第六章电力变压器保护

. . . . . . &Υ &Υ &Υ
IA2 IB2
∆ A2
& IΥ2 A
30o
IC2
&Υ & IC2 − IΥ2 A
& &Υ IΥ2 −IB2 A
&∆ IB2
Υ &Υ − IΥ IB2 & & IB2 C2
& IΥ1 A
&Υ IB1
&Υ IC1
&Υ IC2
&∆ IC2
nT
& I∆1 A
&∆ IB1
I
1DL
I
GJ
I
I
3DL
III II
2DL
6.4 变压器的接地保护
中性点直接接地变压器的零序电流保护
变压器的零序保护在什么情况下投入运行？ 变压器零序保护安装在变压器中性点直 接接地侧，用来保护绕组内部及引出线上的 接地短路的主保护，并可作为相邻母线和线 路接地短路的后备保护，因此在变压器中性 点接地时，均应投入零序保护。
第六章 电力变压器的继电保护
6.1 电力变压器的故障类型和 不正常工作状态
一、变压器的故障
1.油箱内部故障
（1）各相绕组之间的相间短路 （2）单相绕组的匝间短路 （3）单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接 地故障
2.油箱外部故障
（1）引出线的相间短路 （2）绝缘套管闪络或破坏、引出线通过外壳 发生的单相接地短路
' t3 = t3 + 0.5
t4 = t3 + 0.5
2. 拐点电流
I res.g = (0.6 ~ 1.1)I N
3. 制动特性的斜率
6.3 变压器相间短路的后备保护
（一）过电流保护 （二）低电压起动的过电流保护 （三）复合电压起动的过电流保护 （四）负序过电流保护
（一）过电流保护 1.单相原理接线
QF1 信号 跳QF1 跳QF2 KCO
KA
KT
QF1 电压回路 断线信号
信号 跳QF1 跳QF2 KCO
KA
KV1
KV2
KM
KT
KS
I
U<
U<
t
QF2
接至低 压侧TA
接至高 压侧TA
2. 整定计算
（1）起动电流。按大于变压器的额定电流整定 Krel Iop = IT.N Kre （2）动作电压。按小于正常运行时母线上可能 出现的最低工作电压，且外部故障切除后， 电动机自起动的过程中应能返回。根据运 行经验 Uop = 0.7UT.N
& I
Υ C1
&Υ IB1
&∆ IC1
nT
& &Υ &∆ ∆I IA2 IA2
30o
& I∆1 A
&∆ IB1
&∆ IC1
&∆ nTA2 . I∆ 2 . IB2 . IC2 & &∆ A . . .
&∆ IB2
&Υ IC2
&∆ IC2
&Υ IB2
2. 三相变压器接线产生的不平衡百度文库流
& I
nTA1
二、变压器的不正常运行状态
– 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 – 负荷超过额定容量引起的过负荷 – 漏油等原因引起的油面降低 – 大容量变压器的过励磁故障
三、变压器应装设的保护
– 主保护
瓦斯保护 • 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降 低 纵差动保护或电流速断保护 • 防御变压器绕组、套管及引出线上的故障
A
B
Ires.g
K --比率制动特性的
斜率
Ires
当Ires ≤ Ires.g 当Ires ≥ Ires.g
Iop.r ≥ Iop.min
动作判据
Iop.r ≥ Iop.min + K(Ires −I res.g)
（二）比率制动特性的变压器差动保护的定 值整定
1.最小动作电流 1.最小动作电流
按躲过变压器在正常运行条件下产生的不平 衡电流整定
&∆ IC1
&∆ nTA2 . I∆ 2 . IB2 . IC2 & &∆ A . . .
2. 三相变压器接线产生的不平衡电流
& I
nTA1
. . . . . . &Υ &Υ &Υ
IA2 IB2
∆ A2
& IΥ2 A
30o
IC2
& &Υ IΥ2 −IB2 A
&Υ & IC2 − IΥ2 A
I-I I-I
三、变压器应装设的保护
– 外部相间短路的后备保护
• 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 • 负序电流及单相式低电压起动的过电流保护 • 阻抗保护
三、变压器应装设的保护
– 外部接地短路的后备保护
• 变压器中性点接地运行
– 零序电流保护
• 高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变 压器
三绕组变压器过电流保护的特点 对多侧电源的三绕组变压器，应 该在三侧都装设独立的过电流保 护。
*当变压器任意一侧的母线发生短路故 障时，过流保护动作。因为三侧都装 有过流保护，能使其有选择性地切除 故障。而无需将变压器停运。各侧的 过流保护可以作为本侧母线，线路的 后备保护，主电源侧的过流保护可以 作为其他两侧和变压器的后备保护。
Φ
Φsy
Φ
t
− Φm
ILe
u
ILY
IL
iL
t
励磁涌流（%）
基波 二次谐波 三次谐波 四次谐波 五次谐波 直流
例1 100 36 7 9 5 66
例2 100 31 6.9 6.2 80
例3 100 50 9.4 5.4 62
例4 100 23 10 73
励磁涌流的特点： 励磁涌流的特点： 特点 1.有很大成分的非周期分量； 2.有大量的高次谐波，尤以二次谐波为主； 3.波形经削去负波后出现间断。
& &Υ IΥ2 −IB2 A
&∆ IB2
Υ &Υ − IΥ IB2 & & IB2 C2
& IΥ1 A
&Υ IB1
&Υ IC1
I-I
&Υ IC2
&∆ IC2
nT
3IΥ2 = I∆ 2 A A
& I∆1 A
∆ A2
&∆ IB1
∆ B2
&∆ IC1
∆ C2
& nTA2 . I . I . I & & . . .
KS
I
TA QF2
t
2.整定计算 2.整定计算
起动电流：躲过变压器的最大负荷电流整定 （1）对并列运行的变压器
n IL.max = IT.N n −1
Krel n Iop = IT.N Kre n −1
（2）对降压变压器（自启动电流）
Krel KMs Iop = IT.N Kre
（二）低电压起动的过电流保护 1. 单相原理接线
– 应增设零序方向元件
• 中性点不接地的变压器
– 零序过电压保护
• 中性点经过放电间隙接地的变压器
– 间隙电流保护和零序电压保护
三、变压器应装设的保护
– 过负荷保护 – 过励磁保护 – 变压器的其他非电量保护
• 油温高保护、冷却器故障保护、压力释放 保护等
6.2
变压器纵差动保护
一、变压器纵差动保护的基本原理
（三）复合电压起动的过电流保护 1. 原理接线
QF1 电压回路 断线信号 信号 跳QF1 跳QF2 KCO
KA
KA
KA
KV1
KV2
KM
KT
KS
I
I
I
U2>
U2
U<
t
QF2
a b c
接至母线TV
2. 整定计算
负序电压继电器的动作电压，可按躲开正 常运行时的最大不平衡电压整定。通常取
Uop2 = (0.06 ~ 0.12)UT.N
Kb
I 相邻元件的零序电流保护Ⅰ I0.op1 −相邻元件的零序电流保护Ⅰ段动作电流
t1 取0.5~1s
t2 = t1+0.5
2.零序二段整定原则 2.零序二段整定原则
按与相邻元件的零序电流保护后备段配合
II I0.op = Krel III I0.op1
Kb III I0.op1 −相邻元件的零序电流保护后备段动作电流
• 防止励磁涌流影响的方法
– 采用间断角原理的差动保护 – 利用二次谐波制动 – 利用波形对称原理的差动保护
2. 三相变压器接线产生的不平衡电流
& I∆1 A & IΥ1 A
30o
nTA1
. . . . . . &Υ &Υ &Υ
IA2 IB2
IC2
&∆ IB1
& IΥ1 A &Υ IB1
&Υ IC1
*
*
& I′′ 1
& IJ I-I
nT
& & I′′ −I′′ 1 2
nTA2 I′2 &
*
*
& I′′ 2
按相实现的变压器纵 差动保护，其电流互感器 变比的选择原则是：两侧 电流互感器变比的比值等 于变压器的变比。
二、变压器差动保护的不平衡电流 变压器差动保护的不平衡电流 1. 变压器励磁涌流产生的不平衡电流
正常情况下，变压器励磁电流很小，通常为额定 电流的（2~5）%。它使差动回路中的不平衡电流增 ） 加很少。 在电压突然增加时，例如在空载投入变压器或外 部故障切除后电压恢复时，则可能产生很大的励磁电 流，这种暂态过程中出现的励磁电流通常称为励磁涌 流。其数值最大可达额定电流的 4~8 倍。。
u、Φ 2Φ + Φ m sy
（一）中性点直接接地变压器的零序电流保护
QF QF1
t1
0
≥1 ≥1
跳QF
I
QF2 TA0
I
t2
0
跳QF1、QF2 QF1、
II t3
0
I
t4
0
1.零序一段整定原则 1.零序一段整定原则
按与相邻元件的零序电流保护Ⅰ 按与相邻元件的零序电流保护Ⅰ段配合
I I0.op = Krel I I0.op1
正常运行或外部故障时，应使
nTA1
& I′ 1
*
*
& I′′ 1
I′′ = I′′ 1 2
& IJ I-I
nT
& & I′′ −I′′ 1 2
nTA2 I′2 &
*
*
& I′′ 2
I′ I′ 1 = 2 nTA1 nTA2
nTA2 = nT nTA1
一、变压器纵差动保护的基本原理
nTA1
& I′ 1
& I∆ 2 A
nTA2
nTA1 3
= nT
3. 计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流 4. 电流互感器变换误差产生的不平衡电流 5.变压器带负荷调整分接头产生的不平衡电流
三、比率制动特性的变压器差动保护
（一）比率制动特性 Iop.r
C
Iop.min
Iop.min --最小动作电流 Ires.g --拐点电流