電力變壓器的繼電保護(hù)

1、變壓器后備保護(hù)的作用 防止外部故障引起的變壓器過電流 作為相鄰元件（母線和線路）的后備保護(hù) 作為變壓器內(nèi)部故障的時(shí)差動(dòng)保護(hù)等主保護(hù)的后備1第五節(jié) 變壓器的電流和電壓保護(hù)2過電流保護(hù)低壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)負(fù)序過電流保護(hù)阻抗保護(hù)。變壓器相間短路的后備保護(hù)： 變壓器相間短路的后備保護(hù)，既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又可作為相鄰母線或線路的后備保護(hù)。3一、變壓器相間短路的過電流保護(hù) 1、使用條件：宜用于降壓變壓器。2、安裝地點(diǎn)：電源側(cè)。4、單相原理接線圖 3、動(dòng)作：經(jīng)整定延時(shí)動(dòng)作于變壓器各側(cè)QF跳閘。 4一、變壓器相間短路的過電流保護(hù) 55、保護(hù)的整定計(jì)算：變壓器的最大負(fù)荷電流應(yīng)考

2、慮下述情況：（1）動(dòng)作電流 ：按躲開變壓器的最大負(fù)荷電流整定。 1）對并列運(yùn)行的變壓器：2）應(yīng)考慮切除一臺變壓器時(shí)所出現(xiàn)的過負(fù)荷。當(dāng)各臺變壓器的容量相同時(shí)，可按下式計(jì)算對降壓變壓器應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)的自起動(dòng)電流。過電流保護(hù)的動(dòng)作電流為6保護(hù)裝置的靈敏度校驗(yàn):過電流保護(hù)作為變壓器的近后備保護(hù)，靈敏系數(shù)要求大于1.5，遠(yuǎn)后備保護(hù)的靈敏系數(shù)大于1.2。保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間比出線的第三段保護(hù)動(dòng)作時(shí)限長1個(gè)時(shí)限階段。過電流保護(hù)裝置應(yīng)裝于變壓器的電源側(cè)，保護(hù)動(dòng)作后，跳開變壓器兩側(cè)斷路器。 7二、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù) 當(dāng)過電流保護(hù)不能滿足靈敏度要求時(shí)，怎么辦？ 采用低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)。只有電壓測量元件和電流測量元件

3、同時(shí)動(dòng)作后才能起動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)預(yù)定的延時(shí)發(fā)出跳閘脈沖。 8二、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù) 1、保護(hù)原理接線圖9二、低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù) 102、保護(hù)的整定計(jì)算：（1）KA的動(dòng)作電流：按躲開變壓器額定電流整定：按躲開正常運(yùn)行時(shí)母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，且在外部故障切除后電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)的過程中，低電壓元件必須可靠返回。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，一般?。?）低電壓繼電器KV的動(dòng)作電壓11（3）保護(hù)的靈敏度1）電流元件的靈敏系度校驗(yàn) 2）電壓元件的靈敏度校驗(yàn) 最大運(yùn)行方式下，后備保護(hù)范圍末端金屬性三相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最大線電壓。 12三、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1、保護(hù)原理接線圖由負(fù)序電壓濾過器、過電壓繼電

4、器及低電壓繼電器組成復(fù)合電壓起動(dòng)回路。13三、復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)14三、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 當(dāng)發(fā)生各種不對稱短路時(shí)，出現(xiàn)負(fù)序電壓，過壓繼電器動(dòng)作其常閉接點(diǎn)斷開低電壓繼電器失電其常閉接點(diǎn)閉合起動(dòng)中間繼電器，低壓閉鎖開放。若電流繼電器也動(dòng)作，則起動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)預(yù)定延時(shí)發(fā)出跳閘脈沖。15三、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)三相短路時(shí)：短路瞬間也會(huì)短時(shí)出現(xiàn)負(fù)序電壓，使負(fù)序電壓繼電器KVN啟動(dòng)，使低壓繼電器KVU動(dòng)作，當(dāng)負(fù)序電壓消失后，低壓繼電器接于相間電壓上，由于只有當(dāng)母線電壓高于KVU的返回電壓方可使其返回，而三相短路時(shí)母線電壓都很低，小于返回電壓，所以KVU保持動(dòng)作狀態(tài)，此時(shí)相當(dāng)于低電壓啟動(dòng)

5、的過電流保護(hù)162、保護(hù)的整定計(jì)算火電廠升壓變壓器：（3）負(fù)序電壓元件：（1）KA的動(dòng)作電流：按躲開變壓器額定電流整定：（2）低電壓繼電器KV的動(dòng)作電壓：動(dòng)作值：17靈敏度： 電流元件：（要求大于1.2）負(fù)序電壓元件：（要求大于1.2）低電壓元件：（要求大于1.2） 保護(hù)末端金屬性兩相短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓。 18 四、負(fù)序電流及單相式低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1、保護(hù)原理接線圖對于大型發(fā)電機(jī)一變壓器組，額定電流大，電流元件往往不能滿足遠(yuǎn)后備靈敏度的要求，可采用負(fù)序電流保護(hù)。其原理接線如圖所示。它是由反應(yīng)對稱短路的低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)和反應(yīng)不對稱短路的負(fù)序電流保護(hù)組成。 192、保護(hù)的整

6、定計(jì)算負(fù)序電流元件（1）躲過變壓器正常運(yùn)行時(shí)負(fù)序電流濾過器輸出的最大不平衡電流； 靈敏度（要求大于1.2）（2）躲過變壓器相鄰線路發(fā)生一相斷線時(shí)出現(xiàn)的負(fù)序電流； （3）與相鄰元件的負(fù)序電流保護(hù)在靈敏系數(shù)上相配合。 負(fù)序電流保護(hù)的靈敏度較高，接線也較簡單，但整定計(jì)算比較復(fù)雜，通常用在31.5MVA及以上的升壓變壓器。20變壓器過負(fù)荷電流三相對稱，過負(fù)荷保護(hù)裝置只采用一個(gè)電流繼電器接于一相電流回路中，經(jīng)過較長的延時(shí)后發(fā)出信號。原理接線如圖所示。 五、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)21五、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)：反應(yīng)變壓器對稱過負(fù)荷引起的過電流。過負(fù)荷保護(hù)只需接于一相電流上，裝于各側(cè)的過負(fù)荷保護(hù)均經(jīng)過同一

7、時(shí)間繼電器經(jīng)整定延時(shí)（一般取910s）作用于信號。 過負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)：(1)對雙側(cè)電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無電源側(cè)。22(2)對三側(cè)有電源的三繞組變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。(3)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)。(4)對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。(5)對雙繞組變壓器，裝于電源側(cè)。23第六節(jié) 變壓器的零序保護(hù)24變壓器高壓繞組中性點(diǎn)是否接地運(yùn)行與變壓器絕緣水平有關(guān)：220kV及以上的大型變壓器，高壓繞組采用分級絕緣，若其中性點(diǎn)絕緣水平較低（如500kV系統(tǒng)中，中性點(diǎn)絕緣水平為38kV的變壓器

8、），則中性點(diǎn)必須接地運(yùn)行；若其絕緣水平高（如 220kV變壓器中性點(diǎn)絕緣水平為110kV的情況），則中性點(diǎn)可直接接地運(yùn)行，也可在系統(tǒng)不失去接地中性點(diǎn)的條件下不接地運(yùn)行。 251、中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序保護(hù) (1)中性點(diǎn)直接接地變壓器零序電流保護(hù)原理框圖26 (2)中性點(diǎn)直接接地變壓器零序電流保護(hù)原理圖27(3)零序電流保護(hù)整定計(jì)算1)零序電流保護(hù)段：與引出線零序電流保護(hù)段在靈敏系數(shù)上相配合。a、動(dòng)作電流：零序電流分支系數(shù)最大值； 引出線零序電流保護(hù)段動(dòng)作值。 b、保護(hù)動(dòng)作時(shí)限: 282)零序電流段：與相鄰元件零序保護(hù)的后備段相配合。 a、動(dòng)作電流： 零序電流分支系數(shù)最大值； 引出線零序電流

9、保護(hù)后備段動(dòng)作值。 b、保護(hù)動(dòng)作時(shí)限:292、中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地保護(hù)對于110kV及以上中性點(diǎn)直接接地的系統(tǒng)中，當(dāng)變壓器的中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行或不接地運(yùn)行時(shí)，對應(yīng)外部單相接地短路引起的過電流，以及因失去接地中性點(diǎn)引起的電壓升高，應(yīng)按變壓器絕緣情況裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)。 30全絕緣變壓器：若因某種原因造成QF3拒絕跳閘，則保護(hù)先由零序電流保護(hù)動(dòng)作于QF1跳閘。當(dāng)QF1和QF4 跳閘后，系統(tǒng)成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運(yùn)行。T2的中性點(diǎn)對地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對地電壓將升高相間電壓。此時(shí)，可利用在其中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，實(shí)現(xiàn)零序過電壓保護(hù)，作用于

10、斷開QF2。分級絕緣變壓器：必須先將T2切除，然后切除T1，以防止不接地變壓器在系統(tǒng)失去中性點(diǎn)后產(chǎn)生的中性點(diǎn)過壓將其絕緣擊穿。31中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需要裝設(shè)：零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式；零序過電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。分級絕緣變壓器：先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；全絕緣變壓器：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。b、保護(hù)動(dòng)作原則：a、保護(hù)設(shè)置原則：32c、全絕緣變壓器零序保護(hù)原理框圖33d、全絕緣變壓器零序保護(hù)原理圖34e、中性點(diǎn)無放電間隙的分級絕緣變壓器零序保護(hù)原理框圖中性點(diǎn)無放電間隙的分級絕緣變壓器零序

11、保護(hù)原理框圖35f、中性點(diǎn)裝有放電間隙的分級絕緣變壓器零序保護(hù)原理框圖36第七節(jié) 變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)37一、變壓器過勵(lì)磁的危害變壓器一次側(cè)電壓 可表示為：式中： 鐵芯的工作磁通密度； 鐵芯截面積（常數(shù)）；電源頻率。變壓器一次繞組匝數(shù)（常數(shù)）；38即：變壓器工作磁密B與U和f的比值成正比,電壓升高或頻率下降都會(huì)使磁通密度增加，使鐵芯飽和。鐵芯飽和后，勵(lì)磁電流急劇增大，造成變壓器過勵(lì)磁。 39二、變壓器過勵(lì)磁的原因（1）電力系統(tǒng)由于發(fā)生事故而解列，造成系統(tǒng)中某一部分因大量甩負(fù)荷使變壓器電壓升高，或由于發(fā)電機(jī)自勵(lì)磁引起過電壓；（2）由于發(fā)電機(jī)鐵磁諧振過電壓，使變壓器過勵(lì)磁；（3）發(fā)電機(jī)組啟動(dòng)過程中，

12、由于誤操作引起過勵(lì)磁；（4）在正常運(yùn)行情況下，突然甩負(fù)荷也會(huì)引起變壓器過勵(lì)磁。因?yàn)閯?lì)磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)與原動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)都是由慣性環(huán)節(jié)組成，突然甩負(fù)荷后電壓迅速上升，而頻率上升緩慢，則電壓頻率比增大，從而使變壓器過勵(lì)磁。40（1）變壓器鐵損增加,鐵芯溫度升高；（2）使漏磁場增強(qiáng),使靠近鐵芯的繞組導(dǎo)線、油箱 壁和其它金屬構(gòu)件產(chǎn)生渦流損耗、發(fā)熱、引起高 溫，嚴(yán)重時(shí)造成局部變形和損傷周圍的絕緣介質(zhì)。三、過勵(lì)磁的危害：500KV及以上電壓級的變壓器,應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。 四、過勵(lì)磁的對策：41五、變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)1、構(gòu)成原理：過勵(lì)磁時(shí)磁通密度增加，遠(yuǎn)大于正常時(shí)的數(shù)值。2、變壓器過勵(lì)磁保護(hù)原理框圖42的大小反應(yīng)了工作磁通密度 。因此，可將 的大小作為變壓器過勵(lì)磁保護(hù)的判據(jù)。過勵(lì)磁保護(hù)的整定，可以按飽和磁通密度 整定。43變壓器保護(hù)的配置原則 一般變壓器應(yīng)配置如下保護(hù)主保護(hù)：瓦斯保護(hù)縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)后備保護(hù)：接地故障和相間故障后備保