電力變壓器保護(hù)配置與整定計(jì)算

1、第2電力變壓器的保護(hù)配置與整定計(jì)算重點(diǎn) ：掌握變壓器保護(hù)的配置原則和差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算，理解三繞組變壓器 后備保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)配置難點(diǎn) ：變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算能力培養(yǎng)要求： 基本能對(duì)變壓器的保護(hù)進(jìn)行整定計(jì)算方法。學(xué)時(shí)： 6 學(xué)時(shí)2.1 電力變壓器保護(hù)配置的原則一、變壓器的故障類(lèi)型與特征 變壓器的故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類(lèi)， 油箱內(nèi)故障主要包括繞 組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十 分危險(xiǎn)，由于油箱內(nèi)充滿(mǎn)了變壓器油， 故障后強(qiáng)大的短路電流使變壓器油急劇的 分解氣化， 可能產(chǎn)生大量的可燃性瓦斯氣體， 很容易引起油箱爆炸。 油箱外故障 主要是套管和引

2、出線(xiàn)上發(fā)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常的運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、 接地短路引起的相間過(guò) 電流和零序過(guò)電流， 負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、 油箱漏油引起的油面降 低，以及過(guò)電壓、過(guò)勵(lì)磁等。二、變壓器保護(hù)配置的基本原則1、瓦斯保護(hù) :800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè) 瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)用來(lái)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低， 其中重 瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。2、縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù) :6300KVA及以上并列運(yùn)行的變壓器，10000KVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，發(fā)電廠 廠用或工業(yè)企業(yè)

3、中自用6300KVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。其他電 力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于0.5S。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿(mǎn)足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差 保護(hù)?？v差保護(hù)用于反應(yīng)電力變壓器繞組、 套管及引出線(xiàn)發(fā)生的短路故障， 其保 護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器并發(fā)相應(yīng)信號(hào)。3、相間短路的后備保護(hù) :同時(shí)作為瓦斯相間短路的后備保護(hù)用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流,保護(hù)和縱差保 護(hù)（或電流速斷 保護(hù)）的后備保 護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限 按電流保護(hù)的 階梯形原則來(lái) 整定，延時(shí)動(dòng)作 于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器，并發(fā)相應(yīng)信號(hào)。一般采用過(guò)流保護(hù)、復(fù)

4、合電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù) 或負(fù)序電流單相低電壓保護(hù)等。4、接地短路的零序保護(hù)：對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器， 應(yīng)裝設(shè)零序保護(hù)，零序保護(hù)用于反應(yīng)變壓 器高壓側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。5、過(guò)負(fù)荷保護(hù)：對(duì)于400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用 電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，其動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，延 時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。6其他保護(hù)：高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì) 磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求， 應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。三、關(guān)于

5、三繞組變壓器后備保護(hù)配置 對(duì)于三繞組變壓器的后備保護(hù)，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)各側(cè)斷路器， 當(dāng)油箱外部故障時(shí)，只應(yīng)斷開(kāi)近故障點(diǎn)側(cè)的變壓器斷路器， 使變壓器的其余兩側(cè) 繼續(xù)運(yùn)行。1、對(duì)于單側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)設(shè)置兩套后備保護(hù)，分別裝于電源側(cè)和負(fù) 荷側(cè)。保護(hù)帶兩級(jí)時(shí)限，以較小的時(shí)限跳開(kāi)變壓器斷路器QF3以較大的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。2、對(duì)于多側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)在三側(cè)都裝設(shè)后備保護(hù)。四、關(guān)于變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)1、對(duì)雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)。 2、對(duì)一側(cè)無(wú)電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無(wú)電源側(cè)。3、對(duì)三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。4、對(duì)于雙繞組降

6、壓變壓器，裝于高壓側(cè)。5、僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)的容量相等，只裝于電源側(cè)；若三 側(cè)的容量不等，則裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。6、對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。 裝于各側(cè)的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，均經(jīng)過(guò)同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。五、關(guān)于變壓器接地保護(hù)要求：大電流接地系統(tǒng)中的變壓器， 一般要求在變壓器上裝設(shè)接地 （零序）保護(hù) , 作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。 有若干臺(tái)變 壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電站， 則采用一部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行， 而另一部分變壓 器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的方式。如圖所示兩臺(tái)升壓變壓器并列運(yùn)行，其中 T1 中性 點(diǎn)接地運(yùn)行， T2 中性點(diǎn)不接地

7、運(yùn)行。對(duì)于中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需 要裝設(shè)兩套相互配合的接地保護(hù)裝置：零序過(guò)電流保護(hù)一用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方 式；零序過(guò)電壓保護(hù)一用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。oT1QF1K13QF3DF4F5Q6AT2AV u器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；對(duì)于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器按下列原則來(lái)構(gòu)成保護(hù)：對(duì)于分級(jí)絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓QF3QFI12.2變壓器保護(hù)的整定計(jì)算、電力變壓器電流速斷保護(hù)對(duì)于容量較小的變壓器，當(dāng)其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.5s時(shí)，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作電流： 1、躲開(kāi)變壓器負(fù)荷側(cè)母線(xiàn)上短路時(shí)流

8、過(guò)保護(hù)的最大短路電流2、躲過(guò)變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流 取上述兩條件較大值為整定值。要求在保護(hù)安裝處K2點(diǎn)發(fā)生兩相金屬性短路進(jìn)行校驗(yàn):要求Ksen2、用DCD-2構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算1、確定基本側(cè)計(jì)算一次側(cè)額定電流：選擇電流互感器變比：主變 D 側(cè)，Kcon=1; Y側(cè) Kcon=y3確定基本側(cè)：T _丘沁N 加一nTA二次電流大的那一側(cè)為基本側(cè)2、確定動(dòng)作電流計(jì)算值 躲開(kāi)勵(lì)磁涌流： 躲開(kāi)TA二次回路斷線(xiàn)影響: 躲開(kāi)外部短路時(shí)流經(jīng)保護(hù)的最大不平衡電流:翻al VA嗣 + unb2 + 打加）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，可靠系數(shù)取1.3。其中: Uh高、中壓側(cè)調(diào)壓分接頭調(diào)壓范圍的一半；Kts兩側(cè)TA同型系數(shù)，型

9、號(hào)相同取0.5，不同取1;fer TA的最大誤差，取10% fer 計(jì)算誤差，初次計(jì)算取 0.05 ；Ikmax 流經(jīng)保護(hù)的最大外部短路電流；若是雙繞組變壓器，則：保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算值取上述三條件最大值。3、確定基本側(cè)工作繞組匝數(shù):其中：AW0DCD-2繼電器額定動(dòng)作磁勢(shì)，取 60安.匝;Kcon基本側(cè)TA接線(xiàn)系數(shù)；nTA基本側(cè)TA變比；選用 Ww.setw Ww.cal工作繞組匝數(shù)：根據(jù)DCD-2差動(dòng)線(xiàn)圈的固有數(shù)值，先選定差動(dòng)線(xiàn)圈的匝數(shù)，則基本側(cè)平衡線(xiàn)圈 匝數(shù)即可得到。繼電器的動(dòng)作電流：AWr4、確定非基本側(cè)平衡繞組三繞組變壓器：雙繞組變壓器:式中： 12b 額定情況下，基本側(cè) TA二次側(cè)電流

10、；I2nb 額定情況下，非基本側(cè) TA二次側(cè)電流;整定：根據(jù)計(jì)算值按四舍五入法確定平衡繞組匝數(shù)（取整數(shù)）5、相對(duì)誤差校驗(yàn)要求： fer 1.2負(fù)序電壓元件如612卩要求 Ksen 1.2 時(shí)間元件動(dòng)作時(shí)間的確定同過(guò)流保護(hù) 3、負(fù)序電流和單相低電壓過(guò)流保護(hù)對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組，由于額定電流大，電流元件往往不能滿(mǎn)足遠(yuǎn)后備 靈敏度的要求，可采用負(fù)序電流保護(hù)。它是由反應(yīng)不對(duì)稱(chēng)短路故障的負(fù)序電流元 件和反應(yīng)對(duì)稱(chēng)短路故障的單相式低壓過(guò)電流保護(hù)組成。負(fù)序電流保護(hù)靈敏度較高，且在接線(xiàn)的變壓器另一側(cè)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)， 靈 敏度不受影響，接線(xiàn)也較簡(jiǎn)單。整定計(jì)算則比較復(fù)雜，主要是需要計(jì)算負(fù)序電流， 請(qǐng)查閱相關(guān)資料。四、過(guò)負(fù)荷保護(hù)的整定計(jì)算過(guò)負(fù)荷保護(hù)只反應(yīng)一相電流的大小，由于變壓器允許過(guò)負(fù)荷能力比較強(qiáng)， 所以保 護(hù)延時(shí)一般較長(zhǎng)，至少應(yīng)該比變壓器后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間多一個(gè)級(jí)差 t。五、變壓器接地短路后備保護(hù)的整定計(jì)算變壓器中性點(diǎn)引出線(xiàn)上的零序電流保護(hù)應(yīng)與包保護(hù)側(cè)母線(xiàn)引出線(xiàn)上配置的零序 電流保護(hù)后備段進(jìn)行配合。保護(hù)的靈敏系數(shù)按后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗(yàn)， 靈敏系數(shù)應(yīng)不小于1.2。T - r 7 7保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比引出線(xiàn)零序電流后備段的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)階梯時(shí) 限厶t。為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護(hù)動(dòng)作的快速性， 通常配置為兩段式