第五章電力變壓器的繼電保護(hù)

1、第第五章 電力變壓器的繼電保護(hù)電力變壓器的繼電保護(hù)5.1 電力變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及保護(hù)方式電力變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及保護(hù)方式 電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備。變壓器保護(hù)是保護(hù)變壓器免受短路故障損壞的重要自動(dòng)裝置。當(dāng)變壓器內(nèi)部短路故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置在很短的時(shí)間（20ms）內(nèi)發(fā)出動(dòng)作命令，保護(hù)變壓器免受短路電流的損壞。變壓器的故障類型：（1）油箱內(nèi)部故障 a、變壓器繞組 相間短路（d1）； b、變壓器繞組 匝間短路（d2）； c、變壓器繞組 接地短路（d3）。 變壓器油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生巨大短路電流，不僅會(huì)燒壞變壓器繞組和鐵心，而且由于絕緣油汽化，可能引起變壓器爆炸。變壓器的

2、故障類型：（2）油箱外部故障 a、絕緣套管的相間短路與接地短路； b、引出線上的發(fā)生的相間短路和接地短路；變壓器的故障類型變壓器的不正常工作狀態(tài)：（1）由于外部短路引起的過(guò)電流；（2）由于電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)、并聯(lián)工作變壓器被切除、尖峰負(fù)荷等原因引起的過(guò)負(fù)荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加電壓過(guò)高或頻率降低引起的過(guò)勵(lì)磁；對(duì)于這些不正常工作狀態(tài)，變壓器保護(hù)也必須能夠反應(yīng)。當(dāng)變壓器發(fā)生不正常工作狀態(tài)時(shí)，變壓器保護(hù)只發(fā)告警信號(hào)，或延時(shí)跳閘。針對(duì)上述故障和不正常工作狀態(tài)，變壓器應(yīng)配置的保護(hù)（1）主保護(hù) 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部短路故障，主保護(hù) 快速動(dòng)作 a、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（變壓器差動(dòng)保護(hù)） b、瓦斯保護(hù)

3、 c、電流速斷保護(hù)（2）后備保護(hù) 反應(yīng)變壓器的不正常工作狀態(tài)，后備保 護(hù)一般發(fā)告警信號(hào)，或延時(shí)跳閘。 a、相間短路的后備保護(hù) b、接地短路的后備保護(hù) c、過(guò)負(fù)荷保護(hù) d、過(guò)勵(lì)磁保護(hù) e、其它非電氣量保護(hù)（反映變壓器油溫、冷卻系統(tǒng)）變壓器的瓦斯保護(hù)在油浸式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，短路點(diǎn)電弧使變壓器油及其它絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體（含瓦斯成分），從油箱向油枕流動(dòng)，反應(yīng)這種氣體與油流而動(dòng)作的保護(hù)成為瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的測(cè)量元件是氣體繼電器。氣體繼電器安裝在變壓器油箱和油枕的通道上。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作，一般只發(fā)告警信號(hào)。重瓦斯保護(hù)動(dòng)作，發(fā)跳閘命令。瓦斯保護(hù)能夠反應(yīng)油箱內(nèi)部各種故障，且靈敏度高。瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)

4、油箱外的引出線和絕緣套管上的短路故障5.2 變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)（變壓器差動(dòng)保護(hù)）電流差動(dòng)保護(hù)原理由于其極強(qiáng)的選擇性，使它獲得了廣泛使用。電流差動(dòng)原理應(yīng)用于變壓器就構(gòu)成了變壓器差動(dòng)保護(hù)。內(nèi)部故障時(shí)， 外部故障時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)，022NMJIII022NMJIII022NMJIII所以，變壓器差動(dòng)保護(hù)的工作原理：當(dāng) 時(shí)，即認(rèn)為是內(nèi)部故障，發(fā)跳閘命令。022NMcdJIIII變壓器差動(dòng)保護(hù)可以反映變壓器內(nèi)部繞組相間、匝間、接地短路故障。 變壓器的差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn) 變壓器差動(dòng)保護(hù)中其差動(dòng)回路中不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲開(kāi)不平衡電流或設(shè)法減小不平衡電流的影響。 引起變壓器差動(dòng)不

5、平衡電流的因素有：（1）變壓器勵(lì)磁涌流；（2）變壓器兩側(cè)繞組接線組別不同；（3）電流互感器的實(shí)際變比與計(jì)算變比不同；（4）兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同；（5）變壓器調(diào)節(jié)分接頭改變。變壓器差動(dòng)保護(hù)中不平衡差動(dòng)電流 較大，必須采取措施躲過(guò)不平衡差動(dòng)電流或設(shè)法減少不平衡電流的影響。NMcdIII22（1） 變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)及減小其對(duì)縱差保護(hù)影響的措施。當(dāng)變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)過(guò)程中，由于變壓器鐵心中的磁通急劇增大，使變壓器鐵心瞬時(shí)飽和，出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁涌流。勵(lì)磁涌流可達(dá)變壓器額定電流的510倍，如不采取措施變壓器縱差保護(hù)將會(huì)誤動(dòng)。 m 線性區(qū) 飽和區(qū) 0 im 勵(lì)磁涌流的特征：1、數(shù)

6、值很大，在勵(lì)磁涌流初始期間，可達(dá)額定電流的510倍。 隨時(shí)間而衰減，對(duì)于大型變壓器經(jīng)過(guò)約2s后，勵(lì)磁電流就 衰減為額定電流的0.250.5倍。2、勵(lì)磁涌流中含有很大的二次諧波分量，一般大于基波分量 的20%。3、勵(lì)磁涌流的波形中有間斷，間斷角度一般大于60?？朔?lì)磁涌流對(duì)變壓器差動(dòng)保護(hù)影響的措施一般都是采用勵(lì)磁涌流閉鎖。（2） 變壓器兩側(cè)繞組接線組別不同的影響及克服措施ACBacbaYIbYIcYIaIbIcIY/11點(diǎn)接線aYIbYIcYIaIbIcI30Y /11點(diǎn)接線變壓器兩側(cè)線電流的相位相差30，必須要進(jìn)行相位調(diào)整?？朔胧罕仨殞?duì)兩側(cè)線電流的相位進(jìn)行補(bǔ)償，保證經(jīng)過(guò)補(bǔ)償后兩側(cè)電流相位相

7、同。ccYcdIIIaI經(jīng)過(guò)幅值折算， 變成 。aIaIcdI（4） 兩側(cè)互感器型號(hào)不同變壓器兩側(cè)的電壓等級(jí)和額定電流不同，因而采用的電流互感器的型號(hào)不同，它們的特性差別較大，故引起較大的不平衡差動(dòng)電流?？朔胧┦窃龃髣?dòng)作電流門檻值。（5）變壓器調(diào)壓分接頭改變 帶負(fù)荷調(diào)壓分接頭變壓器在運(yùn)行中常常需要改變分接頭來(lái)調(diào)電壓，這樣就改變了變壓器的變比，出現(xiàn)不平衡差流?？朔胧┦窃龃髣?dòng)作電流門檻值。（3） 計(jì)算變比與實(shí)際變比不同在變壓器保護(hù)中對(duì)變壓器兩側(cè)一次電流進(jìn)行幅值折算時(shí)需要應(yīng)用變壓器變比，但折算變比有可能與實(shí)際變比不同，從而引起不平衡差動(dòng)電流?？朔胧┦窃龃髣?dòng)作電流門檻值。5.3 變壓器的電流和電壓保護(hù)反應(yīng)外部短路引起的變壓器過(guò)電流不正常工作狀態(tài)，并作為變壓器內(nèi)部故障的后備，變壓器需要裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)。（1）過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作條件： 是變壓器的線電流，一般actII I ,（2）單相低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作條件：a、 是變壓器的線電流， b、 是變壓器的相電壓，actII I ,actUU U,（3）復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)動(dòng)作條件：a、 是變壓器的線電流。 b、