變壓器保護類型與原理介紹

變壓器保護類型與原理介紹第一頁，共81頁。

變壓器的不正常運行狀態(tài)：

過電流、中性點過電壓，過負荷、油位降低、溫度過高、冷卻系統(tǒng)故障、過勵磁等。第二頁，共81頁。三、變壓器保護配置電力變壓器的主保護氣體保護縱聯(lián)差動保護電流速斷保護第三頁，共81頁。（1）氣體保護

反應變壓器油箱內(nèi)的各種故障及異常的一種保護。

裝設原則：容量在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，應裝設氣體保護。第四頁，共81頁。（2）縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護

作用：反應變壓器繞組、套管及引出線上的各種短路故障。裝設原則：根據(jù)變壓器容量的不同裝設。電流速斷保護：用于10000kVA以下，其過電流保護的動作時限大于0.5s的變壓器。第五頁，共81頁。

縱聯(lián)差動保護：用于:

1）容量為10000kVA及以上單獨運行的變壓器；2）容量為6300kVA及以上并列運行的變壓器或廠用變壓器及企業(yè)中的重要變壓器；3）容量為2000kVA及以上的變壓器，且其電流速斷保護的靈敏性不能滿足要求時。

第六頁，共81頁。2.電力變壓器的后備保護（1）對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應采用下列保護1）過電流保護；2）復合電壓起動的過電流保護；3）負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護；4）阻抗保護。第七頁，共81頁。（2）對于變壓器內(nèi)部、外部接地短路

1）零序電流保護；2）零序過電壓保護；3）間隙零序電流保護等。第八頁，共81頁。（3）過負荷保護（4）過勵磁保護(5)開關(guān)量保護（６）通風保護（７）冷卻系統(tǒng)故障保護第九頁，共81頁。第三節(jié)變壓器差動保護一、變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原理第十頁，共81頁。一、變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原理1.

正常及外部故障時

第十一頁，共81頁。一、變壓器縱聯(lián)差動保護的基本原理2.內(nèi)部故障時第十二頁，共81頁。二、變壓器縱差保護的特殊問題（一）因各側(cè)相位不同產(chǎn)生的不平衡電流及相位補償1．常規(guī)型變壓器差動保護的相位補償1.1因相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流1.2相位補償?shù)谑?，?1頁。相位補償?shù)谑捻?，?1頁。

1.3相位補償后，電流互感器變比的選擇

設變壓器兩側(cè)額定電流分別為

若取則：變壓器Y側(cè)，電流為變壓器側(cè)，電流為5A第十五頁，共81頁。

1.3相位補償后，電流互感器變比的選擇

采用相位補償后，?。鹤儔浩魅切蝹?cè)電流互感器的變比為變壓器星形側(cè)電流互感器的變比為或按下列條件選擇TA變比第十六頁，共81頁。

例：Y側(cè)

側(cè)

TA接線方式Y(jié)

標準變比二次電流,不平衡電流計算變比第十七頁，共81頁。當各側(cè)電流互感器都采用星形接線時，利用軟件對變壓器星形側(cè)電流進行相位和幅值的補償。2.微機型變壓器差動保護的相位補償及電流平衡調(diào)整第十八頁，共81頁。

2.1相位補償

設：星形側(cè)三相電流采樣值分別為則：用作差動保護計算的三相電流為第十九頁，共81頁。電流平衡調(diào)整系數(shù)

2.2幅值補償①計算變壓器各側(cè)的一次額定電流②計算變壓器各側(cè)TA二次計算電流第二十頁，共81頁。③計算電流平衡調(diào)整系數(shù)

2.2幅值補償設以高壓側(cè)二次額定電流為基準，則：高壓側(cè)平衡系數(shù)為中壓側(cè)平衡系數(shù)為

低壓側(cè)平衡系數(shù)為

第二十一頁，共81頁。（二）變壓器勵磁涌流的影響

及減小影響的措施1.勵磁涌流的影響

變壓器的勵磁涌流是指在變壓器空載合閘或者外部故障切除后電壓恢復時，可能出現(xiàn)的較大的勵磁電流。

第二十二頁，共81頁。（二）變壓器勵磁涌流的影響

及減小影響的措施1.勵磁涌流的影響

第二十三頁，共81頁。2．產(chǎn)生勵磁涌流的原因鐵芯中的磁通不能突變鐵芯中出現(xiàn)一個暫態(tài)磁通鐵芯中的磁通將達到最大值鐵芯嚴重飽和，勵磁電流將劇烈增大

第二十四頁，共81頁。3．勵磁涌流的特點

（1）包含有非周期分量（2）幅值大，但衰減快（3）包含有高次諧波分量（4）波形之間有間斷第二十五頁，共81頁。4．減小勵磁涌流影響的措施（1）采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器。（2）采用二次諧波制動的差動保護。（3）利用間斷角閉鎖的差動保護。第二十六頁，共81頁。1．計算變比與標準變比不完全符合如：

整定計算時應考慮平衡系數(shù)，如：（三）各側(cè)電流數(shù)值不等引起的

不平衡電流第二十七頁，共81頁。2．各側(cè)TA的型號不同整定計算時考慮同型系數(shù)型號相同型號不同（三）各側(cè)電流數(shù)值不等引起的

不平衡電流

第二十八頁，共81頁。3．變壓器帶負荷調(diào)整分接頭設：變壓器由115KV改在110KV抽頭位置,則:

整定計算時應考慮因帶負荷調(diào)壓所引起的相對誤差

（三）各側(cè)電流數(shù)值不等引起的

不平衡電流

第二十九頁，共81頁。三、變壓器縱聯(lián)差動保護的構(gòu)成及原理（一）比率制動的縱差保護1.和差式比率制動的差動保護第三十頁，共81頁。1）對于雙繞組變壓器

正常及外部故障時

第三十一頁，共81頁。內(nèi)部故障時雙繞組變壓器

第三十二頁，共81頁。?。簞幼鞣至?/p>

制動分量差動保護的動作條件：雙繞組變壓器第三十三頁，共81頁。2）對于三繞組變壓器

動作電流：

制動電流：方法1：取變壓器各側(cè)電流中最大的電流。第三十四頁，共81頁。動作電流：方法2：取三個制動電流量中的最大值。制動電流：

三繞組變壓器

第三十五頁，共81頁。比率制動式差動保護的動作特性

第三十六頁，共81頁。動作判據(jù)為：第三十七頁，共81頁。（二）勵磁涌流鑒別的原理

1.二次諧波閉鎖原理采用：三相差動電流中二次諧波電流與基波電流的比值，作為勵磁涌流閉鎖的判據(jù)。

閉鎖判據(jù)為：整定范圍為0.1～0.3，通常取0.15實用中：第三十八頁，共81頁。2.間斷角識別原理根據(jù)：勵磁涌流波形有間斷角的特點‘采用：波形比較技術(shù)將變壓器的勵磁涌流和故障電流分開。判據(jù)如下：通常?。?/p>

第三十九頁，共81頁。（三）差動速斷保護只要任一相差動電流大于差動速斷的整定值，保護瞬時動作。動作判據(jù)為：為變壓器差動電流，為差動電流速斷保護定值。第四十頁，共81頁。（四）電流互感器斷線監(jiān)視

當任一相差動電流大于0.1In（TA二次額定電流）時，啟動TA斷線判別程序。判據(jù)：本側(cè)三相電流中一相無電流，而本側(cè)其它兩相和另一側(cè)各相電流與啟動前電流相等，判為是TA斷線。第四十一頁，共81頁。5．差動保護程序框圖圖8－11差動保護程序框圖閉鎖保護告警信號TA斷線信號告警閉鎖保護第四十二頁，共81頁。小結(jié)：一、變壓器縱差保護的特殊問題1.因各側(cè)相位不同產(chǎn)生的不平衡電流及相位補償；2.變壓器勵磁涌流的影響及減小影響的措施；3.各側(cè)電流數(shù)值不等引起的不平衡電流二、微機型變壓器差動保護1.比率制動的縱差保護2.勵磁涌流鑒別的原理

3.差動速斷保護4.電流互感器斷線監(jiān)視

第四十三頁，共81頁。第四節(jié)變壓器的電流速斷保護一、變壓器電流速斷保護的裝設原則二、變壓器電流速斷保護的整定原則第四十四頁，共81頁。一、變壓器電流速斷保護的裝設原則10000KVA以下的小容量變壓器，當過電流保護的動作時限大于0.5秒且靈敏度滿足要求時，在電源側(cè)裝設電流速斷保護。接線：電源側(cè)為直接接地系統(tǒng)時，保護采用完全星形接線；電源側(cè)如為非直接接地系統(tǒng)，采用兩相不完全星形接線

第四十五頁，共81頁。二、變壓器電流速斷保護的整定原則1.動作電流的整定值以下兩個條件計算，選擇其中較大者。（1）躲過變壓器負荷側(cè)母線上k1點短路時，流過保護的最大短路電流計算。即：第四十六頁，共81頁。（2）躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流，根據(jù)實踐經(jīng)驗，一般取動作電流大于3～5倍的變壓器額定電流。即:

第四十七頁，共81頁。2.靈敏度校驗取保護安裝處(ｋ2點)兩相短路時的最小短路電流校驗。第四十八頁，共81頁。第五節(jié)變壓器相間短路的后備保護第四十九頁，共81頁。本節(jié)主要內(nèi)容:一、過電流保護二、低電壓起動的過電流保護三、微機型復合電壓起動的方向過電流保護

四、微機型變壓器阻抗保護五、變壓器相間短路后備保護的配置原則

第五十頁，共81頁。

變壓器相間短路的后備保護

變壓器相間短路的后備保護是用來反應變壓器外部故障而引起的變壓器繞組過電流，同時也作為差動保護和瓦斯保護的后備保護。第五十一頁，共81頁。常用的后備保護主要有：過電流保護低電壓啟動的過電流保護復合電壓啟動的方向過電流保護負序過電流保護及阻抗保護第五十二頁，共81頁。一、過電流保護1.起動電流的整定電流元件的起動電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定

為1.2～1.3

為0.85

第五十三頁，共81頁。第五十四頁，共81頁。第五十五頁，共81頁。二、低電壓起動的過電流保護采用低電壓起動可以提高電流元件的靈敏度

低電壓起動的構(gòu)成:電流元件、低電壓元件、時間元件。第五十六頁，共81頁。第五十七頁，共81頁。第五十八頁，共81頁。第五十九頁，共81頁。三、微機型復合電壓起動的方向過電流保護復合電壓:負序電壓加全電壓負序電壓----反映不對稱短路全電壓----反映對稱短路第六十頁，共81頁。微機型復合電壓起動的方向過電流保護

相間功率方向負序過電壓低電壓過電流&≥1t對側(cè)本側(cè)本側(cè)跳閘整定第六十一頁，共81頁。第六十二頁，共81頁。四、微機型變壓器阻抗保護變壓器阻抗保護通常作為330KV及以上大型變壓器相間短路的后備保護組成:起動元件相間阻抗測量元件時間元件電壓回路斷線閉鎖元件等第六十三頁，共81頁。第六十四頁，共81頁。第六十五頁，共81頁。2．阻抗元件阻抗元件采用0°接線方式

動作的正方向:可以指向變壓器，也可以指向母線，由保護的控制字控制。3.TV斷線檢測元件當該元件檢測到TV二次回路斷線時，將阻抗保護閉鎖，并且發(fā)出告警信息。第六十六頁，共81頁。五、變壓器相間短路后備保護的配置原則

第六十七頁，共81頁。第六十八頁，共81頁。3)對于多側(cè)電源的三繞組變壓器

應在各側(cè)都配置后備保護:各側(cè)保護均動作于跳開本側(cè)斷路器。

對于動作時限最小的保護:應裝設方向元件.

同時，在加裝方向保護的一側(cè)，加裝一套不帶方向的后備保護，保護動作后，跳開三側(cè)斷路器。第六十九頁，共81頁。第六節(jié)變壓器的接地保護作用：用于中性點直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器反映變壓器高壓繞組、引出線上的接地短路，是變壓器主保護和相鄰母線、線路接地故障的后備保護。第七十頁，共81頁。一、電力變壓器中性點接地方式選擇的原則1）在多電源系統(tǒng)中，每個發(fā)電廠至少有一臺變壓器的中性點接地。2）當發(fā)電廠或低壓側(cè)有電源的變電所中變壓器多于一臺時，應將部分變壓器的中性點接地。第七十一頁，共81頁。保護原理：采用兩段式零序電流保護。每段保護動作后，都以較小的時限t1跳開母聯(lián)（或分段）斷路器，以減小故障范圍；以較長時限t2跳開高壓側(cè)（或全跳）斷路器。第七十二頁，共81頁。圖8－17中性點直接接地運行變壓器接地保護原理框圖II3I0I3I0t1t2t3t4跳QF跳各側(cè)斷路器1QF11QF二、中性點直接接地運行變壓器的接地保護第七十三頁，共81頁。三、中性點可能接地也可能不接地運行變壓器的接地保護分為：1．全絕緣變壓器的接地保護2．分級絕緣且中性點不裝設放電間隙的變壓器3．分級絕緣且中性點裝設放電間隙變壓器的接地保護第七十四頁，共81頁。1．全絕緣變壓器的接地保護圖8－18全絕緣變壓器接地保護原理框圖≥13I0t2t1跳QF跳各側(cè)斷路器3U0t31QF11QFH第七十五頁，共81頁。對于中性點可能接地也可能不接地運行的全絕緣變壓器：

要求：保護動作后應先切除中性點接地運行的