電力變壓器保護(hù)(張舉)

一、變壓器的故障、不正常工作狀態(tài)及其保護(hù)方式1（一）變壓器的故障

21.油箱內(nèi)部故障（1）各相繞組之間的相間短路。（2）單相繞組的匝間短路。

32.油箱外部故障（1）引出線的相間短路。（2）絕緣套管閃絡(luò)或破壞、引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路。4（二）變壓器的不正常工作狀態(tài)5（1）大容量變壓器的過勵(lì)磁;（2）外部相間短路引起的過電流;（3）外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓;（4）過負(fù)荷;（5）漏油等原因引起的油面降低;6（三）變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)7

（1）重瓦斯保護(hù)。1.主保護(hù)（2）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。（3）電流速斷保護(hù)。82.外部相間短路的后備保護(hù)（1）過電流保護(hù)（2）低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)（3）復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)（4）負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)（5）阻抗保護(hù)93.外部接地短路的后備保護(hù)（1）零序電流保護(hù)（2）零序電流方向保護(hù)（3）零序過電壓保護(hù)（4）間隙電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)104.其他保護(hù)（1）過負(fù)荷保護(hù)（2）過勵(lì)磁保護(hù)11

5.其他非電量保護(hù)

輕瓦斯保護(hù)、油溫高保護(hù)、冷卻器故障、壓力釋放保護(hù)等12二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的基本原理及其不平衡電流13（一）變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理14****I-I15****I-I16（二）變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流171.由勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流正常情況下，勵(lì)磁電流為額定電流的（2%～5%）空載投入變壓器產(chǎn)生勵(lì)磁涌流外部故障切除后電壓恢復(fù)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流18（1）單相變壓器的勵(lì)磁涌流分析19

則鐵心中的磁通為：合閘20設(shè)合閘時(shí)電壓的初相角經(jīng)過0.01秒，鐵心中磁通達(dá)到：21變壓器勵(lì)磁涌流的波形圖22例1例2例3例4基波100100100100二次諧波36315023三次諧波76.99.410四次諧波96.25.4-直流66806273勵(lì)磁涌流（%）勵(lì)磁涌流試驗(yàn)數(shù)據(jù)舉例23（2）勵(lì)磁涌流的特征含有很大的衰減非周期分量；含有大量的高次諧波，其中以二次諧波為主；涌流波形不連續(xù)，有間斷角；涌流波形不對(duì)稱；24

（3）影響涌流特征的因素電源電壓的大?。缓祥l時(shí)電壓的初相角α；鐵芯中剩磁的大小和方向；變壓器鐵芯的飽和磁通；25

三相變壓器的接線方式；變壓器的中性點(diǎn)接地方式；三相變壓器鐵芯的結(jié)構(gòu)形式；系統(tǒng)的阻抗大小和相角；26

（4）防止勵(lì)磁涌流引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器；采用間斷角原理的差動(dòng)保護(hù)；利用二次諧波制動(dòng)；利用波形對(duì)稱原理的差動(dòng)保護(hù)；272.三相變壓器接線產(chǎn)生的不平衡電流28Y，d11變壓器接線和向量圖293031I-II-II-I************32333.由計(jì)算變比與標(biāo)準(zhǔn)變比不同產(chǎn)生的不平衡電流3435363738利用差動(dòng)繼電器的平衡線圈進(jìn)行補(bǔ)償****I-I**39平衡線圈通常接在二次電流較小的一側(cè)40其中：在整定計(jì)算中不平衡電流按下式計(jì)算：41區(qū)外短路的最大短路電流三相電流互感器接線系數(shù)平衡線圈的計(jì)算匝數(shù)與整定匝數(shù)不等的相對(duì)誤差42平衡線圈的計(jì)算匝數(shù)平衡線圈的整定匝數(shù)差動(dòng)線圈的整定匝數(shù)434.由電流互感器變比誤差產(chǎn)生的不平衡電流理想特性1TA2TA44由電流互感器變比誤差引起的不平衡電流外部短路電流45差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流46考慮非周期分量的影響時(shí)：47非周期分量影響系數(shù)電流互感器同型系數(shù)電流互感器的幅值誤差，取10%485.有載調(diào)壓變壓器分接頭位置改變產(chǎn)生的不平衡電流或取變壓器調(diào)壓范圍的一半49變壓器差動(dòng)保護(hù)的最大不平衡電流：50(三)具有制動(dòng)特性的BCH-1型差動(dòng)繼電器51I-I*********5253制動(dòng)繞組的接法對(duì)差動(dòng)保護(hù)性能的影響：（1）單側(cè)電源變壓器，制動(dòng)繞組接于負(fù)荷側(cè)，外部故障有制動(dòng)作用，內(nèi)部故障無制動(dòng)作用。保護(hù)的最小動(dòng)作電流為54（2）單側(cè)電源變壓器，制動(dòng)繞組接于電源側(cè)，外部故障有制動(dòng)作用，內(nèi)部故障差電流與制動(dòng)電流相等。保護(hù)的最小動(dòng)作電流為55（3）雙側(cè)電源變壓器且兩側(cè)電源容量相等，制動(dòng)繞組接于任一側(cè)，外部故障有制動(dòng)作用，內(nèi)部故障差電流為制動(dòng)電流的兩倍。保護(hù)的最小動(dòng)作電流為56(一般取0.3~0.4)無制動(dòng)57三、比率制動(dòng)特性的變壓器差動(dòng)保護(hù)58（一）比率制動(dòng)特性59--最小動(dòng)作電流--拐點(diǎn)電流--比率制動(dòng)特性的斜率60動(dòng)作判據(jù)當(dāng):當(dāng):61（二）比率制動(dòng)特性的變壓器差動(dòng)保護(hù)的定值整定62631.最小動(dòng)作電流按躲過變壓器在正常運(yùn)行條件下產(chǎn)生的不平衡電流整定642.拐點(diǎn)電流3.制動(dòng)特性的斜率654.變壓器差動(dòng)保護(hù)邏輯框圖A相二次諧波B相二次諧波C相二次諧波五次諧波制動(dòng)CT二次斷線差流越限告警A相比率制動(dòng)C相比率制動(dòng)B相比率制動(dòng)A相差動(dòng)速斷B相差動(dòng)速斷C相差動(dòng)速斷差動(dòng)出口斷線信號(hào)越限信號(hào)&66四、變壓器相間短路的后備保護(hù)67（一）過電流保護(hù)681.單相原理接線69（1）對(duì)并列運(yùn)行的變壓器（2）對(duì)降壓變壓器

2.整定計(jì)算70（二）低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)711.單相原理接線QF1QF2tQF1QF2KAKTKS跳跳信號(hào)IU<U<電壓回路斷線信號(hào)接至低壓側(cè)TV接至高壓側(cè)TVKV1KV2KMKCO72（1）起動(dòng)電流

（2）動(dòng)作電壓2.整定計(jì)算73（三）復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)741.原理接線tQF1QF2KA1KTKS跳QF1跳QF2信號(hào)IU2>U<電壓回路斷線信號(hào)KV1KV2KMKCOKA2IKA3IU2abc接至母線TV75

負(fù)序電壓繼電器的動(dòng)作電壓，通常取:

2.整定計(jì)算76(四)負(fù)序過電流保護(hù)771.原理接線782.整定計(jì)算動(dòng)作電流的整定原則：（1）躲變壓器正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電流濾過器的最大不平衡電流。?。?9（2）躲過線路一相斷線時(shí)引起的負(fù)序電流80（3）與相鄰元件上的負(fù)序電流保護(hù)在靈敏度上配合。在實(shí)際工程中可?。?1(五)變壓器的阻抗保護(hù)82阻抗保護(hù)用于330-500kV大型變壓器上作為變壓器引線、母線及相鄰線路的后備保護(hù)。阻抗繼電器采用同名相的電壓、電流：83設(shè)阻抗繼電器取發(fā)電機(jī)端的電壓和電流，在變壓器高壓側(cè)發(fā)生短路。在低壓側(cè)：84測(cè)量阻抗：85阻抗繼電器采用正、負(fù)序電壓、電流：阻抗繼電器取發(fā)電機(jī)端的電壓和電流，在變壓器高壓側(cè)發(fā)生各種短路時(shí)的測(cè)量阻抗：8687阻抗保護(hù)的整定計(jì)算：（1）與相鄰元件的主保護(hù)配合（2）按相鄰母線短路有靈敏度整定88五、變壓器的接地保護(hù)89（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)90跳QF跳QF1、QF291按與相鄰元件的零序電流保護(hù)Ⅰ段配合整定零序電流保護(hù)的分支系數(shù)；1.零序一段整定原則92按與相鄰元件的零序電流保護(hù)后備段配合相鄰元件的零序電流保護(hù)后備段動(dòng)作電流2.零序二段整定原則93（二）部分變壓器中性點(diǎn)接地的零序電流電壓保護(hù)9495

當(dāng)變壓器接地時(shí)可采用“（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)”的方法。

1.全絕緣變壓器的接地保護(hù)96變壓器不接地時(shí)采用零序電壓保護(hù)；零序電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過部分變壓器接地電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓整定。一般取180V。動(dòng)作時(shí)間取

97跳QF1跳QF982.分級(jí)絕緣變壓器的接地保護(hù)(1)任一組母線上至少有一臺(tái)變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行；99零序電流保護(hù)二段設(shè)有兩個(gè)時(shí)限，時(shí)限跳開分段斷路器，時(shí)限跳開本側(cè)斷路器。配置兩段零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)。零序一段設(shè)一個(gè)時(shí)限。跳母聯(lián)。100跳QF2跳QF101(2)一組母線上只有中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器102配置零序電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)。零序電流保護(hù)只設(shè)一段。零序電流保護(hù)閉鎖零序電壓保護(hù)。零序電壓保護(hù)動(dòng)作時(shí)限與相鄰元件零序保護(hù)配合，零序電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)限與零序電壓保護(hù)配合。103跳QF2

104零序電壓保護(hù)設(shè)有一個(gè)時(shí)限。其動(dòng)作電壓按躲過零序電壓過濾器最大不平衡電壓整定，一般二次值為5V。105為保證先跳開不接地變壓器，時(shí)限配合關(guān)系為：106（三）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地變壓器的零序電流電壓保護(hù)107（１）中性點(diǎn)經(jīng)隔離刀閘直接接地時(shí)，配置兩段式零序電流保護(hù)；108（２）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地時(shí)，配置間隙電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)。當(dāng)放電間隙擊穿時(shí)有零序電流，當(dāng)放電間隙恢復(fù)后有零序電壓，所以間隙電流與零序電壓保護(hù)按或門構(gòu)成，保護(hù)經(jīng)短延時(shí)跳閘。109跳變壓器各側(cè)斷路器同前同前110間隙電流保護(hù)的定值按間隙放電的最小電流整定，一般取一次電流為100A。零序電壓保護(hù)的動(dòng)作電壓取180V。111六、變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)112（一）過勵(lì)磁的原因及危害113電壓升高、頻率降低引起過勵(lì)磁114空載電流倍數(shù)空載損耗倍數(shù)1.01.01.01.101.76-2.311.27-1.431.71-2.424.45-6.501.201.3015.1-182.86-5.01.4038.0-45.09.0-10.0變壓器空載電流、空載損耗與過勵(lì)磁倍數(shù)關(guān)系115（二）過勵(lì)磁保護(hù)的動(dòng)作特性1161.兩段定時(shí)限過勵(lì)磁保護(hù)保護(hù)設(shè)置兩段：第一段過勵(lì)磁倍數(shù)整定為1.18-1.2，動(dòng)作時(shí)間為6S第二段過勵(lì)磁倍數(shù)整定為1.10，動(dòng)作時(shí)間為60S1172.反時(shí)限過勵(lì)磁保護(hù)變壓器的過勵(lì)磁倍數(shù)與允許運(yùn)行時(shí)間曲線1.41.31.21.11.00.90.8012345678910nT(min)118反時(shí)限過勵(lì)磁保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定時(shí)間倍率，取1-63保護(hù)啟動(dòng)倍率過勵(lì)磁保護(hù)啟動(dòng)倍率119（三）過勵(lì)磁保護(hù)裝置1201.U/f的測(cè)量電路濾波至執(zhí)行元件1212.反時(shí)限過勵(lì)磁保護(hù)的實(shí)現(xiàn)（1）利用集成電路實(shí)現(xiàn)（2）利用微機(jī)保護(hù)實(shí)現(xiàn)122七、三繞組變壓器保護(hù)的特點(diǎn)123（一）三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)124選擇電流互感器的變比時(shí)應(yīng)根據(jù)各側(cè)額定電流及三相繞組的接線方式。如果變壓器各側(cè)容量不同，在計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流時(shí)應(yīng)按最大容量計(jì)算。125電流互感器的選擇應(yīng)保證在正?；蛲獠抗收蠒r(shí)：......I-I126高壓側(cè)互感器變比與中壓側(cè)互感器變比應(yīng)滿足：設(shè)變壓器的聯(lián)結(jié)組為：127中壓側(cè)互感器變比與低壓側(cè)互感器變比應(yīng)滿足：128高壓側(cè)互感器