變壓器保護(hù)配置及整定說明課件

2004年10月變壓器保護(hù)及整定說明交流內(nèi)容

一、電力變壓器介紹二、電力變壓器微機(jī)保護(hù)的配置

1、

中、低壓變電所主變壓器的保護(hù)配置

2、

高壓、超高壓變電所主變壓器的保護(hù)配置

三、變壓器的本體主保護(hù)四、變壓器的后備保護(hù)

1、

復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)2、

變壓器過負(fù)荷保護(hù)3、

變壓器零序保護(hù)⑴、

中性點(diǎn)直接接地的零序保護(hù)方式⑵、

中性點(diǎn)不接地的零序保護(hù)方式⑶、

中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地的零序保護(hù)方式五、變壓器保護(hù)的電流平衡整定

1、

變壓器保護(hù)TA接線原則2、

電流平衡的調(diào)整系數(shù)

⑴、

變壓器各側(cè)一次額定電流的計(jì)算⑵、

變壓器各側(cè)二次額定電流的計(jì)算⑶、

平衡系數(shù)的計(jì)算⑷、

保護(hù)內(nèi)部計(jì)算用變壓器各側(cè)額定二次電流

六、比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的原理七、變壓器怎么防止勵(lì)磁涌流

1、

二次諧波制動(dòng)原理2、間斷角及波形對(duì)稱識(shí)別原理八、阻抗保護(hù)的原理九、過勵(lì)磁保護(hù)

電力變壓器介紹（二）四、怎么樣保證變壓器的安全運(yùn)行

為了防止變壓器在發(fā)生各種類型鼓掌和不正常運(yùn)行時(shí)造成不應(yīng)有的損失，保證電力系統(tǒng)連續(xù)安全運(yùn)行，變壓器一般裝設(shè)以下繼電保護(hù)裝置：（1）防御變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的瓦斯保護(hù)；（2）防御變壓器繞組和引出線多相短路、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路的（縱聯(lián)）差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)；（3）防御變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)(或電流速斷保護(hù))后備的過電流保護(hù)(或復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)、負(fù)序過電流保護(hù)）；（4）防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保護(hù)；（5）防御變壓器對(duì)稱過負(fù)荷保護(hù)；（6）防御變壓器過勵(lì)磁的過勵(lì)磁保護(hù)。電力變壓器保護(hù)的配置

電力變壓器的微機(jī)保護(hù)和常規(guī)保護(hù)的配置原則基本上是一樣的，但由于微機(jī)保護(hù)軟件化的特點(diǎn)，一般微機(jī)保護(hù)的配置比較齊全、靈活。一、中、低壓變電所主變壓器的保護(hù)配置：（一）主保護(hù)配置（1）比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)。中、低壓變電所主變?nèi)萘坎粫?huì)很大，通常采用二次諧波閉鎖原理的比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)。（2）差動(dòng)速斷保護(hù)；（3）本體主保護(hù)。本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。（二）后備保護(hù)配置主變后備保護(hù)均按側(cè)配置，各側(cè)后備保護(hù)之間、各側(cè)后備保護(hù)與主保護(hù)之間的軟件硬件均相互獨(dú)立。1、小電流接地系統(tǒng)變壓器后備保護(hù)的配置：（1）復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)；（2）過負(fù)荷保護(hù)；（3）主變過溫告警（或跳閘）；（4）TV斷線告警或閉鎖保護(hù)。

2、大電流接地系統(tǒng)變壓器后備保護(hù)的配置對(duì)于高壓側(cè)中性點(diǎn)接地的變壓器，除復(fù)合電壓閉鎖方向過電流保護(hù)、過負(fù)荷保護(hù)、冷控失電，過溫保護(hù)、TV斷線告警或閉鎖保護(hù)之外，還應(yīng)該考慮設(shè)置接地保護(hù)。通常針對(duì)以下三種接地方式配置不同的保護(hù)：（1）中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，配置二段式零序過流保護(hù)；（2）中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行，配置一段兩時(shí)限零序無流閉鎖零序過壓保護(hù)；（3）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地運(yùn)行，配置一套兩時(shí)限式間隙零序過流保護(hù)。對(duì)于雙卷變壓器，后備保護(hù)可以只配置一套，裝于降壓變的高壓側(cè)（或升壓變的低壓側(cè)）；對(duì)于三卷變壓器，后備保護(hù)可以配置兩套：一套裝于高壓側(cè)作為變壓器本身的后備保護(hù)，另一套裝于中壓或低壓的電源一側(cè)，并只作為相鄰元件的近后備保護(hù)，而不作為變壓器本身的后備保護(hù)。因?yàn)橐话阕儔浩骶b有瓦斯保護(hù)和一套主保護(hù)，再有一套高壓側(cè)（即主電源側(cè)）的后備保護(hù)就足夠了。變壓器本體主保護(hù)

變壓器的任何形式的差動(dòng)保護(hù)都只是電氣保護(hù)，任何情況下都不能代替反映變壓器油箱內(nèi)部故障的溫度、油位、油流、氣流等非電氣量的本體主保護(hù)。變壓器本體主保護(hù)有三個(gè)：本體重瓦斯、有載調(diào)壓重瓦斯和壓力釋放。三個(gè)本體保護(hù)均按開關(guān)量輸入方法引入保護(hù)裝置的輸入端來實(shí)現(xiàn)保護(hù)的出口重動(dòng)與發(fā)信，有的變壓器保護(hù)裝置中不含輕瓦斯保護(hù)，所以僅需發(fā)信的輕瓦斯（本體輕瓦斯和有載調(diào)壓輕瓦斯）僅作為遙信開關(guān)量，由保護(hù)裝置或者遠(yuǎn)動(dòng)RTU采集。

變壓器的后備保護(hù)一、變壓器的復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(hù)復(fù)合電壓閉鎖元件：是利用正序低電壓和負(fù)序過電壓反應(yīng)系統(tǒng)故障，防止保護(hù)誤動(dòng)作的對(duì)稱序電壓測(cè)量元件。復(fù)合電壓閉所過流保護(hù)的靈敏性比低電壓?jiǎn)?dòng)的過流保護(hù)靈敏度要高，雖然兩種保護(hù)的動(dòng)作電流都是按躲過變壓器額定電流來整定，但是低電壓元件是按變壓器額定電壓的70%左右來整定，而復(fù)合電壓閉鎖元件中的負(fù)序電壓是按變壓器額定電壓的0.06~0.12倍來整定的。復(fù)合電壓閉所方向過流保護(hù)的邏輯圖：變壓器的后備保護(hù)二、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)過負(fù)荷保護(hù)一般取三相電流，該保護(hù)在變壓器保護(hù)中有三個(gè)作用：（1）用于發(fā)變壓器過負(fù)荷告警信號(hào)；（2）用于啟動(dòng)變壓器風(fēng)扇冷卻設(shè)備；（3）對(duì)于有載調(diào)壓變壓器則還要作用于閉鎖有載調(diào)壓。

過負(fù)荷保護(hù)的邏輯圖：變壓器的后備保護(hù)中性點(diǎn)不直接接地保護(hù)方式時(shí)應(yīng)注意零序電壓時(shí)限應(yīng)要求大于零序過流I段的時(shí)限而小于零序II段的時(shí)限，這樣安排時(shí)限的目的是保證中性點(diǎn)不接地變壓器先跳閘，接地變壓器后跳閘。在發(fā)生接地故障時(shí)，零序過流I段先動(dòng)作解列母聯(lián)，使兩臺(tái)主變分列運(yùn)行。解列后如故障消失，則表明故障不在本變壓器保護(hù)范圍內(nèi)。解列后如故障仍存在，對(duì)中性點(diǎn)不接地變壓器可由零序電壓保護(hù)跳閘切除故障；對(duì)于中性點(diǎn)接地變壓器，由于仍有零序電流而閉鎖零序電壓保護(hù)，由零序II段跳閘，最終全部切除故障。（3）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地保護(hù)方式變壓器中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地，對(duì)分級(jí)絕緣變壓器的中性點(diǎn)絕緣薄弱部分，可以起到過電壓保護(hù)的作用，尤其是對(duì)220kV以上電壓等級(jí)的變電所，斷路器有非全相跳、合閘的情況。非全相跳合閘時(shí)如出現(xiàn)系統(tǒng)失步，中性點(diǎn)與地之間電壓有可能升至兩倍的最高運(yùn)行相電壓，這時(shí)零序電壓保護(hù)因有延時(shí)，將危害變壓器絕緣安全不能起到保護(hù)作用。為此，在變壓器裝設(shè)放電間隙作為過電壓保護(hù)。在放電間隙放電時(shí)，應(yīng)避免放電時(shí)間過長(zhǎng)。為此對(duì)于這種接地方式，應(yīng)裝設(shè)專門的反應(yīng)間隙放電的零序電流保護(hù)，其任務(wù)是及時(shí)切除變壓器，防止間隙長(zhǎng)時(shí)間放電。間隙零序電流保護(hù)是由間隙零序過流和零序過壓元件按并聯(lián)邏輯方式構(gòu)成的。當(dāng)系統(tǒng)接地故障時(shí)，如間隙放電，間隙零序過流元件動(dòng)作，經(jīng)延時(shí)保護(hù)動(dòng)作；若放電間隙不放電，則利用零序電壓元件動(dòng)作實(shí)現(xiàn)零序保護(hù)。間隙零序電流保護(hù)時(shí)限也是I段兩時(shí)限方式，第一時(shí)限跳母聯(lián)開關(guān)，第二時(shí)限跳變壓器各側(cè)開關(guān)。但要注意，該保護(hù)對(duì)時(shí)間元件有要求：當(dāng)發(fā)生間隙性弧光接地時(shí)，間隙保護(hù)用的時(shí)間元件不得“中途返回”（微機(jī)保護(hù)可采用累加計(jì)時(shí)方法），以保證間隙接地保護(hù)可靠動(dòng)作。變壓器的后備保護(hù)主變零序保護(hù)的邏輯圖：變壓器保護(hù)的電流平衡整定

一、變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流產(chǎn)生的原因：1、穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流（1）由于變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同，即各側(cè)電流互感器的飽和特性和勵(lì)磁涌流不同引起的不平衡電流。它必須滿足電流互感器的10%誤差曲線的要求；（2）由于實(shí)際的電流互感器變比和計(jì)算變比不同引起的不平衡電流；（3）由于改變變壓器調(diào)壓分接頭引起的不平衡電流。2、暫態(tài)情況下的不平衡電流（1）由于短路電流的非周期分量主要為電流互感器的勵(lì)磁涌流，使其鐵芯飽和，誤差增大而引起不平衡電流；（2）變壓器空載合閘的勵(lì)磁涌流，僅在變壓器一側(cè)有電流。變壓器保護(hù)的電流平衡整定

二、變壓器額定電流的計(jì)算：

1、變壓器各側(cè)額定一次電流的計(jì)算

式中 Sn—變壓器額定容量（kVA）（注意：與各側(cè)功率分配無關(guān)）

Un—該側(cè)額定電壓（kV）

2、變壓器各側(cè)額定二次電流的計(jì)算

式中 Kjx—該側(cè)CT接線系數(shù)（二次三角形接線Kjx=，星形接線Kjx=1）

nln—該側(cè)CT變比

變壓器保護(hù)的電流平衡整定

3、平衡系數(shù)的計(jì)算設(shè)變壓器三側(cè)的平衡系數(shù)分別為Kh、Km和Kl，則：

（a）降壓變壓器：選取高壓側(cè)（主電源側(cè)）為基本側(cè)，平衡系數(shù)為

（b）升壓變壓器：選取低壓側(cè)（主電源側(cè)）為基本側(cè)，平衡系數(shù)為

變壓器保護(hù)的電流平衡整定

4、保護(hù)內(nèi)部計(jì)算用變壓器各側(cè)額定二次電流 經(jīng)平衡折算后，保護(hù)內(nèi)部計(jì)算用變壓器各側(cè)二次電流分別為:

保護(hù)內(nèi)部計(jì)算用各側(cè)額定二次電流分別為：

對(duì)降壓變壓器：對(duì)升壓變壓器：

可見經(jīng)平衡折算后Inh=Inm=Inl,即保護(hù)內(nèi)部計(jì)算用變壓器各側(cè)額定二次電流完全相等，都等于所選的基本側(cè)的額定二次電流。因而，在進(jìn)行整定計(jì)算時(shí)，完全不考慮變壓器的實(shí)際變比，而以折合到基本側(cè)的標(biāo)幺值進(jìn)行計(jì)算，此時(shí)容量基值應(yīng)使用變壓器額定容量Sn，電壓基值應(yīng)使用基本側(cè)的額定電壓Un，電流值就是Inh(=Inm=Inl)。

比率制動(dòng)式差動(dòng)保護(hù)的原理說明：差動(dòng)保護(hù)采取比率制動(dòng)特性。理性的制動(dòng)特性曲線為通過原點(diǎn)、且斜率為制動(dòng)系數(shù)為K1的一條直線，如圖中OBC線。在變壓器內(nèi)部短路，當(dāng)短路電流較小時(shí)，具有無制動(dòng)作用，使之靈敏動(dòng)作，為此制動(dòng)特性是具有一段水平線的比率制動(dòng)特性曲線，如圖中ABC折線。水平的動(dòng)作電流稱為最小動(dòng)作電流Idz0，微機(jī)開始具有制動(dòng)作用的最小制動(dòng)電流稱為拐點(diǎn)電流Izd0。由于制動(dòng)特性曲線不一定經(jīng)過原點(diǎn)0，如圖中ABD折線，只有斜率m=(Icd-Idz0)/(Izd-Izd0)為常數(shù)，而制動(dòng)系數(shù)K=Icd/Izd卻隨制動(dòng)電流不斷變化，故整定的比率制動(dòng)系數(shù)K，實(shí)質(zhì)上是折線的斜率m。為防止區(qū)外故障時(shí)誤動(dòng)，依靠的是制動(dòng)系數(shù)K，而不是斜率m，因此必須使各點(diǎn)的K值均滿足選擇性及靈敏性，使制動(dòng)特性曲線位于理想的制動(dòng)曲線K1的上部，如ABD線。當(dāng)差動(dòng)電流達(dá)到一個(gè)較大值時(shí)，此時(shí)為了其裝置速動(dòng)及靈敏性，不考慮制動(dòng)電流的大小，直接動(dòng)作，這個(gè)定值稱為差動(dòng)速斷定值Isdz。制動(dòng)特性曲線由下敘三個(gè)定值決定：

（1）、比率制動(dòng)系數(shù)K1

（2）、拐點(diǎn)電流（最小制動(dòng)電流）Izd0

（3）、最小動(dòng)作電流Idz0變壓器怎樣防止勵(lì)磁涌流

變壓器空投入系統(tǒng)或在系統(tǒng)故障切除后電壓又恢復(fù)時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的勵(lì)磁涌流，其值可達(dá)變壓器額定電流的6~8倍，并且在主變一側(cè)產(chǎn)生，所以將產(chǎn)生很大的差流。勵(lì)磁涌流有以下特點(diǎn)：（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）包含有大量的高次諧波分量，并以二次諧波為主，一般約占基波分量的40%以上；（3）勵(lì)磁涌流波形出現(xiàn)間斷；防止勵(lì)磁涌流影響的方法有：（1）

常規(guī)保護(hù)中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)磁涌流波形的區(qū)別，要求間斷角為60~65度；（3）利用二次諧波制動(dòng)，制動(dòng)比為15%~20%；（4）利用波形對(duì)稱識(shí)別原理的差動(dòng)保護(hù)（利用三相差流波形的對(duì)稱性作為鑒別勵(lì)磁涌流和故障波形的依據(jù)）。阻抗保護(hù)原理一、變壓器阻抗元件的構(gòu)成阻抗保護(hù)作為變壓器相間短路的后備保護(hù)，輸入信號(hào)為三相電壓、三相電流，由Uab和Iab、Ubc和Ibc、Uca和Ica分別構(gòu)成三個(gè)阻抗元件。依據(jù)整定的不同，分別實(shí)現(xiàn)偏移阻抗、全阻抗和方向阻抗的動(dòng)作特性。阻抗保護(hù)還設(shè)有負(fù)序電流啟動(dòng)判據(jù)和電壓斷線閉鎖判據(jù)，以防止系統(tǒng)振蕩、三相失壓或TV斷線時(shí)誤動(dòng)。

二、變壓器阻抗元件存在的拒動(dòng)問題一般來說，變壓器的相間短路后備保護(hù)是在校驗(yàn)復(fù)合電壓方向過流保護(hù)靈敏度不足時(shí)才選用阻抗保護(hù)的，似乎阻抗保護(hù)的靈敏度是比較高的，其實(shí)這不是絕對(duì)的，有關(guān)資料中通過計(jì)算證明在大型自耦變壓器的高、中壓側(cè)的公共繞組靠近中性點(diǎn)處發(fā)生故障時(shí)，測(cè)量阻抗Z趨近于無窮大，顯然保護(hù)裝置將拒動(dòng)。此外測(cè)量阻抗的大小還與兩側(cè)的電源助增系數(shù)有關(guān)，當(dāng)助增系數(shù)增大時(shí)測(cè)量阻抗也就較大，也有可能拒動(dòng)。因此，阻抗作為變壓器的后備保護(hù)，對(duì)某些運(yùn)行方式下某些故障類型是不適宜的。參考資料一、電氣主設(shè)備繼電保護(hù)原理與應(yīng)用（第二版）二、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算三、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答（第二版）四、電力系統(tǒng)繼電保護(hù)原理（第三版）五、電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)培訓(xùn)教材六、電網(wǎng)繼電保護(hù)應(yīng)用