电力变压器的继电保护

电力变压器的继电保护

第一节概述

一、变压器的故障：

各项绕组之间的相间短路

油箱部故障单项绕组部分线匝之间的匝间短路

单项绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障

引出线的相间短路

油箱外部故障

绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路

二、变压器不正常工作状态：

外部短路或过负荷过电流

油箱漏油造成油面降低

变压器中性点接地

外加电压过高或频率降低过励磁等

三、应装设的继电保护装置

（1）瓦斯保护防御变压器油箱各种短路故障和油面降低

重瓦斯跳闸

轻瓦斯信号

（2）纵差动保护和电流速断保护防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路

（3）相间短路的后备保护。作为（1）(2)的后备

（a）过电流保护

（b）复合电压起动的过电流保护

（c）负序过电流

（4）零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路

（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷

（6）过励磁保护：防御变压器过励磁

第二节：变压器纵差动保护

一、构成变压器纵差动保护的基本原则

双绕组变压器纵差

动保护单相原理图

正常运行或外部故障时

B

n I I =2'1'/ 所以两侧的CT 变比应不同，且应使

2"1"I I

= 即：212'1'l l n I n I =

或

2'1'/2

1I I

n n l l ==B n 即：按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧CT 变比的比值等于变压

器的变比。

二．不平衡电流产生的原因和消除方法：

理论上，正常运行和区外故障时，Ij =I1"- I2"=0 。 实际上，很多因素使Ij = Ibp ≠0 。（Ibp 为不平衡电流） 下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法： 1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流：

（Υ/Δ-11）Y.d11 接线方式——两侧电流的相位差30°。

消除方法：相位校正。 变压器Y 侧CT （二次侧）：Δ形。 Y.d11 变压器Δ侧CT （二次侧）：Y 形。 Y.Y12

可见,差动臂中的

同相位了,但A2B2A2I 3I -I =.

为使正常运行或区外故障时, Ij=0,则应使∆=A2A2I I 3

B A l l l A l n n n n n =I I

=⇒I =I A ∆∆A 1

11221113/3

即高压侧电流互感变比应加大√3倍. 该项不平衡电流已清除.

2.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:

CT 的变比是标准化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5. 所以,很难完全满足

12l l n n B n =或3

/12

l l n n B n = 即Ij ≠0,产生Ibp.

消除方法:利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿.

假设正常运行和区外故障时, I2'>I2",Wph 接电流小的一侧, I2". I2'- I2"→Wcd(I2'- I2") I2"→Wph I2" 调整Wph,使Wcd(I2'- I2")= Wph I2".磁势抵消.

铁芯中,Φ=Φcd-Φph=0. 所以W2中无感应电势,J 不动作.

实际上, Wph.js 可能不是整数. Wph.zd 应是整数.故仍有一残余的不平衡电流. Ibp=ΔfzdId.max/ nl1

其中: Δfzd=(Wph.js-Wph.zd)/ (Wph.js+Wph.zd)

Id.max ―外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

3.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流:(CT变换误差)

Ibp.CT =Ktx∙Ker∙Id.max/ nl1 其中Ktx =1

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

4.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:

改变分接头→改变nB→破坏nl2/ nl1= nB或的关系.

产生新的不平衡电流.(CT二次侧不允许开路,即nl2, nl1不能改变),

Ibp. ΔU=±ΔU∙ Id.max/ nl1 无法消除.

此不平衡电流在整定计算中应予以考虑.

由以上分析可知,稳态情况下, Ibp由三部分组成.

Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. ΔU

5.暂态情况下的不平衡电流:

⑴非周期分量的影响:

比稳态Ibp大,且含有很大的非周期分量,持续时间比较长(几十周波).

最大值出现在短路后几个周波. 引入非周期分量函数Kfzq.

Ibp.CT=Kfzq∙Ker∙Ktx∙Id.max/ nl1

措施:快速饱和中间变流器,抑制非周期分量.

⑵由ILy产生的不平衡电流:

当变压器电压突然增加的情况下(如:空载投入,区外短路切除后).

IL↑→励磁涌流. 可达(6-8) Ie.

其波形参看教材173页,图6-2.

特点:

①有很大的直流分量.(80%基波)

②有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主.(20%基波)

③波形间出现间断.(削去负波后)

措施:

①采用具有速饱和铁芯的差动继电器;

②间断角原理的差动保护;

③利用二次谐波制动;

④利用波形对称原理的差动保护。

三．BCH—2型差动继电器的工作原理：

具有比较良好的躲过变压器励磁涌流特性的差动继电器。