继电保护(7)-变压器保护讲解
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• 可以将电流互感器采取合适的接线进行 相位校正，在微机保护中，也可以用软 件把它校正过来。
nTA2 nTA1 /
3
nT
变压器星形侧：互感 器采用三角接
nTA2 nTA1 /
3
nT
变压器三角侧：互感器 采用星形接法
三、不平衡电流产生的原因及消除措施
1、由变压器励磁涌流IEF 所产生的不平衡 电流
往往偏于时间轴的一侧；
（2）包含大量高次谐波，以二次谐波为主； （3）波形之间出现间断。
• 变压器纵差动保护防止励磁涌流的方法 1）采用速饱和铁芯的差动继电器（躲过励
磁涌流，但影响故障时响应速度）；
2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别； 3）利用二次谐波制动等。
2、由计算变比与实际变比不同而产生的不 平衡电流
I1
I 2
I1 nTA1
I2 nTA 2
,
nTA 2 nTA1
I1 I2
nT
• 因此，变压器纵差动保护需合适选择两 侧电流互感器变比，使其比值等于变压 器变比 nT 。
• 由于互感器变比有系列标准，因此纵差 保护需要应用硬件或软件进行变比补偿。
二、变压器纵差动保护的接线方式
• 变压器常常采用Y，d11的接线方式，因 此两侧电流相位差90o ，这样在二次电流 相量相减时会形成一个差电流。
• 变压器励磁电流只流 过原边一侧，因此反应
到差动回路中引起不平
衡电流。正常时很小，外部故障时因为 电压降低，励磁电流就更小。
• 变压器空载合闸时的励磁涌流
• 根据变压器等值电路，变压器空载合闸 时相当于电压瞬时加在一电感上，稳态 时电流滞后电压90o（即电压最大、电流 过零；电压过零、电流最大） ，因此磁 通也滞后电压90o。（如图a）
8、非电量保护。
9、变压器绝缘监测装置：当变压器绕组发生局 部放电等轻微故障时，将引起变压器油中溶解 气体含量发生变化，通过传感器动态测量这些 变化趋势，分析出变压器的运行状况和潜在故 障，实现状态检修。
第二节
变压器的纵差动保护
一、构成变压器纵差动保护的基本原则
• 为保证变压器纵差动保护正确工作，应 使各侧在正常和外部故障时二次电流相 等，以双绕组变压器为例：
1）直线比率制动特性
Id ,Iub I ub.max
(无制动) 2
a
3
1
比率制动特性的动作方程为：
Id Kres Ires Id min
I d min
I k′.max I k′,I res
图7-7 具有制动特性的差动保护的整定图解
保护的动作电流是随着制 动电流（外部短路时的穿 越电流）的不同而改变的， 故称为穿越电流制动。由 于这种制动作用与穿越电 流的大小成正比，因而使 保护动作电流随着制动电 流的增大而自动增加，故 又称为比率制动。
（2）当出现外部故障伴随很大的穿越电流时， 应可靠不动作；
（3）正常时无论变压器发生何种形式的励磁 涌流和过励磁应可靠不动作。
比率制动特性的纵差动保护，既能在外部短路 时具有可靠的制动作用，又能保证在变压器内部短 路时具有较高的灵敏度。
1. 具有比率特性的纵差动保护
为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制 动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，一般 采用比率制动特性，也称为穿越电流制动特性。由 不平衡电流的讨论可知，流入差动回路的不平衡电 流与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流 越大，不平衡电流也越大。利用这个特点，在差动 回路引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动 电流，使得差动保护的动作电流根据制动电流的大 小自动调整。
• 在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突 变，为反抗磁通（电流）由零变化到稳 态值，因此必产生一个反电势，其作用 抵消外加电压引起的稳态磁通影响，而 维持合闸前磁通不变。
• 对于单相运行的变压器，励磁涌流出现
在外加电压瞬时值 u 0 时接通电路，此 时外加电压引起的磁通应为 m ，而由
于磁通不能突变，将出现一个非周期分
第七章
电力变压器的继电保护
第一节
电力变压器的故障类型、不正常运 行状态及其相应的保护方式
• 变压器故障
• 油箱内：绕组的相间短路、匝间短路、 接地短路以及铁芯的烧损等，有可能导 致变压器的爆炸；
• 油箱外：套管和引出线发生相间和接地 短路。
• 变压器的不正常状态
• 变压器外部相间短路引起的过电流和外 部接地短路引起的过电流和中性点过电 压；过负荷（运行方式的突变）；漏油 引起的油面降低。
3、外部相间短路时应采用的保护（后备）
对于外部相间短路引起的变压器过电流：
（1）过电流保护，一般用于降压变，整定值应考 虑事故状态下可能出现的过负荷电流；
（2）复合电压起动的过电流保护，一般用于升压 变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏 度不满足要求的降压变压器；
（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护， 一般用于63MVA及以上的
• 变压器保护方式
1、瓦斯保护：针对变压器油箱内的各种故 障以及油面的降低，它反应与油箱内所 产生的气体和油流而动作。轻瓦斯保护 动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。
2、纵差动保护或电流速断保护（动作于跳 闸）
• 纵差动保护：大型重要变压器
• 电流速断保护：中小型变压器，且过电 流保护时限大于0.5s时。
• 通过平衡线圈补偿 • 通过软件校正 • 整定计算时予以考虑 3、由变压器带负荷调整分接头而产生的不
平衡电流（变压器实际变比不是 nT）
4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不 平衡电流
5、变压器外部短路而产生的不平衡电流
四、比率制动的纵差动保护
变压器纵差动保护应满足以下要求：
（1）当变压器内部发生短路性质的故障时应 快速动作于跳闸；故障变压器空载投入时，可 能伴随较大的励磁涌流，亦应尽快动作；
量的磁通，其幅值为 m ，如果不计其
பைடு நூலகம்
衰减，半个周期后（ 180o ）， m 也变
成 m
2m
，铁芯中的磁通r 就达到
，2加m上 r
铁芯的剩余磁通 ，总磁通将为
铁芯严重饱和，励I EF 磁电流将剧烈增大， 而成为励磁涌流 。其最大值可达额定 电流的6-8倍。
• 励磁涌流特点 （1）包含有很大的非周期分量（直流分量），
5、过负荷保护 • 对并列运行的数台变压器，为防止运行方式
突变发生过负荷，应装设过负荷保护，延时 动作于信号或自动减负荷。
6、过励磁保护 • 对于500kV及以上变压器，对于频率降低或
电压升高引起的变压器励磁电流的升高，应 装设过励磁保护。
7、零序差动保护：自耦变或在变压器高、中压 侧发生单相接地故障时，纵差动保护灵敏度不 够，应装设零序差动保护。
（4）阻抗保护，对于采用（2）、（3）的保护不 满足灵敏性和选择性要求时。
4、外部接地短路时，应采用的保护
• 如变压器中性点接地运行，应装设零序电流 保护。对自耦变压器和高、中压侧中性点都 直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求 时，应增设零序方向元件。
• 对于电网中部分变压器中性点接地运行时 （一般110kV电网为保证零序等值电路不变化， 只一台变压器接地，其他变不接地），为防 止中性点接地变压器跳开后，不接地变压器 仍带接地故障运行，可装设零序过电压保护、 中性点装放电间隙加零序电流保护等。
nTA2 nTA1 /
3
nT
变压器星形侧：互感 器采用三角接
nTA2 nTA1 /
3
nT
变压器三角侧：互感器 采用星形接法
三、不平衡电流产生的原因及消除措施
1、由变压器励磁涌流IEF 所产生的不平衡 电流
往往偏于时间轴的一侧；
（2）包含大量高次谐波，以二次谐波为主； （3）波形之间出现间断。
• 变压器纵差动保护防止励磁涌流的方法 1）采用速饱和铁芯的差动继电器（躲过励
磁涌流，但影响故障时响应速度）；
2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别； 3）利用二次谐波制动等。
2、由计算变比与实际变比不同而产生的不 平衡电流
I1
I 2
I1 nTA1
I2 nTA 2
,
nTA 2 nTA1
I1 I2
nT
• 因此，变压器纵差动保护需合适选择两 侧电流互感器变比，使其比值等于变压 器变比 nT 。
• 由于互感器变比有系列标准，因此纵差 保护需要应用硬件或软件进行变比补偿。
二、变压器纵差动保护的接线方式
• 变压器常常采用Y，d11的接线方式，因 此两侧电流相位差90o ，这样在二次电流 相量相减时会形成一个差电流。
• 变压器励磁电流只流 过原边一侧，因此反应
到差动回路中引起不平
衡电流。正常时很小，外部故障时因为 电压降低，励磁电流就更小。
• 变压器空载合闸时的励磁涌流
• 根据变压器等值电路，变压器空载合闸 时相当于电压瞬时加在一电感上，稳态 时电流滞后电压90o（即电压最大、电流 过零；电压过零、电流最大） ，因此磁 通也滞后电压90o。（如图a）
8、非电量保护。
9、变压器绝缘监测装置：当变压器绕组发生局 部放电等轻微故障时，将引起变压器油中溶解 气体含量发生变化，通过传感器动态测量这些 变化趋势，分析出变压器的运行状况和潜在故 障，实现状态检修。
第二节
变压器的纵差动保护
一、构成变压器纵差动保护的基本原则
• 为保证变压器纵差动保护正确工作，应 使各侧在正常和外部故障时二次电流相 等，以双绕组变压器为例：
1）直线比率制动特性
Id ,Iub I ub.max
(无制动) 2
a
3
1
比率制动特性的动作方程为：
Id Kres Ires Id min
I d min
I k′.max I k′,I res
图7-7 具有制动特性的差动保护的整定图解
保护的动作电流是随着制 动电流（外部短路时的穿 越电流）的不同而改变的， 故称为穿越电流制动。由 于这种制动作用与穿越电 流的大小成正比，因而使 保护动作电流随着制动电 流的增大而自动增加，故 又称为比率制动。
（2）当出现外部故障伴随很大的穿越电流时， 应可靠不动作；
（3）正常时无论变压器发生何种形式的励磁 涌流和过励磁应可靠不动作。
比率制动特性的纵差动保护，既能在外部短路 时具有可靠的制动作用，又能保证在变压器内部短 路时具有较高的灵敏度。
1. 具有比率特性的纵差动保护
为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制 动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，一般 采用比率制动特性，也称为穿越电流制动特性。由 不平衡电流的讨论可知，流入差动回路的不平衡电 流与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流 越大，不平衡电流也越大。利用这个特点，在差动 回路引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动 电流，使得差动保护的动作电流根据制动电流的大 小自动调整。
• 在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突 变，为反抗磁通（电流）由零变化到稳 态值，因此必产生一个反电势，其作用 抵消外加电压引起的稳态磁通影响，而 维持合闸前磁通不变。
• 对于单相运行的变压器，励磁涌流出现
在外加电压瞬时值 u 0 时接通电路，此 时外加电压引起的磁通应为 m ，而由
于磁通不能突变，将出现一个非周期分
第七章
电力变压器的继电保护
第一节
电力变压器的故障类型、不正常运 行状态及其相应的保护方式
• 变压器故障
• 油箱内：绕组的相间短路、匝间短路、 接地短路以及铁芯的烧损等，有可能导 致变压器的爆炸；
• 油箱外：套管和引出线发生相间和接地 短路。
• 变压器的不正常状态
• 变压器外部相间短路引起的过电流和外 部接地短路引起的过电流和中性点过电 压；过负荷（运行方式的突变）；漏油 引起的油面降低。
3、外部相间短路时应采用的保护（后备）
对于外部相间短路引起的变压器过电流：
（1）过电流保护，一般用于降压变，整定值应考 虑事故状态下可能出现的过负荷电流；
（2）复合电压起动的过电流保护，一般用于升压 变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏 度不满足要求的降压变压器；
（3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护， 一般用于63MVA及以上的
• 变压器保护方式
1、瓦斯保护：针对变压器油箱内的各种故 障以及油面的降低，它反应与油箱内所 产生的气体和油流而动作。轻瓦斯保护 动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。
2、纵差动保护或电流速断保护（动作于跳 闸）
• 纵差动保护：大型重要变压器
• 电流速断保护：中小型变压器，且过电 流保护时限大于0.5s时。
• 通过平衡线圈补偿 • 通过软件校正 • 整定计算时予以考虑 3、由变压器带负荷调整分接头而产生的不
平衡电流（变压器实际变比不是 nT）
4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不 平衡电流
5、变压器外部短路而产生的不平衡电流
四、比率制动的纵差动保护
变压器纵差动保护应满足以下要求：
（1）当变压器内部发生短路性质的故障时应 快速动作于跳闸；故障变压器空载投入时，可 能伴随较大的励磁涌流，亦应尽快动作；
量的磁通，其幅值为 m ，如果不计其
பைடு நூலகம்
衰减，半个周期后（ 180o ）， m 也变
成 m
2m
，铁芯中的磁通r 就达到
，2加m上 r
铁芯的剩余磁通 ，总磁通将为
铁芯严重饱和，励I EF 磁电流将剧烈增大， 而成为励磁涌流 。其最大值可达额定 电流的6-8倍。
• 励磁涌流特点 （1）包含有很大的非周期分量（直流分量），
5、过负荷保护 • 对并列运行的数台变压器，为防止运行方式
突变发生过负荷，应装设过负荷保护，延时 动作于信号或自动减负荷。
6、过励磁保护 • 对于500kV及以上变压器，对于频率降低或
电压升高引起的变压器励磁电流的升高，应 装设过励磁保护。
7、零序差动保护：自耦变或在变压器高、中压 侧发生单相接地故障时，纵差动保护灵敏度不 够，应装设零序差动保护。
（4）阻抗保护，对于采用（2）、（3）的保护不 满足灵敏性和选择性要求时。
4、外部接地短路时，应采用的保护
• 如变压器中性点接地运行，应装设零序电流 保护。对自耦变压器和高、中压侧中性点都 直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求 时，应增设零序方向元件。
• 对于电网中部分变压器中性点接地运行时 （一般110kV电网为保证零序等值电路不变化， 只一台变压器接地，其他变不接地），为防 止中性点接地变压器跳开后，不接地变压器 仍带接地故障运行，可装设零序过电压保护、 中性点装放电间隙加零序电流保护等。