电力变压器的继电保护.ppt

第七章 变压器保护
第一节 电力变压器的故障类型，不正常运行状 态和应加装的保护
第二节 变压器的差动保护
第三节 变压器的后备保护
一 电力变压器的故障类型，不正常运 行状态
相间短路 油箱内部故障 绕组的匝间短路
单相接地短路
变压器故障
引线及套管处会产生 各种相间短路 油箱外部故障 接地故障 由于外部短路故障引起的过电流
nl2
I&A2
I&B2
c
I&C2
I&A1
I&B1 I&C1
I&
A2
-I&B 2
•Y
IC1
I-I I-I
•
I&A2
IA1
30℃
•Y
IC1
•Y
IB1
•Y
IC2
•Y
•Y
IB2 IC2
•Y
IB2
•Y
•Y
IC2 IA2
•
IA2
•
•
IB2
IB1
•Y
IC2
➢ 由变压器两侧相位不同而产生的不平衡电流
•Y
I A1
变压器的不正常状态 油箱内部油面降低
过励磁
变压器应装设如下保护：
(1) 为反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低，
主 对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以
保 上变压器应装设瓦斯保护。
护
(2) 为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中
性点直接接地电网侧绕组和引线接地短路及绕组匝间
第七章 变压器保护 Power Transformer Protection
基本要求
学习内容
思考题
本章基本要求
➢ 了解变压器可能产生的故障类型和不正常运行状 态，掌握变压器应有的保护方式。
➢熟悉掌握变压器纵差保护的基本工作原理。
➢掌握在差动保护中产生不平衡电流的原因及减小不 平衡电流的措施。
➢了解电流、电压保护在变压器中的应用。
如何消除这种不平衡电流的影响？
通常都是将变压器星形侧的三个电流 互感器接成三角形，而将变压器三角形 侧的三个电流互感器接成星形。
➢ 由变压器两侧相位不同而产生的不平衡电流
A
ABC
•Y
•Y
•Y
IA1
IA2 IB2
•Y
IA2
nl1 I&A 2
I&B2 I&C2
I&A 1
I&B 1
I&C1
Y•d11
ab
+Φ
, m U
u
m
－m
,U
2m＋s
u
00
s
m
0
ILe
如果空载合闸时，正好在
u=0时接通，则铁芯中该具
有磁通-Φm。但由于铁芯中
t
的磁通不能突变ห้องสมุดไป่ตู้将出现一 个非周期分量其磁通为
+Φm。半个周期后铁芯中
的磁通就达到了2Φm。
t
2m＋s
ILY
IL
如果铁芯中有剩余磁通Φs 。则总的磁通将为2Φm+ Φs
30•℃Y
IC1
•
I A1
•Y
IC1
•Y •Y •
IA2 IB2 IA2
•Y
•Y
IA2 IB2
•Y
I A2
•Y
•
3 IA2 IA2
•Y
•Y
•Y
IB2 IC2
当电流互感器采用上
I B1
•Y
IC2
述联接方式以后，在互
•Y
I B2
感器接成三角形侧的差
•Y
•Y
• IC2 IA2
动一臂中，电流又增大
短路，应装设纵差保护或电流速断保护。
(3) 为反应外部相间短路引起的过电流和作为瓦斯、 后 纵差保护(或电流速断保护)的后备，应装设过电流保 备 护、复合电压过流保护或负序过流保护。 保 (4) 为反应大接地电流系统外部接地短路，应装设零序 护 电流保护。
(5) 为反应过负荷应装设过负荷保护。 (6) 为反应变压器过励磁应装设过励磁保护。
衡。正常情况下，此电流很小，一般不超过额定电 流的2%~10%。在外部故障时，由于电压降低，励 磁电流减小，它的影响就更小。
u,φ u φm
u,φ u 2φm +φs
φ
0
φ
ωt0
-φm
ωt
（a )
（b)
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电 压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流(又称 为励磁涌流)。
第二节 变压器的差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理
二、变压器纵联差动保护中引起不平衡电流 的原因及减小不平衡电流的措施
三、变压器纵联差动保护的整定原则
一、变压器纵联差动保护的原理
纵联差动保护是反应被保 护变压器各端流入和流出电流 的相量差。对双绕组变压器实 现纵差动保护的原理接线如图 所示。
(2)利用二次谐波制动而躲开励磁涌流；
(3)用比较波形间断角来鉴别短路电流和励 磁涌流；
2．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平 衡电流
由于变压器常常采用Y,dll的接线方 式, 因此, 其两侧电流的相位差30º。此 时，如果两侧的电流互感器仍采用通常 的接线方式，则二次电流由于相位不同， 会有一个差电流流入继电器。
ωt
励磁涌流具有以下特点：
(1)包含有很大成分的非周期分量，往往使 涌流偏于时间轴的一侧；
(2)包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为 主；
(3)波形之间出现间断，如图所示，在一个周期 中间断角为α。
iL
θ
α
ωt( )
在变压器纵差动保护中防止励磁涌流影 响的方法有：
(1)采用具有速饱和铁心的差动继电器；
为了保证纵联差动保护的正确 工作，正应常使运由得行于及在受保正不护平常范衡运围电行外流和部Iu短n外b 影路部响时故差， 障时，回两路个中二的电次流电不流为相零。等，差回路
电流为零。在保护范围内故障时，
流入差回路的电流为短路点的短路
或
电流的二次值，保护动作。
二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡 电流
在正常运行及保护范围外部短路稳态情况 下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不 平衡电流Iunb。
差动保护的动作电流应大于最大不平衡电 流，以保证保护范围外部短路时差动保护不动 作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。
1．由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流
变压器的励磁电流IL仅流经变压器的某一侧， 因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平
I A2
了 31/2 倍。如何保证在正
•
I B1
• 常运行及外部故障情况 IB2 下 差 动 回 路 中 应 没 有 电
•Y
IC2
流？
➢ 由变压器两侧相位不同而产生的不平衡电流
将该侧电流互感器的变比加大 3 倍，以减 小二次电流，使之与另一侧的电流相等，故此 时选择变比的条件是
，则变压器铁芯严重饱和，
励磁电流将急剧增大，称为 变压器的励磁涌流IL。
变压器的励磁涌流，其数值最大可达额定 电流的6～8倍，同时包含有大量的非周期分量 和高次谐波分量。
φ φm
φ0s
iL
2φm +φs IL
励磁涌流的大 小和衰减时间与外 加电压的相位，铁 芯中剩磁的大小和 方向，电源容量的 大小，回路阻抗以 及变压器容量的大 小等都有关。