变压器主保护

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4
差动速断元件
当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形 将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量，从而使 涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动
或延缓动作，严重损坏变压器。
为此设置差动速断元件。差动速断元件反映的也是差 流。与差动元件不同的是：它反映差流的有效值。不 管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，只要差流 的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。
变压器不正常运行状态： 过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过 高、外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高 引起的变压器过励磁。
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保护配置
（1）主保护 反应变压器油箱内部短路
故障，主保护 快速跳闸，瞬时动作于
全停。
a、变压器差动保护 b、瓦斯保护
c、电流速断保护
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（2）后备保护 或延时跳闸。
二
实现变压器纵差保护的技术难点
1、变压器两侧电流的大小及相位不同 2、稳态不平衡电流大 （1）变压器有激磁电流 （2）变压器带负荷调压 （3）两侧差动TA的变比与计算变比不同
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变压器型号SFL1—8000/35，变比38.5/6.3
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二
3
实现变压器纵差保护的技术难点
暂态不平衡电流大
变压器内部故障时，故障电流波形无间断；而变压器空投
时，励磁涌流的波形是间断的，具有很大的间断角（一般 大于150度）。按间断角原理构成的差动保护，是根据差电
流波形是否有间断及间断角的大小来区分故障电流与励磁
涌流的。
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（3）波形对称原理 在微机型变压器纵差保护中，采用波形对称
算法，将励磁涌流同变压器故障电流区分开
（1）两侧差动TA型号、变比及二次负载不同 （2）空投变压器的励磁涌流 （3）变压器过激磁 （4）大电流系统侧接地故障时变压器的零序 电流
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三
1 2
空投变压器的励磁涌流
涌流中含有很大的直流分量；
波形是间断的，且间断角很大
由于波形间断，使其在一个周期内正 半波与负半波不对称；
3
4 5
含有很大的二次谐波分量
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六、变压器各保护装置的配置原则
（二）差动保护的配置原则 对于变压器引出线、套管及内部短路故障，应
装设纵联差动保护。保护瞬时动作于断开变压
器的各侧断路器。
对6.3MVA及以上并列运行变压器，10MVA及以上
单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速 断保护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵 联差动保护。 10MVA以下变压器可装设电流速断保护或过电流 保护
路器；对于发变组接线，保护动作于全停、启动快切。
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瓦斯继电器安装示意图
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三、变压器纵差动保护
1.基本原理:电流差动原理的应用
一 变压器纵差保护的构成原理及接线 变压器纵差保护的构成原理也是基于基尔霍夫 第一定律，即

式中：
I 0

I －变压器各侧电流的向量和。
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来。励磁涌流，波形间断不对称。 （4）磁制动原理 磁制动涌流闭锁原理，是利用计算变压器的 磁通特性来区分励磁涌流与故障电流的
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3 过激磁闭锁元件 运行中的变压器，当由于某种原因造成过激磁
时，可能导致纵差保护误动。对于超高压大型变压器，
为防止过激磁运行时纵差保护误动，设置过激磁闭锁 元件。当变压器过激磁时，将纵差保护闭锁。 变压器纵差保护的过激磁闭锁元件，实际上是采用5 次谐波电流制动元件。即当差流中的5次谐波分量大 于某一值时，将差动保护闭锁。
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下面举例计算电流平衡系数，变压器容量31.5/31.5/31.5， 变比110/38.5/11,接线方式Y0/Y/d
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五
微机变压器纵差保护
1、比率制动特性的差动元件的原理 （1）动作方程 （II）二段折线式差动元件
I d I op.o I d S ( I res I res.o ) I op.o
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电力变压器保护
主要内容
1 2
变压器常见故障、不正常运行及保护方式
瓦斯保护
3
4 5
变压器纵差动保护 变压器后备保护和过负荷保护
变压器的接地保护
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一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置

内部故障：
绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。 外部故障：
绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。
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六、变压器各保护装置的配置原则
（四）过负荷保护装置的配置原则 当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的 备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过
负荷保护。
对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能 反应公共绕组及各侧过负荷的情况。 过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于 信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过 负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。
六、变压器各保护装置的配置原则
（四）零序电流的配置原则 零序电流保护反应大接地电流系统中变压 器外部接地短路的零序电流保护。110kV及以
上大接地电流系统中，如果变压器中性点可能
接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器 或降压变压器应装设零序电流保护，作变压器 主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保 护。
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六、变压器各保护装置的配置原则
（五）冷却系统保护配置原则 对变压器冷却系统故障，装设冷却器全停保护
装置。
当冷却系统故障切除全部冷却器时，允许带额
定负载运行20min,如20min后顶层温度尚未达到
75，则允许上升到75，但最长运行时间不得 超过1h 对装有冷却系统装置的变压器，同时应设温度 测量系统，并动作信号及启动有关备用或辅助 冷却器。
S1
S2
－第二段折线的斜率；
－第三段折线的斜率；
I res－第二个拐点电流； .1
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Id
区 作 动
1
I op.o
2
S 2 tg 2
S1 tg 1
Ires.o Ires1
I res
三段折线式差动元件的动作特性曲线
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2 涌流闭锁元件
（1）二次谐波制动原理 利用差动元件差电流中的二次谐波分量作为制动量，区分 出差流是故障电流还是励磁涌流，实现躲过励磁涌流。 （2）间断角原理
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谢
谢！
Id
－差电流
I res I res.o I res I res.o
I op .o － 差动元件的启动电流，也叫最小动作电流 I res.o －拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动 电流
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Id
动
作
区

Iop.o
S tg
Ires.o
Ires
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二段折线式差动元件的动作特性曲线
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五
整定原则及对定值的建议
（1）启动电流对启动电流的整定原则是：可靠地躲过 正常工况下最大的不平衡差流。 （2）拐点电流
I res.o
⑶
取0.6～0.8
IN
是合理的
比率制动系数S
比率制动系数S的整定原则，按躲过变压器出口三
相短路时产生的最大不平衡差流来整定。
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六、变压器各保护装置的配置原则 （一）气体保护的配置原则 0.8MVA及以上油浸式变压器应装设瓦 斯保护。当油箱内故障产生轻微瓦斯或 油面下降时，应瞬时动作于信号；当产 生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各 侧断路器。
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七、主变压器保护和自动装置投切原则
（一）气体保护的投切原则
变压器运行时，气体保护装置应接信号和跳闸。
有载调压分接开关的气体保护应接跳闸。
用一台断路器控制两台变压器时，如其中一台转入 备用，应将备用变压器重瓦斯改接信号。 变压器在运行中滤油、补油、换替油泵等，应将重 瓦斯改接信号。 当油位计的油面异常升高或呼吸系统有异常现象， 需要打开放气或油阀门时，应先将重瓦斯改接信号。
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七、主变压器保护和自动装置投切原则
（二）差动保护的投切原则 新变压器在新投入充电时，差动保护应投入跳闸
位置。在充电无异常后，应将差动保护退出，做
测试极性、相位无异常后，方可投入跳闸。 差动二次回路有工作时，应将差动保护退出运行。 如确属差动保护回路误动作，将主变压器跳闸， 可将差动保护退出，先行试送主变压器，并对差 动保护回路进行检查、处理。
反应变压器的不正常工
作状态，后备保护一般发告警信号，


相间短路的后备保护
接地短路的后备保护 过负荷保护 过励磁保护
其它非电气量保护（反映变压器油温、冷 却系统）
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二、瓦斯保护
基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。 •作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低。 •测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。 重瓦斯保护动作，发跳闸命令。跳开变压器各侧断
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六、变压器各保护装置的配置原则 （三）过电流保护的配置原则
过电流保护作为变压器外部相间短路并作瓦 斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）
的后备 。
包括过电流保护、低电压起动的过电流保护、
复合电压起动的过电流保护、负序电流保护
和阻抗保护，保护动作后应带时限动作于跳 闸。
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六、变压器各保护装置的配置原则
动TA二次三相电流以次向滞后方向移动30度；
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3
差动元件各侧之间的平衡系数
若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入
各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满
足 I 0
。
在微机型变压器保护中，引用了一个将两个大小不 等的电流折算成作用完全相同电流的平衡系数。 根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差 动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。
（III）三段折线式差动元
I d I op.o I d S1 ( I res I res.o ) I op.o I d I op.o S1 ( I res I res.o ) S2 ( I res I res.1 ) S
2
I res I res.o I res.1 I res I res.o I res I res.1
过电流保护宜用于降压变压器。 复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变 压器、系统联络变压器和过电流保护不满足
灵敏性要求的降压变压器。
负序电流和单相式低电压起动过电流保护， 可用于63MVA及以上升压变压器。 当采用上述2）、3）的保护不能满足灵敏性 和选择性要求时，可采用阻抗保护。
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即采用计算差动TA二次两相电流差的方式。
当变压器的接线组别为YN,d11时，在Y侧流入A、
B、C三个差动元件的计算电流，应分别取
I a Ib
Ib Ic
Ic Ia
对于Y，d接线的变压器，当用计算机软件对某侧 电流移相时，差动TA的接线均采用Y，y。
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（4）用软件在低压侧移相方式 在变压器低压侧，将差动TA二次各相电流 移相的角度，也由变压器的接线组别决定。当 变压器接线组别为YN,d11时，则应将低压侧差
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（2）接入辅助TA的移相方式 对于YN,d接线的变压器，其差动TA的接
线为Y，y，而在保护装置中设置一组辅助TA，
接成d形，接入变压器高压侧差动TA二次，
对该侧电流进行移相，以达到正常工况下使
各相差动元件两侧电流相位相反的目的。
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（3）用软件对高压侧电流移相
在同一时刻三相涌流之和近百度文库等于零
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四
1
变压器纵差保护的实现
差动保护两侧电流的移相方式
两类：通过改变差动TA接线方式移相（即由
硬件移相）；由计算机软件移相 （1）改变差动TA接线方式进行移相 如变压器为Y，d11接线其相位补偿的方法是 将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，将变 压器三角形侧的电流互感器接成星形，以补偿 30°的相位差。