变压器的故障和保护配置

变压器的继电保护配置
短路电流
对称激磁涌流
w、d 分 别 为 差 动 电 流 的 波 宽 与 间 断 角。
不对称激磁涌流
变压器的继电保护配置
对称涌流：波形不连续，出现间断，波形上 下对称。 严重情况下θw.max =120 θj.max =50.8 非对称涌流：波形偏于时间轴一侧，波形上出 现间断， 严重情况下θw.max =155.4 θj.max =80
w、d 分 别 为 差 动 电 流 的 波 宽 与 间 断 角
变压器的继电保护配置
分析和实践表明 1、Y/ -11, Y0/ -11接线的励磁涌流中，差动回路中有一相对 称涌流，另外两相呈非对称性涌流，且这两相非对称性涌流 其中一相为正极性，另一相呈负极性
变压器的继电保护配置
分析和实践表明
适用范围
a、10MVA容量及以上的单独运行的变压器 b、6.3MVA容量及以上的并联运行的变压器 c、重要变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时
保护范围 变压器内部绕组的相间短路故障 变压器内部绕组的匝间短路故障 基本要求
a、 应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流； b、在变压器过励磁时不应误动作； c、在电流回路断线时应发出断线信号，并有条件的闭锁差动保护； d、在正常情况下，纵联差动保护的保护范围应包括变压器套管和引出线，如不 能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。
保护范围 范围包括：变压器本体，有载调压等部分
基本要求 a、内部故障和漏油造成的油面降低。 b、变压器油温、绕组温度过高及油箱压力过高和冷却系统故障。 c、绕组的开焊故障以及匝数很小的短路故障。 当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号； 当壳内故障产生大量瓦斯时，应瞬时动作于断开变压器各侧断路器
I
i 1
N 1
i
额ห้องสมุดไป่ตู้电流
I 1n
Sn 3U 1n
U1nM nTAM U1nH nTAH
中压侧的平衡系数＝
低压侧的平衡系数＝
U1nL nTAL U1nH nTAH
变压器的继电保护配置
2、分相差动保护
分相差动保护的差动电流制动电流取自自藕变压器高压侧、自藕变 压器中压侧、公共绕组的电流CT。
变压器的故障和保护配置
二、变压器的不正常运行工况
主要包括： 1、由于外部短路或过负荷引起的过电流 2、油箱漏油造成的油面降低 3、变压器中性点电压升高 4、由于外加电压过高或频率降低引起的过励 磁等
变压器的继电保护配置
一、 瓦斯保护：
a、0.4MVA及以上户内油浸式变压器 b、0.8MVA及以上油浸式变压器
变压器的继电保护配置
(3)由于自耦变压器一、二次之间有电的直接联系，当高压侧过电压时会 引起低压侧严重过电压。为了避免这种危险，一、二次都必须装设避雷 器，不要认为一、二次绕组是串联的，一次已装、二次就可省略。
(4)在一般变压器中。有载调压装置往往连接在接地的中性点上，这样调 压装置的电压等级可以比在线端调压时低。而自耦变压器中性点调压侧 会带来所谓的相关调压问题。因此，要求自耦变压器有载调压时，只能 采用线端调压方式。
变压器的继电保护配置
常见的瓦斯保护： 1、本体轻瓦斯：一般要求发告警信号
2、本体重瓦斯： 要求跳主变各侧开关
3、调压重瓦斯： 要求跳主变各侧开关 4、压力释放: 5、油温高: 6、油位低 ： 要求跳主变各侧开关 发告警信号或者延时跳开主变各侧开关 一般要求发告警信号
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二、差动保护：
变压器的故障以及不正常运行工况
一、变压器的故障分类
变压器的故障可分为内部故障和外部故障两种
内部故障：变压器油箱里面发生的各种故障
主要包括：
1、各相绕组之间发生的相间短路 2、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路 3、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障等
变压器的故障以及不正常运行工况
外部故障：变压器油箱外部绝缘套管及其引出线上发生 的各种故障 主要包括： 1、绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地(通过外壳) 短路 2、引出线之间发生的相间故障等
变压器的继电保护配置
(3)自耦变压器采用中点调压方式时，在铁心中有过激磁现象。自耦 变压器的电压比越接近，过激磁越严重。一般是电压比大于等于2时 的自耦变压器才能采用中点调压方式。
变压器的继电保护配置
激磁涌流的特点 1、励磁涌流幅值很大且衰减，含有非周期分量，当合闸初相角改变时， 对各相别的励磁涌流影响不同。 对于中小变压器：励磁涌流可以达到额定电流的10倍以上，且衰减很 快。
对于大型变压器：励磁涌流一般不超额定电流的4-5倍，衰减慢，有 时可达到1分钟。
2、波形呈间断特性：短路电流波形对称并且连续，励磁涌流不连续。



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三、过激磁保护
过激磁的产生 变压器过激磁是设计、制造与运行中常遇到的现象。产生过激磁的 原因很多，主要为： (1)铁心结构上原因 目前都采用硅钢片作为铁心导磁材料，铁心为全斜45°接缝的叠 片方式，接缝分两处并有一搭接距离. 使有效厚度减少了 ，导致实 际截面降低 ，故在接缝处有过激磁出现。 (2)恒磁通调压的变压器带有负载时，为保持不同负载下的输出电压 为恒定值就必须补偿阻抗压降，必须通过分接位置的变换或增加外 施电压。当外施电压大于分接电压时或增加外施电压时会产生过激 磁。
* *

* *
采用微机保护时TA的相位校正
变压器各侧TA二次电流相位由软件自校正，采用 在Y侧进行校正相位。例如对于Y0/Δ-11的接线， 其校正方法如下：
** *

I A (I A I B ) / 3
'


I I
' '

C B
(I C I A ) / 3 (I B I C ) / 3









平衡系数的计算 中压侧的平衡系数＝
nTAM nTAH
公共绕组的平衡系数＝
nTAG nTAH
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变压器CT接线
1、微机保护要求主变各侧接线为Y接线，相位调整由软件完成（新品保护可以 选择） 2、原则上主变的CT极性同时指向主变和母线都可以满足要求，但是现代的微 机保护差动与后备保护有些同属一台装置，且公用同一组CT，由于后备保护 具有方向功能，因此必须确定CT极性。 大多数主变保护要求CT极性以指向母线为极性端 3、对于内桥式接线，差动保护要求桥开关电流作为主变一侧来接入保护。 4、对于低压侧带分支的情况，低压2侧作为主变其中的一侧来处理
变压器的继电保护配置
关于主变激磁涌流的一些说明 变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，励磁涌流将 流入差动保护的差动回路，若差动保护不能够躲过这一电流，就会误 动作。因此，当前变压器差动保护的核心问题是如何正确地识别励磁 涌流和内部故障电流。 励磁涌流是由于变压器铁芯磁通饱和所引起的冲击电流，其大小 与变压器等值阻抗、合闸初相角、剩磁大小、绕组接线方式、铁芯结 构及材质等因素有关。 在变压器的铁芯磁通未饱和时，励磁绕组电感很大，励磁电流很 小甚至可忽略不计；而当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复 时，由于磁链不能突变，会产生自由直流分量，导致变压器铁芯磁通 饱和，变压器励磁绕组电感降低，将出现数值很大的励磁电流，也就 是我们所说的励磁涌流。
X (k ) I (k ) I (k n) /( I (k ) I (k n) ), k 1,2...n
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关于CT极性以及相位校正
TA接线方法 变压器各侧电流互感器采用星形接线（也可采用常 规接线），二次电流直接接入本装置，均以母线侧 为极性端。以母线指向变压器为正方向指向。
X (k ) I (k ) I (k n) /( I (k ) I (k n) ), k 1,2...n
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4、间断角原理 采 用 测 量 差 动 电 流 的 间 断 角 与 导 数 波 宽判 别 励 磁 涌 流， 判 据 如 下： d>间断角定值 w<波宽定值 式 中 w、d 分 别 为差动电流的波宽与间断角。 通常取 当 d>65 或 w<140 时，判为涌流情况，闭锁比率差动保护； 当 d<65 且 w>140 时，判为变压器内部故障，开放比率差动保 护
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变压器一次接线 变压器内桥
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变压器一次接线 变压器外桥
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变压器一次接线 变压器扩大内桥
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比率差动保护的动作方程
N I dz I i i 1 1 I I max zd 2
2、大容量变压器在某些情况下涌流中的二次谐波含量仅为 7%，而在有串补电容的高压系统或含有电力电缆的高压系统 中的变压器发生内部故障时的故障电流，其二次谐波含量可 超过15%
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区分变压器的励磁涌流和内部短路的 几种方法
1、基于面积的波形对称原 理
S1=AB曲线与DC曲线构成的构 成的面积 S2=AB直线与DC直线构成的构 成的面积 S+= AB曲线与X轴所构成的面积 S- = DC曲线与X轴所构成的面 积 K=|S1-S2|/MAX（ S+， S- ）
I (k ) I (k n) X (k ) ( I (k ) I (k n)
k=1，2，3….n 一周采样点为2n
X (k ) I (k ) I (k n) /( I (k ) I (k n) ), k 1,2...n
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3、电流波形相关法原理 将一周波数据窗内的波形用适当的方法重组为两个部分。比 较通过这两部分波形的相关性实现涌流与故障的区分。
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分相差动保护的动作方程
Id I h I m I g
I r max{| I h |, | I m |, | I g |}




平衡系数的计算 中压侧的平衡系数＝
nTAM nTAH
公共绕组的平衡系数＝
nTAG nTAH
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零序差动保护的动作方程
I 0d I hA I hB I hC I mA I mB I mC I ga I gb I gc
I0r max{| I hA I hB I hC |, | I mA I mB I mC |, | I ga I gb I gc |}

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自藕变压器 1、中压侧电压从绕组抽头中引出，与高压侧电压 有直接的电的联系。 2、高压侧与中压侧的公用部分，称为公共绕组。 3、为了平衡3次谐波，低压侧采用电磁耦合方式 接线上采用三角形接线。
变压器的继电保护配置
和普通双绕组变压器相比，自耦变压器有以下主要特点： （1)由于自耦变压器的计算容量小于额定容量．所以在同样的额定容量下，自 耦变压器的主要尺寸较小，有效材料(硅钢片和导线)和结构材料(钢材)都相应减 少，从而降低了成本。有效材料的减少使得铜耗和铁耗也相应减少，故自耦变 压器的效率较高。同时由于主要尺寸的缩小和质量的减小，可以在容许的运输 条件下制造单台容量更大的变压器。 (2)由于自耦变压器的短路阻抗标幺值比双绕组变压器小，故电压变化率较小， 但短路电流较大。
X (k ) I (k ) I (k n) /( I (k ) I (k n) ), k 1,2...n
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2、电流导数波形对称原理
对主变的差流求导之后所得到的波形进行波形对称性分析。从而区分是否为 故障状态的一种方法。 基本思路是：在一周波加一点的数据窗内，首先用向前微分法 求得差流的 导数波形，目的是去除直流分量，之后将差流导数波形的前半波和后半波做 比较
关于自藕变压器 自耦变压器是只有一个绕组的变压器，当作为降压变压器使用时，从绕组 中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只 加在绕组的—部分线匝上。通常把同时属于一次和二次的那部分绕组称为 公共绕组，其余部分称为串联绕组，同容量的自藕变压器与普通变压器相 比，不但尺寸小，而且效率高，并且变压器容量越大，电压越高时这个优 点就越加突出。因此随着电力系统的发展、电压等级的提高和输送容量的 增大，自藕变压器由于其容量大、损耗小、造价低而得到广泛应用。