第七章 电力变压器的继电保护

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，

不正常运行状态和应加装的保护

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，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设瓦斯保护。

思考：为什么变压器是斜着的？

解决办法：为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有1％～1.5％的升高坡度，通往继电器的连接管具有2％～4％的升高坡度。

开口杯挡板式瓦斯继电器，其内部结构如下图所示。正常运行时，上、下开口杯2和l 都浸在油中，开口杯和附件在油内的重力所产生的力矩小于平衡锤4所产生的力矩，因此开口杯向上倾，干簧触点3断开。

油箱内部发生轻微故障时：

少量的气体上升后逐渐聚集在继电器的上部，迫使油面下降。而使上开口杯露出油面，此时由于浮力的减小，开口杯和附件在空气中的重力加上杯内油重所产生的力矩大于平衡锤4所产生的力矩，于是上开口杯2顺时针方向转动，带动永久磁铁10靠近干簧触点3，使触点闭合，发生“轻瓦斯”保护

油箱内部发生严重故障时：

大量气体和油流直接冲击挡板8，使下开口杯l顺时针方向旋转，带动永久磁铁靠近下部干簧的触点3使之闭合，发出跳闸脉冲，表示“重瓦斯”保护动作。当变压器出现严重漏油而使油面逐渐降低时，首先是上开口杯露出油面，发出报警信号，继之下开口杯露出油面后亦能动作，发出跳闸脉冲。

瓦斯保护的原理接线：

瓦斯保护评价：

主要优点：

动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。

主要缺点：

不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。

因此瓦斯保护可作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合、相互补充，实现快速而灵敏地切除变压器油箱内、外及引出线上发生的各种故障。

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第三节变压器的电流速断保护

变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，它适用于容量在10MV A以下较小容量的变压器, 当过电流保护时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接线如下图所示。

去信号

1、电流速断保护的整定计算

(1) 按躲开变压器负荷侧出口d3短路时的最大短路电流来整定, 即

I dZ=K k I D·max (7-1)

(2) 躲过励磁涌流。根据实际经验及实验数据，一般取

I dZ=(3～4)I e·T（7-2）

按上两式条件计算，选择其中较大值作为变压器电流速断保护的起动电流。

2. 灵敏度校验

按变压器原边d 2点短路时，流过保护的最小短路电流校验, 即

2

)2(min 2≥=•dZ

d

lm

I I K (7—3)

3. 变压器电流速断保护评价： 优点：接线简单，动作迅速。 缺点: 只保护变压器的一部分。

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第四节 变压器纵联差动保护

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下图所示。

为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，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电流的二次值，保护动作。 应使

22112

2

TA TA n I n I I I ‘’‘‘’‘=== 或 T

TA TA n I I n n ==‘’‘1

1

12 结论：

适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。

二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施

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I bp 。

1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流

思考：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。如何消除这种不平衡电流的影响？

解决办法：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。

2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流

思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I ，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？

为什么在正常运行时，不平衡电流也很小 ？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ 原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，

而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。

减少这种不平衡电流影响的措施：

（1）在选择互感器时，应选带有气隙的D 级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。

（3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为：

tx

TA

max

.d bp K n I 0.1

I =

3．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足

T

1TA 2

TA n 3

n n = 或 T

1TA 2

TA n n n =的关系？

原因：很难满足上述关系。