繼電保護教程第六章電力變壓器保護

1、電力變壓器的繼電保護第一節(jié) 概述一、 變壓器的故障： 各項繞組之間的相間短路油箱內(nèi)部故障 單項繞組部分線匝之間的匝間短路 單項繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障 引出線的相間短路油箱外部故障 絕緣套管閃爍或破壞引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路二、 變壓器不正常工作狀態(tài)：外部短路或過負荷 過電流油箱漏油造成油面降低變壓器中性點接地外加電壓過高或頻率降低 過勵磁等三、 應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置 （1） 瓦斯保護 防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低 重瓦斯 跳閘 輕瓦斯 信號（2） 縱差動保護和電流速斷保護 防御變壓器繞組和引出線的多相短路、大接地電流系統(tǒng)側(cè)繞組和引出線的單相接地短路及繞組匝間短

2、路（3） 相間短路的后備保護。 作為（1）(2)的后備（a） 過電流保護（b） 復(fù)合電壓起動的過電流保護（c） 負序過電流（4） 零序電流保護：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路（5） 過負荷保護：防御變壓器對稱過負荷（6） 過勵磁保護：防御變壓器過勵磁第二節(jié)： 變壓器縱差動保護一、 構(gòu)成變壓器縱差動保護的基本原則正常運行或外部故障時所以兩側(cè)的CT變比應(yīng)不同，且應(yīng)使即：或=即：按相實現(xiàn)的縱差動保護，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)CT變比的比值等于變壓器的變比。二不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：理論上，正常運行和區(qū)外故障時，Ij=I1"- I2"=0 。實際上，很多因素

3、使Ij= Ibp0 。（Ibp為不平衡電流）下面討論不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法：1 由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流：（/-11）Y.d11 接線方式兩側(cè)電流的相位差30°。消除方法：相位校正。變壓器Y側(cè)CT（二次側(cè)）：形。 Y.d11變壓器側(cè)CT（二次側(cè)）：Y形。 Y.Y12 可見,差動臂中的 同相位了,但. 為使正常運行或區(qū)外故障時, Ij=0,則應(yīng)使 即高壓側(cè)電流互感變比應(yīng)加大3倍. 該項不平衡電流已清除.2.由計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流: CT的變比是標準化的,如:600/5,800/5,1000/5,1200/5. 所以,很難完全滿足或即Ij0,

4、產(chǎn)生Ibp.消除方法:利用差動繼電器的平衡線圈進行磁補償.假設(shè)正常運行和區(qū)外故障時, I2'>I2",Wph接電流小的一側(cè), I2".I2'- I2"Wcd(I2'- I2") I2"Wph I2"調(diào)整Wph,使Wcd(I2'- I2")= Wph I2".磁勢抵消.鐵芯中,=cd-ph=0. 所以W2中無感應(yīng)電勢,J不動作.實際上, Wph.js可能不是整數(shù). Wph.zd應(yīng)是整數(shù).故仍有一殘余的不平衡電流.Ibp=fzdId.max/ nl1 其中: fzd=(Wph.js

5、-Wph.zd)/ (Wph.js+Wph.zd) Id.max 外部故障時,流過變壓器高壓側(cè)的最大短路電流.此不平衡電流在整定計算中應(yīng)予以考慮.3.由兩側(cè)電流互感器型號不同而產(chǎn)生的不平衡電流:(CT變換誤差) Ibp.CT =KtxKerId.max/ nl1 其中Ktx =1此不平衡電流在整定計算中應(yīng)予以考慮.4.由變壓器帶負荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流: 改變分接頭改變nB破壞nl2/ nl1= nB或 的關(guān)系. 產(chǎn)生新的不平衡電流.(CT二次側(cè)不允許開路,即nl2, nl1不能改變), Ibp. U=±U Id.max/ nl1 無法消除.此不平衡電流在整定計算中應(yīng)予以考慮

6、. 由以上分析可知,穩(wěn)態(tài)情況下, Ibp由三部分組成. Ibp= Ibp.T+ Ibp.CT +Ibp. U5.暫態(tài)情況下的不平衡電流: 非周期分量的影響: 比穩(wěn)態(tài)Ibp大,且含有很大的非周期分量,持續(xù)時間比較長(幾十周波). 最大值出現(xiàn)在短路后幾個周波. 引入非周期分量函數(shù)Kfzq.Ibp.CT=KfzqKerKtxId.max/ nl1 措施:快速飽和中間變流器,抑制非周期分量. 由ILy產(chǎn)生的不平衡電流:當變壓器電壓突然增加的情況下(如:空載投入,區(qū)外短路切除后).IL 勵磁涌流. 可達(6-8) Ie.其波形參看教材173頁,圖6-2.特點: 有很大的直流分量.(80%基波) 有很大的

7、諧波分量,尤以二次諧波為主.(20%基波) 波形間出現(xiàn)間斷.(削去負波后)措施: 采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器; 間斷角原理的差動保護; 利用二次諧波制動; 利用波形對稱原理的差動保護。三BCH2型差動繼電器的工作原理：具有比較良好的躲過變壓器勵磁涌流特性的差動繼電器。兩部分組成：速飽和變流器和執(zhí)行元件（電流繼電器）速飽和變流器有三個鐵芯柱A、B、C，A、C柱截面積相等且為B柱截面積的一半。 B柱：Wph1,Wph2,Wcd,Wd A柱：Wd” C柱：W2 各柱上的磁通：W2中感應(yīng)的電流達到一定數(shù)值時，執(zhí)行元件動作分析Wd,Wd”的作用：1） 當通入正弦電流時，與相抵消，短路線圈不起作用2）

8、 外部短路時，有較大的非周期分量。 因為有較大的非周期分量電流>鐵芯飽和所以使>躲過勵磁涌流的根本原因。四帶制動特性的BCH1型差動繼電器的工作原理。 1構(gòu)成：三個鐵心柱，六個線圈。Wg工作線圈，接在差動回路中。 Wph平衡線圈，作用同前述。 兩個Wph制動線圈接差動回路的一個臂上。 兩個W2二次線圈輸出接電流繼電器。 2工作原理： 1）假設(shè)不考慮制動線圈的作用：I2h=0 IgàggàE2 E=E2+E2” g”àE2” 即工作線圈與二次線圈之間的電流就相當于一個速飽和的變流器。因此，它可減少暫態(tài)不平衡電流了和勵磁涌流的影響。 2）Ig=0 I2h&

9、#224;2h(僅在兩個邊柱上環(huán)流)>E2=E2”àE=E2-E2” 3）Ig0, I2h0 I2hà2hà磁路狀態(tài)改變>鐵心飽和à動作安匝即，動作電流上升 I2hàId2 W2hàId2à具有制動特性 3制動特性： Id2.J=F(I2h) 由實驗得出如下圖。 制動特性曲線：1） 當I2h很小時，鐵芯還未飽和，所以起動電流變化不大，制動特性起始部分比較平緩。2） 當I2h很大時，鐵芯嚴重飽和，啟動電流迅速增加，特性曲線上翹。從原點作特性曲線的切線，它與水平軸線的夾角為K2h=tg -制動系數(shù) 一般取0。3-0。

10、4 4為什么能改善內(nèi)部故障時保護的靈敏性：上圖中：直線1為與外部故障時Id的關(guān)系 直線2為元制動特性縱差保護的動作電流(Idz.J=Kk*Ibp.max) 曲線3 為制動特性曲線由圖中可見，對無制動的縱差保護為短路電流較小的內(nèi)部故障時，靈敏度往往不能滿足要求，而如果采用BCH1型繼電器，應(yīng)在I2h=Id.max時，使Idz.J=Kk*Ibp.max。即通過a點的曲線3。因為曲線3始終位于直線1上面，即在任何大小的外部短路電流作用下，繼電器不會誤動。對于內(nèi)部故障，分三種情況說明如何改善靈敏性：1） 單側(cè)供電變壓器：B側(cè)無電源，W2h接于負荷側(cè)，內(nèi)部故障時,I2h=0繼電器動作電流為Idz.J對應(yīng)圖中d點，顯然靈敏度提高很多。2） 單側(cè)供電變壓器：B側(cè)無電源，接于電源側(cè)，內(nèi)部故障時，Ig=Id2直線4（這是最不利的電流）它與制動電流特性曲線交于b點（Idz.J2），在b點以上，是繼電器的動作區(qū)（4高于3）可見靈敏度提高很多。3） 雙側(cè)供電變壓器：設(shè) Ig=2I2h直線5它去制動特性曲線交于c點（Idz.J1），在c點之上（5高于3）動作。實際上，介于bd之間，顯然，靈敏度提高很多。另外，制動線圈的接入方式時，保護的靈敏度是有影響的。原則：在外部故障時，