变压器保护基本原理概述PPT课件
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对110kV及以上中性点直接接地电网中各种变压器，当 变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，为反映 外部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中 性点引起的变压器中性点升高，应装设相应的零序过 电流保护和零序过电压保护。
变压器保护配置原则
5、过负荷保护 应装设反映变压器各侧绕组过负荷情况的过负荷保护。
主要内容
主要内容： ➢ 变压器及变压器保护基本特点 ➢ 变压器保护的配置原则 ➢ 各种主后备保护原理
变压器在系统中的地位及特点
电力变压器是电力系统中的重要电气设备，其广泛应 用于不同电压等级的变电站中。电力变压器属于连续 运行的静止设备，相对于输电线路和发电机来说，虽 然运行比较可靠，发生故障机会较少，但是大部分变 压器安装在户外，受自然条件影响大，还受到连接负 荷和电力系统故障影响，特别是现代电力系统，越来 越多的采用大容量电力变压器，电压等级高，造价昂 贵，结构复杂，如果因故障而遭到损坏，将造成很大 的经济损失。另外，变压器故障不仅影响供电可靠性， 对电力系统稳定运行扰动也很大，影响范围大。
变压器保护概括
变压器保护对电力变压器的安全运行和电网可靠供电 起着极其重要的作用。近年来我国数字式变压器保护 研制水平和制造技术不断提高，数字式变压器保护已 经得到推广应用，数字式保护装置在硬件可靠性和保 护性能方面有了较大提高，但与线路保护等相比较， 实际运行中变压器保护的正确动作率仍然偏低。变压 器故障分析理论和变压器保护中励磁涌流等问题仍然 是需要研究的重要内容。
2 40
36 100 1 100 5 100
外部故障
50
1
3
合计
86
2
8
变压器总台数
3721
161
441
本体故障变压器台数
36
1
5
故障率（次/百台·年）
0.96
0.62
1.13
合计 次数 %
14 33.33 1 2.38 8 19.04 13 30.95 6 14.28 42 100 54 96
4323 42 0.97
变压器差动保护
基本原理
差动保护原理基于基尔霍夫电流定律，下图为双绕组 变压器纵差动保护原理接线图。
I1
I2
* * I1
* I2 *
Id
变压器差动保护
基本原理
差动保护的动作量为差动电流，差动电流为变压器各 侧电流相量和，变压器区内故障时，差动电流为流入 故障点的电流，当差动电流大于保护的动作电流时， 差动保护动作。在变压器正常运行和外部故障时，变 压器各侧流入和流出的一次电流之和为零，保护不会 动作。但变压器差动保护在实际正常运行和外部短路 时，由于变压器各侧电流幅值和相位不同，以及励磁 电流的存在，使得差动回路中稳态、暂态不平衡电流 显著增加，从而造成影响差动保护动作行为的特殊问 题。
变压器保护配置原则
3、相间短路后备保护
反映外部相间短路引起的变压器过电流，并作为瓦斯 保护和纵差动保护的后备，35kV~66kV及以下中小容 量降压变压器宜采用过电流保护，110kV~500kV降压、 升压和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流 保护或复合电流保护。
变压器保护配置原则
4、接地短路后备保护
变压器保护配置原则
2、纵差动保护或电流速断保护
纵差动保护或电流速断保护作为变压器内部、套管及 引出线短路故障的主保护。对于电压在10kV及以下、 容量在10MVA及以下变压器采用电流速断保护。电压 在10kV以上、容量在10MVA及以上变压器采用纵差动 保护。对于10kV重要变压器，也可采用纵差动保护。 而电压为220kV及以上变压器采用数字式保护时，应采 用双重化保护配置（非电量保护除外）。
变压器主要故障类型
现场变压器所发生故障的统计情况反映，变压器内部 匝间故障、相间接地故障、套管故障以及变压器外部 引线各种短路故障是变压器的主要故障类型。
变压器不正常运行状态
变压器不正常工作状态主要包括：由于变压器外部相 间短路引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和 中性点过电压，冷却系统故障和过负荷，大容量变压 器在过电压和低频率等异常工况下的过励磁。变压器 长时间不正常运行会造成绕组和铁芯过热以及绝缘损 坏，保护应及时发出告警信号，并采取相应措施。
变压器现场故障情况
2004年全国220kV及以上大型变压器故障统计
电压等级
2Fra Baidu bibliotek0kV 次数 %
330kV
500kV
次数 % 次数 %
匝间故障
11 30.56 1 100 2 40
铁芯故障 本 体 相间接地故障
内 套管故障
部 故
分接开关故障
障 小计
1 2.78
8 22.22
12 33.33
1 20
4 11.11
6、过励磁保护 对于高压侧为330kV及以上电压等级的变压器，应装设 过励磁保护。
7、其它保护 应装设能够反映变压器油温、绕组温度及油箱内压力 升高，或冷却系统故障的保护。
变压器差动保护
概述
变压器差动保护是变压器的主保护之一。通常其保护 范围包括了各侧电流互感器以内区域，可以保护变压 器绕组的相间短路、匝间短路、各侧引出线短路和中 性点接地侧变压器绕组和引出线上的单相接地短路。 然而与线路、发电机差动保护不同，变压器一般具有 两个或更多个电压等级，变压器原副边电气量反映的 是变压器各侧磁耦合关系，因此变压器差动保护不平 衡电流产生的因素更多，特别是变压器励磁涌流、过 励磁均对保护有影响，需要采取相应措施防止保护误 动。
变压器故障
变压器故障分为本体内部故障和外部故障。本体内部 故障是变压器油箱内发生的故障，它包括绕组间的相 间短路、绕组或引线的单相接地短路及绕组的匝间短 路，还有由于各种原因在变压器油中产生的间歇性电 弧或局部过热，在发展过程中也可能引起各种故障。 外部故障主要是油箱外部引出线的各种相间短路或单 相接地短路。变压器的故障，特别是内部故障电弧， 不仅会损坏绕组绝缘、烧坏铁芯，还可能产生大量汽 化气体，引起油箱爆炸。因此变压器发生故障时，保 护装置应迅速将故障变压器切除。
变压器保护配置原则
对于变压器运行中可能出现的各种故障和异常运行状 态，GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术 规程》（以下简称规程）对各种电力变压器一般应装 设的保护作出了规定。
1、瓦斯保护
瓦斯保护用于反映并消除变压器油箱内部各种短路及 油面降低。对于0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和 0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。带 负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。
变压器保护配置原则
5、过负荷保护 应装设反映变压器各侧绕组过负荷情况的过负荷保护。
主要内容
主要内容： ➢ 变压器及变压器保护基本特点 ➢ 变压器保护的配置原则 ➢ 各种主后备保护原理
变压器在系统中的地位及特点
电力变压器是电力系统中的重要电气设备，其广泛应 用于不同电压等级的变电站中。电力变压器属于连续 运行的静止设备，相对于输电线路和发电机来说，虽 然运行比较可靠，发生故障机会较少，但是大部分变 压器安装在户外，受自然条件影响大，还受到连接负 荷和电力系统故障影响，特别是现代电力系统，越来 越多的采用大容量电力变压器，电压等级高，造价昂 贵，结构复杂，如果因故障而遭到损坏，将造成很大 的经济损失。另外，变压器故障不仅影响供电可靠性， 对电力系统稳定运行扰动也很大，影响范围大。
变压器保护概括
变压器保护对电力变压器的安全运行和电网可靠供电 起着极其重要的作用。近年来我国数字式变压器保护 研制水平和制造技术不断提高，数字式变压器保护已 经得到推广应用，数字式保护装置在硬件可靠性和保 护性能方面有了较大提高，但与线路保护等相比较， 实际运行中变压器保护的正确动作率仍然偏低。变压 器故障分析理论和变压器保护中励磁涌流等问题仍然 是需要研究的重要内容。
2 40
36 100 1 100 5 100
外部故障
50
1
3
合计
86
2
8
变压器总台数
3721
161
441
本体故障变压器台数
36
1
5
故障率（次/百台·年）
0.96
0.62
1.13
合计 次数 %
14 33.33 1 2.38 8 19.04 13 30.95 6 14.28 42 100 54 96
4323 42 0.97
变压器差动保护
基本原理
差动保护原理基于基尔霍夫电流定律，下图为双绕组 变压器纵差动保护原理接线图。
I1
I2
* * I1
* I2 *
Id
变压器差动保护
基本原理
差动保护的动作量为差动电流，差动电流为变压器各 侧电流相量和，变压器区内故障时，差动电流为流入 故障点的电流，当差动电流大于保护的动作电流时， 差动保护动作。在变压器正常运行和外部故障时，变 压器各侧流入和流出的一次电流之和为零，保护不会 动作。但变压器差动保护在实际正常运行和外部短路 时，由于变压器各侧电流幅值和相位不同，以及励磁 电流的存在，使得差动回路中稳态、暂态不平衡电流 显著增加，从而造成影响差动保护动作行为的特殊问 题。
变压器保护配置原则
3、相间短路后备保护
反映外部相间短路引起的变压器过电流，并作为瓦斯 保护和纵差动保护的后备，35kV~66kV及以下中小容 量降压变压器宜采用过电流保护，110kV~500kV降压、 升压和系统联络变压器宜采用复合电压起动的过电流 保护或复合电流保护。
变压器保护配置原则
4、接地短路后备保护
变压器保护配置原则
2、纵差动保护或电流速断保护
纵差动保护或电流速断保护作为变压器内部、套管及 引出线短路故障的主保护。对于电压在10kV及以下、 容量在10MVA及以下变压器采用电流速断保护。电压 在10kV以上、容量在10MVA及以上变压器采用纵差动 保护。对于10kV重要变压器，也可采用纵差动保护。 而电压为220kV及以上变压器采用数字式保护时，应采 用双重化保护配置（非电量保护除外）。
变压器主要故障类型
现场变压器所发生故障的统计情况反映，变压器内部 匝间故障、相间接地故障、套管故障以及变压器外部 引线各种短路故障是变压器的主要故障类型。
变压器不正常运行状态
变压器不正常工作状态主要包括：由于变压器外部相 间短路引起的过电流，外部接地短路引起的过电流和 中性点过电压，冷却系统故障和过负荷，大容量变压 器在过电压和低频率等异常工况下的过励磁。变压器 长时间不正常运行会造成绕组和铁芯过热以及绝缘损 坏，保护应及时发出告警信号，并采取相应措施。
变压器现场故障情况
2004年全国220kV及以上大型变压器故障统计
电压等级
2Fra Baidu bibliotek0kV 次数 %
330kV
500kV
次数 % 次数 %
匝间故障
11 30.56 1 100 2 40
铁芯故障 本 体 相间接地故障
内 套管故障
部 故
分接开关故障
障 小计
1 2.78
8 22.22
12 33.33
1 20
4 11.11
6、过励磁保护 对于高压侧为330kV及以上电压等级的变压器，应装设 过励磁保护。
7、其它保护 应装设能够反映变压器油温、绕组温度及油箱内压力 升高，或冷却系统故障的保护。
变压器差动保护
概述
变压器差动保护是变压器的主保护之一。通常其保护 范围包括了各侧电流互感器以内区域，可以保护变压 器绕组的相间短路、匝间短路、各侧引出线短路和中 性点接地侧变压器绕组和引出线上的单相接地短路。 然而与线路、发电机差动保护不同，变压器一般具有 两个或更多个电压等级，变压器原副边电气量反映的 是变压器各侧磁耦合关系，因此变压器差动保护不平 衡电流产生的因素更多，特别是变压器励磁涌流、过 励磁均对保护有影响，需要采取相应措施防止保护误 动。
变压器故障
变压器故障分为本体内部故障和外部故障。本体内部 故障是变压器油箱内发生的故障，它包括绕组间的相 间短路、绕组或引线的单相接地短路及绕组的匝间短 路，还有由于各种原因在变压器油中产生的间歇性电 弧或局部过热，在发展过程中也可能引起各种故障。 外部故障主要是油箱外部引出线的各种相间短路或单 相接地短路。变压器的故障，特别是内部故障电弧， 不仅会损坏绕组绝缘、烧坏铁芯，还可能产生大量汽 化气体，引起油箱爆炸。因此变压器发生故障时，保 护装置应迅速将故障变压器切除。
变压器保护配置原则
对于变压器运行中可能出现的各种故障和异常运行状 态，GB/T14285-2006《继电保护和安全自动装置技术 规程》（以下简称规程）对各种电力变压器一般应装 设的保护作出了规定。
1、瓦斯保护
瓦斯保护用于反映并消除变压器油箱内部各种短路及 油面降低。对于0.4MVA及以上车间内油浸式变压器和 0.8MVA及以上油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。带 负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。