主保护的后备保护和相邻元件接 地短路的后备保护。
1、中性点直接接地变压器的零序保护
(2)比率差动保护
1)比率差动 差动动作方程
I d I res
I d I op. min K res I res I res . min
双绕组变压器 差动电流 I d Ih IL
制动电流
I res
Ih IL 2
三绕组变压器
差动电流 I d I h I m I L
6.5变压器相间短路后备保护
变压器相间短路的后备保护既是变压器 主保护的后备保护，又是相邻母线或线路的 后备保护。 1、过电流保护 使用条件：过电流保护宜用于降压变压器。 安装地点：电源侧。
动作电流确定：
I op K rel I L. max K re
最大电流确定：（并列变压器）
I L. max m IN m 1
4、三绕组变压器后备保护的配置原则
信号
跳QF1 跳QF2 跳QF3 信号
跳QF3 信号
跳QF2
5、变压器的过负荷保护
过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电 流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延 时动作于信号。 过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变 压器各侧绕组可能过负荷情况来选择： (1)对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。
(2)对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发 电机电压侧和无电源侧。
(3)对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应 装设。 (4)对于双绕组降压变压器，装于高压侧。 (5)仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧 的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不 等，则装于电源侧及容量较小侧。 (6)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均 应装设。
（2）后备保护保护配置
1）中性点直接接地运行，配置二段式零序 过电流保护。 2）中性点可能接地或不接地运行，配置一段 两时限零序无流闭锁零序过电压保护。 3）中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时 限式间隙零序过电流保护。
对于双圈变压器，后备保护可以只配置一 套，装于降压变的高压侧（或升压变的低压 侧）；三绕组变压器，后备保护可以配置两套： 一套装于高压侧作为变压器的后备保护，另一 套装于中压侧或低压的电源侧，作相邻后备。
降压变压器：
I L. max K ss I L. max
保护原理接线
信号
保护灵敏度
K sen
I k . min I op
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2、复合电压起动的过电流保护
至电压断线信号 信号 跳QF1 跳QF2
接至电压互感器
电流元件 I op 保护 定值 确定
K rel IN K re
低压元件 U op 0.7U N 负序电压元件
（1）分级绝缘变压器
至其他变压器零序保护
由其他变压器零序保护来
信号 跳QF1 跳QF2
△
来自高压侧母线电压互感器
（2）全绝缘变压器
信号 跳QF1 跳QF2
△
信号
6.7 电力变压器微机保护 1、特点 变压器微机保护在硬件上与线路微机保护相 类同，因保护上的特殊要求，软件上较常规高 压设备保护在使用方便、性能稳定、灵敏度和 可靠性等各方面都具有明显突出的特性。微机 保护还解决了变压器空投内部故障，因健全相 涌流制动而拒绝动作的问题，使保护的可靠性 提高了一大步。多CPU微机保护的采用，使得 变压器的后备保护按侧独立配置并与变压器主 保护、人机接口管理相互独立运行，改善了保 护运行和维护条件也提高了保护的可靠性。
中性点有两种运行方式的变压器，需要装设： 零序过电流保护─用于中性点接地运行方式；零序 过电压保护─用于中性点不接地运行方式。
原则：对于分级绝缘变压器应先切除中性点不接 地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压 器；对于全绝缘变压器应先切除中性点接地运行 的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。