变压器保护配置

变压器保护配置及相关问题

1.概述

1.1.变压器的故障和不正常状态

(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地处的单相接地短路；

(2)绕组的匝间短路；

(3)外部相间短路引起的过电流：

(4)中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；

(5)过负荷；

(6)过励磁；

(7)油面降低；

(8)变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障

1.2对变压器保护的基本要求

(1)变压器发生故障时应将它与所有电源断开。

(2)母线或其它与变压器相连的其它元件发生故障，而故障元件由于某种原因（保护拒动

或断路器失灵等）其本身断路器未能断开情况下，应使变压器与故障部分分开。(3)当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，应发出报警信号

2．变压器差动保护

2.1 变压器差动保护应符合的要求

规程规定：

(1)应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流

(2)应在变压器过励磁时不误动

(3)保护范围应包括变压器及其引出线

2.2 变压器差动保护需要考虑的特殊问题

2.2.1 变压器励磁涌流

变压器的高低压侧是通过电磁联系的，仅在电源一侧存在励磁电流，它是差动保护中不平衡电流的一部分。在正常情况下，其值很小，小于变压器额定电流的3%。当发生外部短路故障时，由于电源侧母线电压降低，励磁电流更小，因此这些情况下的不平衡电流对差动保护的影响一般可不必考虑。

在变压器空载投入电源或外部故障切除电压恢复过程中，会出现励磁涌流。励磁涌流有如下特点：

(1)励磁涌流的大小与合闸瞬间外加电压的相位有关，电压过零时合闸涌流最

大，可达5—10倍的额定电流。这样，对于三相变压器，无论任何瞬间合闸，

至少有两相会出现不同程度的励磁涌流。

(2)励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波，在最初瞬间可能完全偏向时

间轴一侧，其中二次谐波分量所占比例最大，四次以上谐波分量很小。

(3)最初的几个周期内，励磁涌流的波形是间断的。

(4)励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸时电压相位、铁芯中剩磁的大小和方向、

电源容量、变压器容量及铁芯材料有关。

由于涌流只存在于变压器的电源侧，如不采取措施必将导致保护的误动作，根据涌流的性质，可采取以下措施：

(1)利用励磁涌流中的非周期分量使继电器铁芯保护，自动提高保护的动作电流。如

使用速饱和铁芯的的差动继电器。

(2)利用延时动作或提高动作值躲过涌流。

(3)用短路电流和励磁涌流波形的差别来躲涌流。如目前成熟使用的利用二次谐波制

动和间断角闭锁的微机型差动保护。

鉴于涌流受多种因素影响，二次谐波制动系数的定值整定只能是一个经验数值，一般取15—20％，定值过大可能导致在空投变压器或区外故障切除时差动保护动作，过小则有可能使得变压器内部故障时差动保护动作时间延长。

差动保护中二次谐波的闭锁方式有两种，按相闭锁和三相“或”门闭锁。这两种方式也是各有利弊。按相闭锁是指三相涌流中某相二次谐波满足制动条件，则只闭锁该相的差动保护，由于变压器空载合闸时三相涌流中某相波形的二次谐波成分有可能小于15％，将导致空投时差动保护的误动；三相“或”门闭锁是指三相涌流中任一相二次谐波满足制动条件，三相差动保护均被闭锁，这种闭锁方式可以提高差动保护的可靠性，但是在带有闸间短路的变压器空载合闸时，差动保护将因非故障相的励磁涌流而闭锁，造成变压器闸间短路的延缓切除，使损坏更加严重，变压器容量越大延缓时间就越长。投那种方式，应视具体情况而定，当选择按相闭锁方式时，可采取两相差动动作才出口的方式。

新变压器投运或大修后投运以及更换主变差动保护后，都要进行3-5次的空载投入冲击试验，除去一次设备的要求外，检验差动保护在涌流情况下的动作特性也是其重要原因。所以空载投入变压器时应将差动保护投入，以检验该变压器差动保护躲涌流的定值是否合适，如出现误动应及时调整定值。

2.2.2 变压器接线组别的影响和措施

对于常用的Y,d11接线的变压器，由于三角侧的线电压与星形侧相应的线电压相差30°，故其相应相的电流相位关系也相差30°，即三角侧的电流比星形侧的同一电流在相位上超前30°，因此即使变压器两侧电流互感器的二次电流相等，在差动回路中也会出现不平衡电流。

对这种由接线形式引起的不平衡电流，一般采用相位补偿法补偿，即将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角侧的电流互感器接成星形，从而把电流互感器二次电流的相位校正过来。微机型差动保护多通过软件计算完成相位补偿，两侧的电流互感器都接成星形。

2.2.3 带负荷调压在运行中改变分接头

有载调压变压器在运行中，常常需要改变分接头以调整电压，这样实际上改变了变压器的变比，从而增大了差动回路中的不平衡电流，这一问题的解决一般采用提高保护动作电流来消除影响。

2.2.4 区外故障不平衡电流的增大

变压器在正常负荷状态下，电流互感器的误差很小，这时差动保护的差回路不平衡电流也很小。但随着外部短路电流的增大，电流互感器就可能饱和，误差也随着增大，不平衡电流也随之增大。当不平衡电流超过保护动作电流时，差动保护就误动。

如果将差动保护做成这样的特性：它的动作电流将随着不平衡电流的增大而按比例增大，且比不平衡电流增大的还要快，则上述误动就不会出现。现在广泛采用的比率制动式差动保护就具备这样的特点。

2.3 差动速断保护

变压器的差动速断保护实际上就是反应差动电流的过电流继电器，不经任何闭锁和制动，靠定值整定躲过涌流和不平衡电流，任一相差电流大于动作值就动作于出口继电器，以保证在差动范围内发生严重故障时能快速动作出口。

2.4 比率制动差动保护