變壓器繼電保護(hù)PPT學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1變壓器繼電保護(hù)變壓器繼電保護(hù)q變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電元件，它的故障將對(duì)供電的可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的變壓器也是十分貴重的元件，因此需要根據(jù)變壓器容量和重要程度裝設(shè)性能良好，工作可靠的繼電保護(hù)裝置。 第1頁(yè)/共109頁(yè)油箱內(nèi)故障：繞組的相間短路、接地短路、 匝間短路、鐵心燒損等. 油箱外部故障：套管和引出線上發(fā)生相間短 路和接地短路 油箱內(nèi)部故障非常危險(xiǎn)，高溫電弧不僅會(huì)燒毀繞組和鐵芯，還會(huì)使變壓器油絕緣分解產(chǎn)生大量氣體，引起變壓器油箱爆炸的嚴(yán)重后果油箱內(nèi)故障油箱外部故障第2頁(yè)/共109頁(yè)1) 由于變壓器外部相間短路引起的過(guò)電流（相間短路過(guò)電流） 2)

2、由于變壓器外部接地短路引起的過(guò)電流和中性點(diǎn)過(guò)電壓（接地短路過(guò)電流、中性點(diǎn)過(guò)電壓） 3) 由于負(fù)荷超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷（過(guò)負(fù)荷） 4) 由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低） 5) 在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下，發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁（過(guò)勵(lì)磁） 第3頁(yè)/共109頁(yè) 變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)會(huì)使繞組和鐵芯過(guò)熱。此外，對(duì)于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線方式變壓器，外部接地短路時(shí)有可能造成變壓器中性點(diǎn)過(guò)電壓，威脅變壓器的絕緣；大容量變壓器在過(guò)電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁，引起鐵芯和其它金屬構(gòu)件的過(guò)熱。 變壓器不正常運(yùn)行時(shí)，繼電保護(hù)應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出告警信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)

3、并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。 第4頁(yè)/共109頁(yè)1) 瓦斯保護(hù) q特點(diǎn)：動(dòng)作迅速，靈敏性高，安裝接線簡(jiǎn)單。反應(yīng)油箱內(nèi)的各種故障，不反應(yīng)油箱外部的故障。 q對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障、應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)，它反應(yīng)于油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流而動(dòng)作。其中輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。 q裝設(shè)范圍：800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器。 第5頁(yè)/共109頁(yè)2)縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù) 對(duì)變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)裝設(shè)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)。 縱差動(dòng)保護(hù)范圍：6300kVA以上并列運(yùn)行的變壓器；10000kVA以上單獨(dú)

4、運(yùn)行的變壓器；容量為6300kVA以上的發(fā)電廠廠用變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器。 電流速斷的保護(hù)適用：10000kVA以下的變壓器，且其過(guò)電流保護(hù)的時(shí)限大于0.5s時(shí)。 縱差動(dòng)保護(hù)和電流速斷動(dòng)作后，均應(yīng)跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。 第6頁(yè)/共109頁(yè)3) 外部相間短路時(shí)，應(yīng)采用的保護(hù) q對(duì)于外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，應(yīng)采用下列保護(hù)： a、過(guò)電流保護(hù)：用于降壓變壓器，保護(hù)的整定值考慮在事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷電流 b、復(fù)合電壓（負(fù)序電壓和線電壓）起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)：用于升壓變壓器及過(guò)電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上 c、負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)：用于大容量升壓變壓器和

5、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器 d、阻抗保護(hù)：對(duì)升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器當(dāng)采用b、c的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，采用阻抗保護(hù)。 第7頁(yè)/共109頁(yè)4) 外部接地短路時(shí)，應(yīng)采用的保護(hù) a、中性點(diǎn)直接接地電力網(wǎng)內(nèi)，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù) b、自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件 。5) 過(guò)負(fù)荷保護(hù) 對(duì)400kVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其它負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況，裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 第8頁(yè)/共109頁(yè)6)過(guò)勵(lì)磁保護(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)磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)

6、。（在變壓器過(guò)勵(lì)磁允許的范圍內(nèi)，保護(hù)作 用于信號(hào)，超過(guò)允許值，可動(dòng)作于跳閘） 7) 其它保護(hù) 對(duì)變壓器溫度及油箱內(nèi)壓力升高和冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)裝設(shè)可作用于信號(hào)或動(dòng)作于跳閘的保護(hù)裝置。 第9頁(yè)/共109頁(yè)第10頁(yè)/共109頁(yè)-高壓側(cè)低壓側(cè)1I2I2I12II1I1TAn2TAnTn 為變壓器兩側(cè)的一次電流參考方向均由母線指向變壓器 2I1I 、 分別為兩側(cè)電流互感器的變比。 1TAn2TAn則流入差動(dòng)繼電器KD的電流為： 12rIII因此縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)為：rsetII1I2I 為相應(yīng)的電流互感器二次電流第11頁(yè)/共109頁(yè)設(shè)變壓器的變比為: 忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)有:12/T

7、nUU.21TIn I-高壓側(cè)低壓側(cè)1I2I2I12II1I1TAn2TAnTn21211211221(1)rTATATTATTATATAIIInnn IInnInnn則差動(dòng)電流可表示為：若選擇電流互感器的變比，使之滿足: 21TATTAnnn122TrTAn IIIn則有：正常運(yùn)行和變壓器外部故障時(shí)，差電流為零，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作； 第12頁(yè)/共109頁(yè)q由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，為確?？v差動(dòng)保護(hù)的正常工作，必須適當(dāng)選取電流互感器的變比，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等，即應(yīng)使： 1212122211T AT AT ATT AIIIInnnInnI 或其中 ：高壓側(cè)電流互

8、感器變比1TAn2TAnTn：變壓器的變比：低壓側(cè)電流互感器變比第13頁(yè)/共109頁(yè)要實(shí)現(xiàn)變壓器的縱差保護(hù)，必須適當(dāng)?shù)倪x擇兩側(cè)電流互感器的變比，使其比值等于變壓器的變比 ，即 Tn21TATTAnnn第14頁(yè)/共109頁(yè)q由于變壓器常采用Y，d11的接線方式，因此，其兩側(cè)電流的相位差為 ，若兩側(cè)電流互感器仍采用通常的接線方式，則二次電流由于相位不同，也會(huì)有一個(gè)差電流流入繼電器，為消除這種不平衡電流的影響，通常都是將變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成星形，并適當(dāng)考慮聯(lián)接方式后，即可把二次電流的相位校正過(guò)來(lái)。 30第15頁(yè)/共109頁(yè)-YAIdAI1TA

9、n2TAndAIYAYBII變壓器星形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成三角形變壓器三角形側(cè)的三個(gè)電流互感器接成星形YCIYBIdCIdBIdaIdbIdcIYAIYBIYCIdAIdBIdCI第16頁(yè)/共109頁(yè)YAIYBIYCI星形側(cè)一次電流dAIdBIdCI30三角形側(cè)一次電流YAIYBIYCIYAYBIIYBYCIIYCYAII星形側(cè)二次電流dAIdBIdCI三角形側(cè)二次電流星形側(cè)差動(dòng)臂二次電流第17頁(yè)/共109頁(yè).()B rYBYCdBIIII要使A相的繼電器在正常運(yùn)行及外部故障時(shí)不動(dòng)作，需滿足：.dATYAIn I由于：.2dAdATAIIn而流入三個(gè)差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流為： .()A rYA

10、YBdAIIII.()C rYCYAdCIIII.YAYBdAIII.133YAYAYBYATAIIIIn又由于：即有：.123YAdATATAIInn所以213TATTAnnn按相差動(dòng)第18頁(yè)/共109頁(yè)Y式中 、 、 是流入三個(gè)差動(dòng)繼電器的差電流。這樣就可以消除兩側(cè)電流相位不一致的影響。由于 側(cè)采用了兩相電流差，相當(dāng)于變壓器的變比增加了 倍，因此電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足：.A rI.B rI.C rI3213TATTAnnn模擬式的差動(dòng)保護(hù)都是采用這種接線方式，對(duì)于數(shù)字式差動(dòng)保護(hù)，也可以將星形側(cè)的三相電流直接接入保護(hù)裝置內(nèi)，由計(jì)算機(jī)的軟件實(shí)現(xiàn)相位調(diào)整功能，以簡(jiǎn)化接線。 第19頁(yè)/共10

11、9頁(yè)三繞組變壓器1I2I1I2I3I3I123rIIII電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞組變壓器是一樣的。 接入縱差動(dòng)繼電器的差電流為： 高壓側(cè)中壓側(cè)低壓側(cè)正常運(yùn)行時(shí)由高壓側(cè)、中壓側(cè)同時(shí)向低壓側(cè)提供功率13Tn23Tn第20頁(yè)/共109頁(yè)設(shè)變壓器的13側(cè)和23側(cè)的變比為 和 ，考慮到正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)變壓器各側(cè)電流滿足: 13Tn23Tn電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足:31313TATTAnnn變壓器高中壓側(cè)采用星形接線,低壓側(cè)采用三角形接線三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇也要參照Y,d11雙繞組變壓器的方式進(jìn)行調(diào)整，即側(cè)互感器用Y接線方式；兩個(gè)

12、Y側(cè)互感器則采用接線方式。 32323TATTAnnn高壓側(cè)電流折算到低壓側(cè)中壓側(cè)電流折算到低壓側(cè).12313230TTnInII第21頁(yè)/共109頁(yè)q變壓器的縱差保護(hù)同樣需要躲開(kāi)流過(guò)差動(dòng)回路中的不平衡電流，產(chǎn)生不平衡電流的原因和消除方法如下： I.由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流II. 由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流IV. 由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流 III. 由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流第22頁(yè)/共109頁(yè)q由于兩側(cè)電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取標(biāo)準(zhǔn)變比，而變壓器的變比也是一定的，因此，三者之間很難滿足: （或 ）的要求，此時(shí)差動(dòng)回路中將有不平衡

13、電流流過(guò)。21T ATT Annn213T ATT Annn第23頁(yè)/共109頁(yè)令變比差系數(shù)為： 121TATzaTAnnfn理論上應(yīng)有：21TATTAnn n則由：21211211221(1)rTATATTATTATATAIIInnn IInnInnn在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)有：.120Tn II可得: 11zaunbTAf IIn上式即為由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而在差動(dòng)回路產(chǎn)生的不平衡電流。高壓側(cè)電流折算到低壓側(cè)第24頁(yè)/共109頁(yè)如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，并忽略fza的影響，則區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流相等，即I=I2=nTI1,但方向相反，I稱為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿

14、越電流。 設(shè)Ik.max為區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流，則由電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為： .max.maxunbzakIf I 如無(wú)特殊說(shuō)明，變壓器各側(cè)電流都是折算到二次側(cè) 從二次側(cè)來(lái)看是同一個(gè)電流從一側(cè)流入從另一側(cè)流出第25頁(yè)/共109頁(yè)q調(diào)整變壓器分接頭是電力系統(tǒng)中常用的調(diào)壓方法，改變分接頭也就是改變了變壓器的變比nT，分接頭的改變，就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)新的不平衡電流。應(yīng)在縱差保護(hù)的整定值中予以考慮。 由此產(chǎn)生的最大不平衡電流為: .max.maxunbkIUI 式中U為由變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，考慮到電壓可以正負(fù)兩個(gè)方向進(jìn)行調(diào)整，一般取可調(diào)整范圍的一半。 （U=22.

15、5%) 第26頁(yè)/共109頁(yè) 由于兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不同，它們的飽和特性，勵(lì)磁電流也不同，故在差動(dòng)回路中產(chǎn)生的不平衡電流就很大。（根據(jù)第四章，電流互感器誤差不會(huì)超過(guò)10%，最大可能值 ） 采用電流互感器同型系數(shù)Kat（同型號(hào)取0.5，不同型號(hào)取1，對(duì)于變壓器一般取1 ）。.maxmax10%unbatkIK I對(duì)于變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)，兩側(cè)電流互感器的變比不一樣，互感器的型號(hào)肯定不同，故Kat=1 。 第27頁(yè)/共109頁(yè)TA等效電路1I1I1I一次電流中的一部分消耗在繞組勵(lì)磁上其二次電流為： 1L111III 電流互感器的傳變誤差就是勵(lì)磁電流 1I根據(jù)等效電路可得： 1111111111ZI

16、IILj LZjZZL包括了電流互感器的漏抗和二次負(fù)載阻抗，一般電阻分量占優(yōu)，在定性分析時(shí)可以當(dāng)作純電阻處理。ZL第28頁(yè)/共109頁(yè)區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為 (折算到二次側(cè))，故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為 :.1122/TATAInIn1221unbIIIII不平衡電流實(shí)際上就是兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁電流之差。并且勵(lì)磁電流總是落后于一次電流，故 與 之間的相位差不會(huì)超過(guò)90o，它們是相互抵消的。假設(shè) 比較大，不平衡電流將小于 。若兩個(gè)電流互感器的型號(hào)相同，它們的參數(shù)差異性小，不平衡電流也比較??；反之，不平衡電流比較大。通常采用同型系數(shù)來(lái)表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響，即 .

17、1I.2I.1I.1I1unbatIK I第29頁(yè)/共109頁(yè)(a)的曲線3是電流按照曲線2變化時(shí)的磁滯回線，曲線1是鐵芯的基本磁化曲線(通常簡(jiǎn)稱為磁化曲線)。由于曲線2的勵(lì)磁電流是對(duì)稱變化的，磁滯回線回繞著磁化曲線形成回環(huán)，理論分析時(shí)通常用磁化曲線來(lái)替代磁滯回線。 磁化曲線上的s點(diǎn)稱為飽和點(diǎn)。由于線圈電壓與鐵芯磁通之間的關(guān)系為 ，故磁化曲線的斜率(嚴(yán)格講是各點(diǎn)切線的斜率)就是勵(lì)磁回路的電感 。鐵芯未飽和時(shí)， 很大且基本上是常數(shù)；鐵芯飽和后磁化曲線變得很平坦， 大為減小。 duWdtLLL12S31I1 電流互感器鐵芯的磁滯回線 1I32(a)(b)b曲線1是鐵芯的基本磁化曲線曲線2為勵(lì)磁電流

18、曲線3為磁滯回線第30頁(yè)/共109頁(yè)若勵(lì)磁電流中存在大量的非周期分量，飽和后的 還會(huì)進(jìn)一步減小，由于非周期分量引起I1偏離時(shí)間軸的一側(cè)，磁通也偏離磁化曲線并按照曲線3的局部磁滯回環(huán)變化。顯然，偏離磁化曲線后 會(huì)減小。減小的程度取決于曲線3中 的數(shù)值。鐵芯未飽和時(shí) 不大， 仍然很大，可以認(rèn)為不會(huì)受非周期分量的影響；鐵芯飽和時(shí) 會(huì)相當(dāng)大，非周期分量的存在將會(huì)顯著地減小 。 LLbbLbL12S31I1 電流互感器鐵芯的磁滯回線 1I32(a)(b)b第31頁(yè)/共109頁(yè)電流互感器一次側(cè)電流I1消失后，勵(lì)磁電流I1也相應(yīng)地變?yōu)榱?。由于磁滯回線的磁滯現(xiàn)象，鐵芯中將長(zhǎng)期存在殘留磁通，稱為剩磁。剩磁的大小

19、和方向與一次電流消失時(shí)刻的勵(lì)磁電流I1有關(guān) 若將電流互感器一次側(cè)電流I1逐漸增大，在I1比較小時(shí)，電流互感器不飽和。此時(shí)由于 很大且基本不變，勵(lì)磁電流I1很小并隨著I1增大也按比例地增大。當(dāng)勵(lì)磁電流I1增大到鐵芯飽和，即磁化曲線的s點(diǎn)后，勵(lì)磁電感減小，勵(lì)磁回路的分流增大。而勵(lì)磁回路的分流增大又導(dǎo)則勵(lì)磁電感進(jìn)一步下降，其結(jié)果是勵(lì)磁電流I1迅速增大。鐵芯越飽和則勵(lì)磁電流也越大，并且隨一次電流的增加呈非線性的增加。L第32頁(yè)/共109頁(yè)v變壓器的勵(lì)磁電流I僅流經(jīng)變壓器的某一側(cè)，故通過(guò)電流互感器反應(yīng)到差動(dòng)回路中不能被平衡掉，正常情況下此電流很小，一般不超過(guò)額定電流的2%10%。在外部故障時(shí)，由于電壓降

20、低，勵(lì)磁電流減小，影響就更小。第33頁(yè)/共109頁(yè)v勵(lì)磁電流的大小取決于勵(lì)磁電感L的數(shù)值，也就是取決于變壓器鐵芯是否飽和。正常運(yùn)行和外部故障時(shí)變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過(guò)額定電流的25，對(duì)縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)。當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。v勵(lì)磁涌流的最大值可達(dá)額定電流的68倍。 v在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過(guò)程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。第34頁(yè)/共109頁(yè)1) 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于時(shí)間軸的一側(cè) 2) 包含有大量的直流及高次諧波，而以二次諧波為主；

21、3) 波形之間出現(xiàn)間斷，一個(gè)周期中間斷角為。 iLt第35頁(yè)/共109頁(yè)q防止勵(lì)磁涌流影響的方法： 1) 采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器 2) 鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別 3) 利用二次諧波制動(dòng)等（利用帶比率制動(dòng)的差動(dòng)繼電器） 第36頁(yè)/共109頁(yè)q當(dāng)勵(lì)磁涌流進(jìn)入差動(dòng)回路時(shí)，其中有很大的非周期分量使速飽和變流器SBL的鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁阻抗銳減，使得勵(lì)磁涌流中幾乎全部非周期分量及部分周期分量電流從SBL的一次繞組通過(guò)，傳變到二次回路的電流很小 。I第37頁(yè)/共109頁(yè)可以通過(guò)以下措施來(lái)減小區(qū)外故障時(shí)縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流：(1) 計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流的補(bǔ)償 令: 12

22、(1)TATTAnnnn 1nI由計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流為 。電流互感器變比選定后，n就是一個(gè)常數(shù)，所以可以用 將這個(gè)不平衡電流補(bǔ)償?shù)?。此時(shí)引入差動(dòng)繼電器的電流為:1nI121rIIInIn就是需要補(bǔ)償?shù)南禂?shù) 第38頁(yè)/共109頁(yè)2WbWdW*TS.1I.2I.1I.2I.1I.2I對(duì)于電磁式縱差動(dòng)保護(hù)裝置，可以采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償。 在中間變流器TS的鐵芯上繞有主線圈Wd，接入差電流 。另外還繞一個(gè)平衡線圈Wb和二次線圈W2。 12II采用這種補(bǔ)償方法時(shí)，由于的匝數(shù)不能平滑調(diào)節(jié)，選用的匝數(shù)與計(jì)算的匝數(shù)不可能完全一致，故仍有一部分不平衡電流流入繼電器，但不平衡電流已大為減少

23、。變比差系數(shù)可按下式計(jì)算： bzadWfnW假設(shè)n0，則可以將 先經(jīng)Wb后再和 差接起來(lái)。這樣，在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，只要滿足 ，即 ，則中間變流器內(nèi)總磁通等于零，在二次線圈W2上就沒(méi)有感應(yīng)電勢(shì)，從而沒(méi)有電流流入繼電器。 121()0dbWIIW I/bdWWn .1I.2I.12II第39頁(yè)/共109頁(yè)(2) 減少因電流互感器性能不同引起的穩(wěn)態(tài)不平衡電流 應(yīng)盡可能使用型號(hào)、性能完全相同的D級(jí)電流互感器，使得兩側(cè)電流互感器的磁化曲線相同，以減小不平衡電流。另外，減小電流互感器的二次負(fù)載，能夠減少鐵芯的飽和程度，相應(yīng)地也減少了不平衡電流。減小二次負(fù)載的方法，除了減小二次電纜的電阻外，可以增大電

24、流互感器的變比nTA。二次阻抗Z2折算到一次側(cè)的等效阻抗為Z2/n2TA。若采用二次側(cè)額定電流為1A的電流互感器，等效阻抗只有額定電流為5A時(shí)的1/25。 第40頁(yè)/共109頁(yè)(3) 減少電流互感器的暫態(tài)不平衡電流 根據(jù)電流互感器暫態(tài)不平衡電流中有大量的非周期分量、電流特性完全偏離時(shí)間軸一側(cè)的特點(diǎn)，通常采用在差動(dòng)回路中接入具有速飽和特性的中間變流器的方法。I速飽和鐵芯由于非周期分量使速飽和鐵芯迅速飽和，從而使非周期分量傳遞到二次側(cè)大為減少。第41頁(yè)/共109頁(yè)當(dāng)差電流中只流過(guò)周期分量時(shí)，磁通沿著磁滯回線3變化，變化量很大，很容易傳變到二次側(cè)。因此速飽和中間變流器能夠大大減小電流互感器的暫態(tài)不平

25、衡電流。對(duì)于實(shí)際保護(hù)裝置，通常在中間變流器中還要采取其它增加鐵芯飽和的輔助措施，如帶加強(qiáng)型速飽和中間變流器差動(dòng)保護(hù)(BCH-2)，以進(jìn)一步減少暫態(tài)不平衡電流。12S31I11I32b速飽和中間變流器的鐵芯很容易飽和,當(dāng)差動(dòng)電流中含有較大的非周期分量時(shí)，鐵芯迅速飽和，磁通沿著局部磁滯回線3變化，一個(gè)周波內(nèi)變化量為很小。由于電流互感器的感應(yīng)電勢(shì)(即等效回路中勵(lì)磁電感上的電壓)與磁通的變化率成正比，所以非周期分量不易傳變到變流器的二次側(cè)。第42頁(yè)/共109頁(yè).躲開(kāi)保護(hù)范圍外部短路時(shí)流過(guò)繼電器的 最大不平衡電流，此時(shí)繼電器的起動(dòng)電流應(yīng)為: Iset=KrelIunb.max （二次側(cè)）其中I unb.

26、max 保護(hù)外部短路時(shí)流過(guò)繼電器的最大不平衡電流.max.max(0.1)unbzanpatkIfUK KI 外部短路故障時(shí)最大短路電流； .maxkI由于電流互感器計(jì)算變比和實(shí)際變比 不一致引起的相對(duì)誤差。 zaf第43頁(yè)/共109頁(yè)單相變壓器: 121TATzaTAnnfnbzadWfnW/11Y 接線三相變壓器: 1213/zaTATTAfnnn當(dāng)采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，取補(bǔ)償后剩余的相對(duì)誤差。 由變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，一般可取調(diào)整范圍的一半； U0.1電流互感器容許的最大穩(wěn)態(tài)相對(duì)誤差； Kat電流互感器同型系數(shù)，取為1； Knp非周期分量系數(shù)，取1.5-2。當(dāng)采用速飽和變流

27、器時(shí)，由于有躲非周期分量的性能，取為1。12(1)TATTAnnnn 第44頁(yè)/共109頁(yè)q當(dāng)變壓器縱差保護(hù)采用波形鑒別或二次諧波制動(dòng)的原理構(gòu)成時(shí)，本身就具有躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的特性，無(wú)需再作考慮。而當(dāng)采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器時(shí)，雖可利用勵(lì)磁涌流的非周期分量使鐵芯飽和，來(lái)避開(kāi)勵(lì)磁涌流的影響，但起動(dòng)電流仍需整定為:才能躲開(kāi)勵(lì)磁涌流的影響。setrelNIKK I第45頁(yè)/共109頁(yè)setrelNIKK IKrel可靠系數(shù)，取1.31.5； IN變壓器的額定電流； K勵(lì)磁涌流的倍數(shù)(即勵(lì)磁涌流與變壓器額定電流的比值)，取4-8，可以根據(jù)變壓器的額定容量按勵(lì)磁涌流的上限來(lái)選擇。由于勵(lì)磁涌流很大，實(shí)際

28、的縱差動(dòng)保護(hù)通常采用其它措施來(lái)減少它的影響：一種是通過(guò)鑒別勵(lì)磁涌流和故障電流的波形差別，在勵(lì)磁涌流時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖，這時(shí)在整定值中不必考慮勵(lì)磁涌流的影響，即取K=0；另一種是采用速飽和變流器減少勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流，采用加強(qiáng)型速飽和變流器的差動(dòng)保護(hù)(BCH2型)時(shí)，取K=1 。第46頁(yè)/共109頁(yè).在正常運(yùn)行情況下，為防止電流互感器二次回路斷線時(shí)引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，起動(dòng)電流應(yīng)大于變壓器的最大負(fù)荷電流IL.max，當(dāng)負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流IN.T,并引入可靠系數(shù)rel(一般取1.3)，則保護(hù)裝置的動(dòng)作電流整定值為：maxsetrelLrelNTIKIKI按上面三個(gè)條件計(jì)算

29、縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流，并選取最大者 所有電流都是折算到電流互感器二次側(cè)的數(shù)值。對(duì)于Y/-11 接線三相變壓器，在計(jì)算故障電流和負(fù)荷電流時(shí)，要注意Y側(cè)電流互感器接線方式，通常在側(cè)計(jì)算比較方便。 第47頁(yè)/共109頁(yè)q靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)：min2krsensetIKI其中I 采用保護(hù)范圍內(nèi)部故障時(shí)，流過(guò)繼電器的最小差動(dòng)電流。q按照要求，靈敏系數(shù)一般應(yīng)大于，當(dāng)不滿足時(shí)，則需采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。差動(dòng)保護(hù)的整定值越大，則對(duì)變壓器 內(nèi)部故障的反應(yīng)能力就越低。第48頁(yè)/共109頁(yè)4、具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器 1差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性 如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，則區(qū)外故障時(shí)變

30、壓器兩側(cè)電流相等，即： I稱為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。 12III 如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，則可以認(rèn)為在正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)，同一電流流過(guò)變壓器兩側(cè)，故稱為穿越電流第49頁(yè)/共109頁(yè)由互感器變比不一致和互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流的討論知：流入差動(dòng)繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時(shí)的穿越電流有關(guān)。12III 具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器正是利用這個(gè)特點(diǎn)，在差動(dòng)繼電器中引入一個(gè)能夠反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，繼電器的動(dòng)作電流不再是按躲過(guò)最大穿越電流整定，而是根據(jù)制動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整。對(duì)于雙繞組變壓器，外部故障時(shí)由于 (折算到二次側(cè))，制動(dòng)電流Ires可取: Ir

31、es=I1或Ires=I2最大穿越電流.max.max(0.1)unbzanpatkIfUK KI (0.1)unbzanpatIfUK KI 為分析方便，均去掉下標(biāo)！第50頁(yè)/共109頁(yè)故變壓器外部故障時(shí)的不平衡電流與Ires有關(guān)，可表示為： unbresIf I則具有制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的動(dòng)作方程為 ：()rrelresIKf IKrel是可靠系數(shù) 由影響變壓器差動(dòng)保護(hù)的因素可知：而：1reskIIIIk變壓器外部故障時(shí)的短路電流流過(guò)變壓器的穿越電流不同,差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流也不同.max.max(0.1)unbzanpatkIfUK KI 差動(dòng)電流大于不平衡電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作第51頁(yè)/共

32、109頁(yè)0將差電流與制動(dòng)電流的關(guān)系在一個(gè)平面坐標(biāo)上表示，顯然只有差電流處于曲線的上方時(shí)差動(dòng)繼電器才能并且肯定動(dòng)作。稱為差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性，而處于制動(dòng)特性上方的區(qū)域稱為差動(dòng)繼電器的動(dòng)作區(qū)，另一個(gè)區(qū)域相應(yīng)地稱為制動(dòng)區(qū)。 ()relresKf IresIrI()rrelresIKf I第52頁(yè)/共109頁(yè)0ag()relresKf I.maxsetI.res gI.maxresIresIrI 是一個(gè)關(guān)于Ires的單調(diào)上升函數(shù)。在Ires比較小時(shí)，電流互感器不飽和， 是線性上升的（IresIres.g)；()relresKf I()relresKf I()relresKf IIres比較大導(dǎo)致電流互

33、感器飽和后， 的變化率增加，并不再是線性的(Ires.g-Ires.max)。 第53頁(yè)/共109頁(yè)KTA為電流互感器未飽和時(shí)存在的線性誤差，由互感器型號(hào)決定，一般小于2。 0ag()relresKf I.maxsetI.res gI.maxresIresIrI 的線性部分可以表示為:()relresKf I()()relresrelzaTAresKf IKfUKI第54頁(yè)/共109頁(yè)設(shè)變壓器穿越電流等于最大外部故障電流Ik.max時(shí)，差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為Iset.max和Ires.max ，如圖的a點(diǎn)所示。顯然，此時(shí)差動(dòng)繼電器的不平衡電流就是最大不平衡電流，故: .max.ma

34、xsetrelunbIKI理論上Ires.max = Ik.max ，但制動(dòng)電流也要經(jīng)過(guò)電流互感器測(cè)量，互感器飽和會(huì)使測(cè)量到的制動(dòng)電流減小，故 :.max.max.maxreskunbIII令 .max.max.maxsetresresIKIKres.max稱為制動(dòng)特性的最大制動(dòng)比。 0ag()relresKf I.maxsetI.res gI.maxresIresIrI第55頁(yè)/共109頁(yè)0ag由于電流互感器的飽和與許多因素有關(guān)，制動(dòng)特性中非線性部分的具體數(shù)值是不易確定的。實(shí)用的制動(dòng)特性要進(jìn)行簡(jiǎn)化，在數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)中，常常采用一段與坐標(biāo)橫軸平行的直線和一段斜線構(gòu)成的所謂兩折線特性(以Ise

35、t.r表示)， Iset.r的斜線穿過(guò)a點(diǎn)，并與水平直線及 Krelf(Ires) 曲線相交于g點(diǎn)。()relresKf I.minsetI.maxsetI.res gI.maxresIresIrI.set rI第56頁(yè)/共109頁(yè)g點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電流稱為最小動(dòng)作電流Iset.min，而對(duì)應(yīng)的制動(dòng)電流稱為拐點(diǎn)電流。由于在Ires Ires.max時(shí)， Iset.r始終在 Krelf(Ires) 的上方，所以外部故障時(shí)差動(dòng)繼電器不會(huì)誤動(dòng)，但內(nèi)部故障時(shí)靈敏度有所下降。 0ag()relresKf I.minsetI.maxsetI.res gI.maxresIresIrI.set rI.()set

36、 rrelresIKf I第57頁(yè)/共109頁(yè)Iset.r不再經(jīng)過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)。因?yàn)榇嬖谝恍┡c制動(dòng)電流無(wú)關(guān)的不平衡電流如變壓器的勵(lì)磁電流、測(cè)量回路的雜散噪聲等，動(dòng)作電流過(guò)低容易造成繼電器的誤動(dòng)。制動(dòng)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式為: .min.mi.n.,(),setset rresres gseresres gresr ste gIIIIKIIIII式中K為制動(dòng)特性的斜率 :.max.min.max.setsetresres gIIKII拐點(diǎn)電流Ires.g選取的范圍為 :.(0.6 1.1)res gNII式中IN為變壓器的額定電流 Iset.min可按下式選取 :.min(0.2 0.5)setNII第5

37、8頁(yè)/共109頁(yè)2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為 0bcc122內(nèi)部故障時(shí)，繼電器的動(dòng)作電流分析 直線1: 雙側(cè)電源供電時(shí)，若兩側(cè)電源的電勢(shì)和等效阻抗都相同，則有:.minsetI.maxsetI.res gI.maxresIresI122rresIIII其與制動(dòng)特性相交于b點(diǎn)，差動(dòng)電流Ir只要大于最小動(dòng)作電流Iset.min就能夠動(dòng)作。 rI從圖中可以看出：制動(dòng)電流Ires大于Ires.b時(shí),只要差動(dòng)電流大于Iset.min，保護(hù)就能夠可靠動(dòng)作。.res bI這時(shí)斜率為2第59頁(yè)/共109頁(yè)0bcc122單側(cè)電源供電時(shí)，若I1是負(fù)荷側(cè)，則內(nèi)部故障時(shí)有： Ires=I1=0.minsetI.

38、maxsetI.res gI.maxresIresI122rIIII這時(shí)繼電器的動(dòng)作電流只要大于Iset.min，保護(hù)就能夠動(dòng)作。 rI第60頁(yè)/共109頁(yè)0bcc122直線2: 單側(cè)電源供電時(shí)，若I1是電源側(cè)，內(nèi)部故障時(shí)有： Ires= I1.minsetI.maxsetI.res gI.maxresIresIrI121rIIII其關(guān)系如圖直線2所示，與制動(dòng)特性相交于c點(diǎn)。這是縱差動(dòng)保護(hù)最不利的情況。 從圖中可以看出：當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，當(dāng)制動(dòng)電流Ires小于Ires.c時(shí),其差動(dòng)電流總是位于制動(dòng)特性曲線以下，保護(hù)不能可靠動(dòng)作。只有制動(dòng)電流Ires大于Ires.c,差動(dòng)電流才位于制動(dòng)特性曲線上方，

39、保護(hù)能夠可靠動(dòng)作，除了內(nèi)部輕微故障外，這時(shí)一般來(lái)說(shuō)制動(dòng)電流等于短路電流，其值總是很大的。.res cI這時(shí)斜率為1第61頁(yè)/共109頁(yè)0bcc122直線2: 考慮了負(fù)荷電流影響后，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流之間的關(guān)系變成了曲線2 .minsetI.maxsetI.res gI.maxresIresIrI這時(shí)與制動(dòng)特性相交于c點(diǎn)。繼電器的動(dòng)作電流將大于Iset.min 電磁式的制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器整定調(diào)試比較復(fù)雜，但由于優(yōu)點(diǎn)顯著，在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中獲得了廣泛的應(yīng)用。而在數(shù)字式縱差動(dòng)保護(hù)中幾乎都是采用制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的。. res cI盡管如此，仍比不帶制動(dòng)特性時(shí)靈敏得多。 第62頁(yè)/共109頁(yè)在各種運(yùn)

40、行方式下的變壓器內(nèi)部故障時(shí)，帶有制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流均為最小工作電流Iset.min。不帶制動(dòng)的差動(dòng)繼電器也可以看作是制動(dòng)特性差動(dòng)保護(hù)的一個(gè)特殊情況。其制動(dòng)特性是平行于坐標(biāo)橫軸的直線，動(dòng)作電流為固定的Iset.max。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流從原來(lái)的Iset.max下降到Iset.min ，故差動(dòng)繼電器的靈敏系數(shù)大為提高。 第63頁(yè)/共109頁(yè)制動(dòng)電流的選取方式對(duì)保護(hù)的靈敏度是有影響的。制動(dòng)電流的選取不是唯一的，例如也可以選擇Ires= I2作為制動(dòng)電流。在外部故障時(shí)，和Ires= I1的制動(dòng)作用是一樣的；內(nèi)部故障時(shí)兩者的靈敏度不一樣，顯然選取故障電流小的一側(cè)作

41、為制動(dòng)電流時(shí)靈敏度較高。電磁式保護(hù)通常按照這一原則來(lái)選取制動(dòng)電流。對(duì)于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡(jiǎn)化整定計(jì)算和調(diào)試，例如(雙繞組變壓器) （1）平均電流制動(dòng)： 122resIII（2）復(fù)式制動(dòng)： 122resIII當(dāng) 時(shí)， ； 否則 。 其中 為 和 的夾角。 （3）標(biāo)積制動(dòng)： cos00resI1I2I1 2cosresII I第64頁(yè)/共109頁(yè)外部故障時(shí)由于 ，三種制動(dòng)電流都等于變壓器的穿越電流；內(nèi)部故障時(shí)，制動(dòng)電流的大小是不一樣的，在不考慮負(fù)荷電流影響時(shí)，后兩種方法的制動(dòng)電流比較小。但應(yīng)該指出，在故障電流很大，負(fù)荷電流影響可以忽略的情況下，各種方法都有很高的靈敏度；

42、只有在故障電流與負(fù)荷電流差不多甚至更小時(shí)，分析各種制動(dòng)電流的相對(duì)大小才是有意義的。 12II 第65頁(yè)/共109頁(yè)q為反應(yīng)變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過(guò)電流，以及在變壓器內(nèi)部故障時(shí)作為差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備（變壓器主保護(hù)的近后備保護(hù)，相鄰母線或線路的遠(yuǎn)后備保護(hù)），變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)，根據(jù)變壓器容量和系統(tǒng)短路電流水平不同，實(shí)現(xiàn)保護(hù)的方式有：過(guò)電流保護(hù)，低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)，復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)及負(fù)序過(guò)電流保護(hù)。第66頁(yè)/共109頁(yè)It跳QF1跳QF2變壓器過(guò)電流保護(hù)的單相原理接線圖q變壓器過(guò)電流保護(hù)與線路保護(hù)中定時(shí)限過(guò)電流保護(hù)原理相同，保護(hù)動(dòng)作后應(yīng)跳開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器。q保護(hù)裝

43、置的起動(dòng)電流應(yīng)按照躲開(kāi)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流I L.max來(lái)整定：maxrelsetLreKIIKmaxsetLIIQF2QF1第67頁(yè)/共109頁(yè)1) 對(duì)并列運(yùn)行的變壓器應(yīng)考慮因故障突然切除一臺(tái)所出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷，當(dāng)各臺(tái)變壓器容量相同時(shí)，可按：max1LnnIIn其中：n并列運(yùn)行變壓器的最小臺(tái)數(shù)I n每臺(tái)變壓器的額定電流此時(shí)保護(hù)裝置的起動(dòng)電流應(yīng)整定為：1relsetnreKnIIKnKrel=1.2-1.3 Kre=0.85-0.95IL.max可按以下情況考慮，并取最大值： 第68頁(yè)/共109頁(yè)2) 對(duì)降壓變壓器，考慮低壓側(cè)負(fù)荷電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)的最大電流KssIL.max,起動(dòng)電流應(yīng)整定為

44、：.max.maxrelrelssrelsssetssLnrerereKKKKKIIIIKKKKss自起動(dòng)系數(shù)。其值與負(fù)荷性質(zhì)及用戶與電源間的電氣距離有關(guān)110kV降壓變電站的6-110kV側(cè):取Kss=1.5-2.5;110kV降壓變電站的35kV側(cè):取Kss=1.5-2.0第69頁(yè)/共109頁(yè)3) 保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比相鄰元件保護(hù)的最大動(dòng)作時(shí)限大tq按上述條件選擇的起動(dòng)電流，其值一般較大，往往不能滿足作為相鄰元件后備保護(hù)的要求，需采用以下幾種提高靈敏性的措施。第70頁(yè)/共109頁(yè)低電壓起動(dòng)過(guò)電流保護(hù)的原理接線圖1Iabc2I3I跳閘回路電壓回路斷線指示第71頁(yè)/共109頁(yè)q只當(dāng)電流元件和電壓

45、元件同時(shí)動(dòng)作后，才能起動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)，起動(dòng)出口繼電器動(dòng)作于跳閘。 分析：第72頁(yè)/共109頁(yè)正常時(shí)，低壓繼電器的觸點(diǎn)全部斷開(kāi)，中間繼電器線圈中無(wú)電流，故中間繼電器觸點(diǎn)斷開(kāi)1Iabc2I3I跳閘回路電壓回路斷線指示第73頁(yè)/共109頁(yè)1Iabc2I3I跳閘回路電壓回路斷線指示當(dāng)a、b相相間短路，低壓繼電器（1）觸頭閉合，中間繼電器線圈有電流；電流繼電器I1、I2動(dòng)作，跳閘回路有信號(hào)輸出第74頁(yè)/共109頁(yè)1Iabc2I3I ：大于整定值動(dòng)作觸點(diǎn)斷開(kāi)，小于整定值不動(dòng)作觸點(diǎn)閉合。低電壓繼電器 UUU2過(guò)濾器I456電壓回路跳閘回路3.復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)第78頁(yè)/共109頁(yè)分析 正

46、常時(shí)，無(wú)負(fù)序電壓，觸點(diǎn)閉合，觸點(diǎn)斷開(kāi)，線圈中無(wú)電流，觸頭斷開(kāi)，無(wú)跳閘信號(hào)當(dāng)發(fā)生各種不對(duì)稱短路時(shí)，由于出現(xiàn)負(fù)序電壓，因此繼電器動(dòng)作，其常閉觸點(diǎn)打開(kāi)，于是加于低電壓繼電器上的電壓被迫變成零，則動(dòng)作，觸點(diǎn)閉合。這時(shí)電流繼電器中至少應(yīng)有兩個(gè)動(dòng)作，于是就可以起動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的時(shí)限動(dòng)作于跳閘。第79頁(yè)/共109頁(yè)當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，由于在短路開(kāi)始瞬間一般會(huì)短時(shí)出現(xiàn)一個(gè)負(fù)序電壓，使繼電器4動(dòng)作，因此，低電壓繼電器5不動(dòng)作 ，5觸點(diǎn)閉合，待負(fù)序電壓消失后，繼電器4返回，觸點(diǎn)閉合，則繼電器5又接于線電壓Uca上，由于三相短路時(shí)，三相電壓均降低，故繼電器5仍將處于動(dòng)作狀態(tài)，這時(shí)保護(hù)裝置的工作情況就相當(dāng)于一個(gè)

47、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。負(fù)序電壓元件的起動(dòng)電壓按躲開(kāi)正常運(yùn)行方式下負(fù)序過(guò)濾器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來(lái)整定。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，起動(dòng)電壓U2.set可取為： U 2.set=(0.060.12)Un第80頁(yè)/共109頁(yè)1) 由于負(fù)序電壓繼電器的整定值小，故在不對(duì)稱短路時(shí)，電壓元件的靈敏系數(shù)高。2) 由于保護(hù)反應(yīng)負(fù)序電壓，因此對(duì)于變壓器的不對(duì)稱短路，與變壓器的接線方式無(wú)關(guān)。3) 在三相短路時(shí)，如果由于瞬間出現(xiàn)負(fù)序電壓，使繼電器4和5動(dòng)作，則在負(fù)序電壓消失后，5又接于線電壓上，只要5不返回，就可保證保護(hù)裝置繼續(xù)處于動(dòng)作狀態(tài)。第81頁(yè)/共109頁(yè)4.三繞組變壓器相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn) I3QF1QF2QFII

48、IIIItIItIIIt三繞組變壓器一側(cè)斷路器跳開(kāi)后，另外兩側(cè)還能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以三繞組變壓器的相間后備保護(hù)在作為相鄰元件的后備時(shí)，應(yīng)該有選擇性地只跳開(kāi)近故障點(diǎn)一側(cè)的斷路器，保證另外兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行，盡可能的縮小故障影響范圍；而作為變壓器內(nèi)部故障的后備時(shí)，應(yīng)該跳開(kāi)三側(cè)斷路器，使變壓器退出運(yùn)行。 第82頁(yè)/共109頁(yè)4.三繞組變壓器相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn) I3QF1QF2QFIIIII1k2kItIItIIIt為此，通常要在變壓器的兩側(cè)或三側(cè)都裝設(shè)過(guò)電流保護(hù)裝置(或復(fù)合電壓起動(dòng)過(guò)電流等)，各側(cè)保護(hù)之間要相互配合。保護(hù)的配置與變壓器主接線方式及其各側(cè)電源情況等因素有關(guān)，不同的運(yùn)行單位配置方法也有所不同

49、。 k1點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)只跳開(kāi)斷路器QF3；k2點(diǎn)故障時(shí)則將QF1、QF2、QF3全部跳開(kāi)。第83頁(yè)/共109頁(yè) 電力系統(tǒng)中，接地故障是最常見(jiàn)的故障形式。接于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)，作為變壓器主保護(hù)和相鄰元件接地保護(hù)的后備保護(hù)。發(fā)生接地故障時(shí)，變壓器中性點(diǎn)將出現(xiàn)零序電流和零序電壓。變壓器的接地后備通常都是反應(yīng)這些電氣量構(gòu)成的。 第84頁(yè)/共109頁(yè)一、變電所單臺(tái)變壓器的零序電流保護(hù) 中心點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器都采用零序電流保護(hù)作用變壓器接地后備保護(hù)。零序電流保護(hù)通常采用兩段式。零序電流I段與相鄰元件零序電流保護(hù)I段(瞬時(shí)段)相配合；零序電流II段與相鄰元件零序電

50、流保護(hù)后備段(注意，不是II段)相配合。與三繞組變壓器相間后備保護(hù)類似，零序電流保護(hù)在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問(wèn)題。根據(jù)需要，每段零序電流可設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長(zhǎng)的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。 第85頁(yè)/共109頁(yè)QF1TAQFQF2.03I系統(tǒng)接線 H1H2II1/0t2/0t3/0t4/0t11跳QF跳QF1、QF2保護(hù)邏輯 母聯(lián)斷路器零序電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。 由于是雙母線運(yùn)行，在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù)應(yīng)該跳開(kāi)母聯(lián)斷路器QF，使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流I段和II段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限t1、t3跳開(kāi)母聯(lián)斷路器QF，長(zhǎng)

51、時(shí)限t2、t4跳開(kāi)變壓器兩側(cè)斷路器。若是母線故障，則母聯(lián)斷開(kāi)后，零序電流保護(hù)將自動(dòng)返回，若不是母線故障，則經(jīng)長(zhǎng)時(shí)限后跳開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器。第86頁(yè)/共109頁(yè)零序電流I段的動(dòng)作電流按下式整定: .setrelb lx setIK K IKrel-可靠系數(shù)，取1.2 Kb-零序電流分支系數(shù) -相鄰元件零序電流I段的動(dòng)作電流 .lx setI零序電流I段的短時(shí)限取t1=0.5-1s； 長(zhǎng)延時(shí)在t2=t1+t上再增加一級(jí)時(shí)限。 第87頁(yè)/共109頁(yè)零序電流I段的靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)；II段按相鄰元件末端故障校驗(yàn)。校驗(yàn)方法與線路零序電流保護(hù)相同。 對(duì)于三繞組變壓器，往往有兩側(cè)中性點(diǎn)直接接地

52、運(yùn)行。應(yīng)該在兩側(cè)的中性點(diǎn)上分別裝設(shè)兩段式的零序電流保護(hù)。各側(cè)的零序電流保護(hù)作為本側(cè)相鄰元件保護(hù)的后備和變壓器主保護(hù)的后備。在動(dòng)作電流整定時(shí)要考慮對(duì)側(cè)接地故障的影響，靈敏度不夠時(shí)可考慮裝設(shè)零序電流方向元件。若不是雙母線運(yùn)行，各段也設(shè)兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器的本側(cè)斷路器；長(zhǎng)時(shí)限動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器的各側(cè)斷路器。若是雙母線運(yùn)行，也需要按照盡量減少影響范圍的原則，有選擇性的跳開(kāi)母聯(lián)斷路器、變壓器本側(cè)斷路器和各側(cè)斷路器 第88頁(yè)/共109頁(yè) 電力變壓器通常是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，在故障電流和故障點(diǎn)電弧的作用下，變壓器油和其它絕緣材料會(huì)因受熱而分解，產(chǎn)生大量氣體。氣體排

53、出的多少以及排出速度，與變壓器故障的嚴(yán)重程度有關(guān)。利用這種氣體來(lái)實(shí)現(xiàn)保護(hù)的裝置，稱為瓦斯保護(hù)。第89頁(yè)/共109頁(yè)瓦斯保護(hù)能夠保護(hù)變壓器油箱內(nèi)的各種輕微故障(例如繞組輕微的匝間短路、鐵芯燒損等)。對(duì)于反應(yīng)電氣量的保護(hù)，這些故障往往靈敏度不夠。但像變壓器絕緣子閃絡(luò)等油箱外面的故障，瓦斯保護(hù)不能反應(yīng)，而這些故障屬于變壓器保護(hù)的范圍內(nèi)。所以瓦斯保護(hù)和縱差動(dòng)保護(hù)一起構(gòu)成變壓器的主保護(hù)。應(yīng)該說(shuō)，瓦斯保護(hù)的動(dòng)作速度是比較慢的，如何提高縱差動(dòng)保護(hù)在繞組匝間短路時(shí)的靈敏度仍是一個(gè)重要的課題。第90頁(yè)/共109頁(yè)瓦斯繼電器有兩個(gè)輸出接點(diǎn)，一個(gè)反應(yīng)變壓器內(nèi)部的不正常情況或輕微故障，稱為輕瓦斯；另一個(gè)反應(yīng)變壓器的嚴(yán)

54、重故障，稱為重瓦斯。輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，使運(yùn)行人員能夠迅速發(fā)現(xiàn)故障并及時(shí)處理；重瓦斯動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護(hù)的主要元件是瓦斯繼電器(又稱氣體繼電器)，它安裝在油箱和油枕之間的連接管道上。 瓦斯繼電器安裝圖11-瓦斯繼電器；22-油枕；33-鋼墊塊；44-閥門；55-導(dǎo)油管第91頁(yè)/共109頁(yè) 變壓器發(fā)生輕微故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生的氣體較少且速度慢，由于油枕處在油箱的上方，氣體沿管道上升到油面并集聚，使瓦斯繼電器周圍的油面下降，當(dāng)下降到動(dòng)作門檻時(shí)，輕瓦斯動(dòng)作，發(fā)出警告信號(hào)。發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，故障點(diǎn)周圍的溫度劇增而迅速產(chǎn)生大量的氣體，變壓器內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油從油箱經(jīng)過(guò)管道向油枕方向沖擊

55、，繼電器感受到的油速達(dá)到動(dòng)作門檻時(shí)，重瓦斯動(dòng)作，瞬時(shí)作用于跳閘回路，切除變壓器，以防事故擴(kuò)大 第92頁(yè)/共109頁(yè)變壓器長(zhǎng)期過(guò)負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，繞組會(huì)應(yīng)發(fā)熱而受到損傷。我國(guó)繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定，容量為400kVA及其以上的變壓器，應(yīng)根據(jù)過(guò)負(fù)荷的可能性及其大小裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)在檢測(cè)到繞組電流大于動(dòng)作電流后，經(jīng)延時(shí)發(fā)出信號(hào)，運(yùn)行人員據(jù)此通過(guò)減少負(fù)荷等措施使變壓器保持正常運(yùn)行狀態(tài)。由于變壓器三相負(fù)荷是基本對(duì)稱的，通常只檢測(cè)一相電流。 第93頁(yè)/共109頁(yè) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流和延時(shí)根據(jù)變壓器繞組的過(guò)負(fù)荷倍數(shù)(相對(duì)于額定電流的倍數(shù))和允許運(yùn)行時(shí)間來(lái)整定。 對(duì)于三繞組變壓器，各側(cè)負(fù)荷不同，額定容量也不一

56、定相同，過(guò)負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)于哪一側(cè)或哪幾側(cè)，需以能夠反映變壓器各繞組可能的過(guò)負(fù)荷情況確定。 對(duì)于雙繞組變壓器，兩側(cè)繞組的負(fù)荷是相同的，而繞組的額定容量也相同，所以過(guò)負(fù)荷保護(hù)只需安裝在其中的一側(cè)。 過(guò)負(fù)荷倍數(shù)比較大時(shí)，允許運(yùn)行時(shí)間較短；反之允許運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)。對(duì)于大型變壓器，可以采用反時(shí)限的過(guò)負(fù)荷保護(hù)，反時(shí)限特性與變壓器過(guò)負(fù)荷曲線相配合。對(duì)于一般的變壓器，則用定時(shí)限過(guò)負(fù)荷保護(hù)，時(shí)限設(shè)一段或兩段。第94頁(yè)/共109頁(yè) 由于電壓升高或頻率降低，引起變壓器鐵芯飽和，勵(lì)磁電流急劇增加。這個(gè)現(xiàn)象稱為變壓器的過(guò)勵(lì)磁。變壓器過(guò)勵(lì)磁后，鐵損增加，使鐵芯的溫度上升；同時(shí)還會(huì)使靠近鐵芯的金屬構(gòu)件產(chǎn)生渦流損耗，使這些部位發(fā)

57、熱，引起高溫。過(guò)勵(lì)磁時(shí)并非每次都造成變壓器的明顯破壞，往往容易被人忽視，但是多次反復(fù)過(guò)勵(lì)磁，將因過(guò)熱而使絕緣老化，降低變壓器的使用壽命。我國(guó)繼電保護(hù)規(guī)程規(guī)定，對(duì)于有可能發(fā)生過(guò)勵(lì)磁的500kV變壓器應(yīng)裝設(shè)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。第95頁(yè)/共109頁(yè)當(dāng)加在鐵芯繞組上的電壓是正弦波時(shí)，鐵芯磁密B(即磁通與鐵芯截面積之比)與電壓和頻率之間的關(guān)系為：UBKf其中K為常數(shù)。 變壓器正常運(yùn)行時(shí)，頻率和電壓均運(yùn)行在額定值附近，鐵芯不會(huì)飽和。當(dāng)由于電壓升高或頻率降低等原因?qū)е麓琶艹^(guò)飽和磁密時(shí)，鐵芯就發(fā)生飽和。例如，超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路由于突然失去負(fù)荷而造成變壓器的過(guò)電壓；發(fā)電機(jī)變壓器組在起動(dòng)過(guò)程中，在低轉(zhuǎn)速時(shí)由于操作上的失誤將電壓調(diào)整到額定值，從而使比值 上升等，都會(huì)發(fā)生變壓器的過(guò)勵(lì)磁。 /Uf/nnUfnUf設(shè)式中， 、 為額定電壓和額定頻率； 稱為過(guò)勵(lì)磁的倍數(shù)。 nUnfn第96頁(yè)/共109頁(yè)n越大，對(duì)變壓器的危害越大，變壓器