變壓器繼電保護

關(guān)于變壓器繼電保護第1頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第2頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第3頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第4頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器的故障、異常狀態(tài)及保護方式一、變壓器的故障變壓器的故障分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障。①油箱內(nèi)的故障：繞組的相間短路、繞組的匝間短路、直接接地系統(tǒng)側(cè)繞組的單相接地短路以及鐵心的燒損等。②油箱外的故障：主要是油箱外部絕緣套管和引出線上發(fā)生相間短路或一相碰接箱殼（接地短路）。第5頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變壓器不正常工作狀態(tài)外部短路或過負荷過電流油箱漏油造成油面降低變壓器外部接地短路引起的中性點過電壓繞組外加電壓過高或頻率降低過勵磁等第6頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置(1)瓦斯保護①瓦斯保護作用：反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器和戶內(nèi)0.4MVA以上變壓器應(yīng)裝設(shè)氣體保護。②瓦斯保護基本原理：反應(yīng)油箱內(nèi)部所產(chǎn)生的氣體或油流速度而動作。③瓦斯保護分類：輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。第7頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月氣體繼電器安裝示意圖

1-瓦斯繼電器；2-油枕；3-變壓器頂蓋；4-連接管道第8頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月開口杯擋板式氣體繼電器結(jié)構(gòu)圖

1-罩；2-頂針；3-氣塞；4-永久磁鐵；5-開口杯；6-重錘；7-探針；8-開口銷；9-彈簧；10-擋板；11-永久磁鐵；

12-螺桿；13-千簧觸點(重瓦斯用)；14-調(diào)節(jié)桿；

15-干簧觸點(輕瓦斯用)；16-套管；17-排氣口第9頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月

應(yīng)裝設(shè)的繼電保護裝置瓦斯保護防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低重瓦斯保護動作于跳閘輕瓦斯保護動作于信號縱差動保護和電流速斷保護防御變壓器繞組和引出線的多相短路、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保護動作后，均應(yīng)跳開變壓器各電源側(cè)的斷路器。第10頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月縱差保護適用范圍并列運行的變壓器，容量為6300KVA（6.3MVA）以上時；單獨運行的變壓器容量為10MVA及以上時；發(fā)電廠用變壓器和工業(yè)企業(yè)中的重要變壓器，容量為6300KVA以上時。對于容量為10MVA以下的變壓器，且當其過電流保護的動作時限大于0.5s時，可裝設(shè)電流速斷保護，以代替縱差動保護。對2MVA以上的變壓器，當電流速斷保護的靈敏度不能滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)縱差動保護。第11頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月相間短路的后備保護

作為瓦斯保護和縱差保護的后備，保護延時動作于跳開斷路器。

過電流保護復(fù)合電壓起動的過電流保護負序過電流保護過電流保護宜用于降壓變壓器；復(fù)合電壓起動的過電流保護宜用于升壓變壓器，系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器和采用過電流保護不滿足靈敏度要求的降壓變壓器；6.3MVA及以上的大容量升壓變壓器，采用負序電流保護及單相低電壓起動的過電流保護；對于大型升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，為了滿足靈敏度要求，可采用阻抗保護。第12頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月零序電流保護：防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路，保護延時動作于跳開斷路器。過負荷保護：對于0.4MVA及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負荷保護，對于自耦變壓器或多繞組變壓器，保護裝置應(yīng)能反應(yīng)公共繞組及各側(cè)的負荷情況，保護延時動作于信號。過勵磁保護：現(xiàn)代大型變壓器，額定工作磁密與飽和磁密接近，當電壓升高或頻率降低時，工作磁密增加，使勵磁電流增加，特別是鐵心飽和后，勵磁電流急劇增大，造成過勵磁，將使變壓器溫度升高而遭受損壞。因此對于高壓側(cè)電壓為500KV及以上的大型變壓器應(yīng)裝設(shè)勵磁保護，按其過勵磁的嚴重程度，保護動作于信號或跳開斷路器。第13頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月10.2變壓器的縱差保護

當中小型電力變壓器選用電流速斷保護的靈敏度不能滿足要求時，應(yīng)采用差動保護；大型電力變壓器（并列運行的變壓器容量在6300KVA及以上）均采用差動保護。

變壓器的縱差保護用來反應(yīng)變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護。

變壓器縱差保護與線路、發(fā)電機的縱差保護原理相同，但由于變壓器在結(jié)構(gòu)和運行上具有一些特點。

第14頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器差動保護單相原理接線圖(a)兩繞組變壓器；(b)三繞組變壓器第15頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月差動保護構(gòu)成原理如圖中變壓器兩側(cè)裝有電流互感器TA1、TA2，電流互感器的一次繞組同名端接于靠近母線的一側(cè)，二次繞組同極性端子相互連接，差動繼電器KD跨接在TA二次繞組兩條連線之間（環(huán)流法接線）。第16頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月一、縱差動保護工作原理1．正常運行流過變壓器中的是穿越性電流。電流由電源I流向負荷側(cè)II，在圖中，TA二次電流以反方向流過繼電器KD的線圈，即KD中的電流等于二次電流之差，故該回路稱為差回路，整個保護稱為差動保護。若電流互感器變比選得適當，使得KD中電流為0，KD不動作。第17頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月縱差保護工作原理2．外部故障時如圖（a）中K1點短路，短路電流由電源I流向負荷側(cè)II，KD中的電流等于和之差，與正常時一樣。適當選擇電流互感器，也可使KD中電流=0。亦即正常運行和外部短路時，電流互感器二次側(cè)電流大小相等，方向相反，在繼電器中流過電流等于零，因此KD不動作。第18頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月縱差保護工作原理3．保護范圍內(nèi)部短路故障時所謂保護范圍是指各側(cè)TA所包圍的電氣部分。如故障發(fā)生在保護范圍內(nèi)部任一位置，且I、II側(cè)均接有電源，則有電流和同時流向短路點K2，KD中的電流等于流向短路點的短路電流的二次值，當此電流大于KD動作電流時，KD立即動作，跳開兩側(cè)QF1和QF2，將故障變壓器從系統(tǒng)中切除。如果只有母線I有電源，則當保護范圍內(nèi)部故障時（如K2點），此時KD仍然正確動作，切除T。內(nèi)部故障時，流過KD中的電流一般遠大于它的動作電流，所以，差動保護的靈敏度很高。第19頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4．電流互感器變比的選擇由于變壓器高低壓側(cè)額定電流不同，為了保證變壓器差動保護的正確動作，就必須適當選擇電流互感器的變比，使得變壓器在正常運行和外部故障時，兩側(cè)電流互感器二次電流相等。應(yīng)有即:KT為變壓器變比

第20頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、縱差保護在穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流產(chǎn)生原因及減少措施

在正常運行及保護范圍外部短路穩(wěn)態(tài)情況下流入縱聯(lián)差動保護差回路中的電流叫穩(wěn)態(tài)不平衡電流Iunb。差動保護的動作電流應(yīng)大于最大不平衡電流，以保證保護范圍外部短路時差動保護不動作。不平衡電流增大，將使保護的靈敏度降低。

第21頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1．由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流

由于變壓器常采用Y，d11的接線方式，因此，其兩側(cè)電流相位差300。如果兩側(cè)的TA仍采用通常的接線方式、則二次電流由于相位不同，也會有一個不平衡電流流入繼電器。為了消除這種不平衡電流的影響，通常采用相位補償方法接線，即將變壓器星形側(cè)的三個TA接成三角形，而將變壓器三角形側(cè)的三個TA接成星形，并適當考慮聯(lián)接方式后即可把二次電流的相位校正過來。第22頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月Y，d11接線的變壓器兩側(cè)電流互感器的接線及電流相量圖第23頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第24頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月相位補償?shù)奶攸c

采用相位補償以后，在互感器接成三角形側(cè)的差動一臂時，電流又增大了倍，為使保護在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側(cè)電流互感器的變比加大倍，以減少二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等，故此時選擇變比的條件是：第25頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2．由TA計算變比與實際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流

以一臺容量為31.5MVA、變比為110/11的Y，d11變壓器為例，列出了由于TA的實際變比與計算變比不等引起的不平衡電流（0.63A）。為了減少這一不平衡電流，通常采用自耦變流器或差動繼電器的平衡線圈予以補償。一般自耦變流器接于電流互感器二次電流較小的一側(cè)。當采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器時，通常都是利用平衡線圈Wph來消除此差電流的影響。

第26頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月例如：31.5MVA,110±2*2.5%/11KV，Yd11變壓器在額定負荷下第27頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月補償電流互感器計算變比與標準變比不同而引起不平衡電流(a)用自耦變壓器UT改變差動臂中電流；

(b)用中間變流器UA進行磁勢補償；

(c)用改變電抗變壓器繞組抽頭和鐵芯氣隙大小調(diào)節(jié)平衡。第28頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月平衡線圈消除不平衡電流

以雙繞組變壓器為例，假設(shè)在區(qū)外故障時如下圖，則差動線圈中將流過電流，由它所產(chǎn)生的磁勢為Wcd（）。常將平衡線圈Wcd接入二次電流較小的一側(cè)（如圖）。適當?shù)剡x擇Wph的匝數(shù)，使磁勢Wph能完全抵消Wcd，則在二次繞組W2里就不會感應(yīng)電勢，KA中也沒有電流，達到了消除差電流影響的目的。由此可見，選擇Wph與Wcd的關(guān)系為短路線圈的作用：加強繼電器躲避勵磁涌流的能力。第29頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月利用速飽和變流器的平衡線圈消除差電流第30頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月

采用自耦變流器UT、中間速飽和變流器UA和電抗變壓器UX的繞組匝數(shù)不能平滑調(diào)節(jié)，所以整定匝數(shù)與計算匝數(shù)不可能完全一致。因此，差動回路中仍殘留一部分不平衡電流，在整定計算中考慮。第31頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月3．帶負荷調(diào)變壓器的分接頭產(chǎn)生的不平衡電流

在運行中不可能隨變壓器分接頭改變而重新調(diào)整差動繼電器的參數(shù)，因此，ΔU引起的不平衡電流要在整定計算時考慮躲過。不帶負載調(diào)壓變壓器取對于帶負載調(diào)壓的變壓器，調(diào)壓范圍較大，各類產(chǎn)品不一，最大。

當系統(tǒng)運行方式改變時，需要調(diào)節(jié)變壓器調(diào)壓分接頭以保證系統(tǒng)電壓水平。在當調(diào)壓分接頭位置改變時，在差動回路中引起很大不平衡電流。該不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍△U及變壓器一次電流成正比，可由下式計算第32頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月4．由兩側(cè)電流互感器的誤差不同引起的不平衡電流

式中Ik.max為變壓器外部短路流過兩側(cè)電流互感器的最大短路電流；Kst為電流互感器的同型系數(shù)，對發(fā)電機線路縱差保護取0.5；對變壓器、母線差動保護取1；Ker

為TA10%誤差，取0.1。注意在選擇TA時，應(yīng)選高飽和倍數(shù)差動保護專用的D級電流互感器，并在外部短路最大短路電流下以TA的10％誤差曲線校驗互感器二次負荷；采用鐵芯具有小氣隙的TA，減少剩磁的影響。第33頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、暫態(tài)情況下的不平衡電流及減少其影響的措施

1．外部短路時的不平衡電流在變壓器差動保護范圍外部發(fā)生故障的暫態(tài)過程中，由于變壓器兩側(cè)TA的鐵芯特性及飽和程度不同，在差回路中將產(chǎn)生暫態(tài)不平衡電流。減少此不平衡電流的影響是在差回路中接入速飽和中間變流器。

第34頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月暫態(tài)過程中的不平衡電流差動保護要躲過外部短路時暫態(tài)過程中的不平衡電流，其中含有很大非周期分量，偏于時間軸一側(cè)如圖（a）圖（b）是內(nèi)部短路時的電流波形，短路電流雖然在初瞬也具有一定成分的非周期分量，但衰減很快，只是短暫地延遲了非周期分量的傳變。速飽和變流器一次繞組中只有短路電流周期分量通過，此時鐵芯中△B變化很大，在W2中感生很大電勢，使差動繼電器可靠動作。中間速飽和變流器工作原理第35頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月綜和考慮暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)的影響，總的不平衡電流：式中△fs為TA變比誤差，取0.05。要保證差動保護在正常運行及保護范外部故障時不誤動，差動保護的動作電流按照躲開最大不平衡電流進行整定。

第36頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月減小不平衡電流的方法1）對中小型電力變壓器，允許加大動作電流和稍帶延時躲過不平衡電流；2）在差動回路中接入速飽和變流器，它對含有較大非周期分量的外部短路暫態(tài)不平衡電流有抵制作用，而不含有非周期分量的交變分量能順利通過；3）當采用上述措施仍不能滿足靈敏度要求時，或根據(jù)保護元件具體情況要進一步提高差動保護靈敏度時，可以采用具有制動特性的差動繼電器，制動方案有磁力制動和幅值比較制動。第37頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2.由變壓器勵磁涌流所產(chǎn)生的Ibp當變壓器空載投入和外部故障切除后電壓恢復(fù)時，則可能出現(xiàn)數(shù)值很大的勵磁電流，即為勵磁涌流。這是因為在穩(wěn)態(tài)工作情況下，如圖（a）。鐵心中的磁通不能突變，因此，將出現(xiàn)一個非周期分量的磁通，其幅值為+Φm。這樣在經(jīng)過半個周期以后，鐵心之中的磁通達到2Φm，如圖（b）。此時鐵芯嚴重飽和，勵磁電流急劇增大，其數(shù)值最大可達額定電流的6—8倍，如圖（c）。同時包含大量非周期分量和高次諧波分量。第38頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器勵磁涌流的產(chǎn)生及電流變化曲線

(a)穩(wěn)態(tài)時，電壓與磁通關(guān)系；

(b)t=0，在u=0瞬間空載合閘時，電壓與磁通關(guān)系；

(c)變壓器鐵芯的磁化曲線；(d)勵磁涌流Iexs電流波形第39頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月勵磁涌流具有以下特點：①包含有很大成份的非周期分量，約占基波的60%，涌流偏向時間軸的一側(cè)；②包含有大量的高次諧波，且以二次諧波為主，約占基波30～40%以上；③波形之間出現(xiàn)間斷角，可達80°以上。第40頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第41頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月防止勵磁涌流的方法采用具有速飽和鐵芯的差動繼電器；按比較波形間斷角來鑒別內(nèi)部短路電流和勵磁電流的差別；利用二次諧波制動而躲開勵磁涌流。由于速飽和變流器躲過分周期分量性能不夠理想，目前中、小型變壓器廣泛采用加強型速飽和變流器（BCH-2型，在速飽和變流器基礎(chǔ)上，加上短路繞組，改善躲開非周期分量的性能。）第42頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月序號不平衡電流產(chǎn)生的原因克服方法備注1變壓器兩側(cè)電流相位不一致相位補償法可減少或消除其影響2計算變比與實際變比不同采用平衡線圈3帶負荷調(diào)整分接頭適當整定動作值

4電流互感器型號不一致適當整定動作值

5勵磁涌流采用符合要求的差動繼電器適當整定，并由現(xiàn)場試驗確定變壓器縱差保護中，克服不平衡電流影響的方法如下表第43頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月四、速飽和變流器的工作原理其鐵芯截面較小，極易飽和，如其磁化曲線。當一次線圈只通入周期分量時，鐵芯中磁感應(yīng)強度B的變化△B很大，則二次線圈中感應(yīng)的電勢很大，因此周期分量很容易由速飽和鐵芯傳變到二次側(cè)，使繼電器動作。當一次線圈中通入勵磁涌流時，由于含有很大的直流分量，且電流偏于時間軸一側(cè)，此時B的變化很小，繼電器不容易動作。第44頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月2、速飽和變流器工作原理（1）區(qū)內(nèi)故障：idl（非周期分量衰減快）→周期分量大→Δ↑（磁感應(yīng)強度變化量）→e2↑（感應(yīng)電勢）→i2↑→

繼電器靈敏動作（2）區(qū)外故障或勵磁涌流：

ibp→非周期分量大→直流助磁（鐵芯飽和）→周期分量引起Δ↓→e2↓→i2↓→繼電器不動作（3）結(jié)論：速飽和變流器的直流助磁作用可有效地躲開外部短路時的非周期分量和勵磁涌流3、各線圈的作用

（1）短路電圈的作用

a、作用：消除ibp中非周期分量的影響

b、區(qū)內(nèi)故障：第45頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月原理：idl（非周期分量衰減快）

Icd∝idl→φcd→Ed→Id→（去磁）

結(jié)論：區(qū)內(nèi)故障、不影響繼電器的動作c、區(qū)外故障、勵磁涌流原理：ibp（非周期分量大）

Icd∝ibp→鐵芯迅速飽和→R（磁阻）↑→漏磁↑（助磁）磁路長→漏磁更大→助磁作用減少更多（去磁）磁路短→漏磁稍小→去磁作用減少稍小

C柱總磁通減少e2↓→i2↓繼電器難以動作結(jié)論：繼電器可靠躲過外部短路產(chǎn)生的暫態(tài)不平衡電流的沖擊和變壓器空載投入時的勵磁涌流。

第46頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月d、優(yōu)點：Wcd流過周期分量，短路線圈Wd不影響繼電器的動作安匝數(shù)；

e、缺點：只適用對主保護動作快速性要求不很高的中小型變壓器差動保護（區(qū)內(nèi)故障時idl非周期分量的影響）（2）平衡線圈的作用

a、Wph1、Wph2消除TA實際變比與計算變比不同而產(chǎn)生的ibpb、可與Wcd串聯(lián)使用提高繼電器靈敏度和調(diào)整范圍。

第47頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月五、BCH型差動繼電器構(gòu)成的差動保護BCH-2型差動繼電器由帶短路繞組的三柱式速飽和變流器和DL-11/0.2型電流繼電器組合而成。鐵芯中間柱B的截面是邊緣柱截面的二倍，其上繞有一個差動繞組Wd、兩個平衡繞組WbI、WbII以及短路繞組一部分，短路繞組另一部分繞在左邊芯柱A上，而且兩者通過端子⑨呈同向串聯(lián)。在右邊芯柱C上繞有二次繞組W2，它通過端子⑩、⑾、⑿與DL-11/0.2型電流繼電器相連接。第48頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月BCH-2型差動繼電器C柱中總磁通為：圖6-9第49頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月1、采用BCH-2型差動繼電器構(gòu)成的差動保護BCH2型差動繼電器的原理結(jié)構(gòu)圖第50頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月BCH-2型繼電器BCH2型差動繼電器的內(nèi)部電路圖第51頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月C柱中總磁通為：令式則將IK折算到Wd側(cè)，并以表示，即于是式（10-9）可改寫為第52頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月在一般情況下，選取W′與W″相同標號抽頭,維持兩者匝數(shù)比

，且因B柱截面為A柱截面兩倍，故磁阻RA=2RB。即中后兩項去磁與增磁相等，這說明在保護區(qū)內(nèi)部故障時，短路繞組的存在不影響差動繞組中交變電流向二次繞組W2的傳遞，不會改變繼電器的動作安匝數(shù)和保護的靈敏性。只要流過它的電流產(chǎn)生的磁勢達到60±4安匝時，就可以保證接于W2上的電流繼電器能可靠動作。C柱中總磁通為：第53頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月消除了勵磁涌流的影響在變壓器空載投入或外部短路切除后，電壓突然恢復(fù)時，勵磁涌流將以不平衡電流形式流入差動繞組Wd，由于其中含有很大成份非周期分量，使鐵芯迅速飽和，磁阻增大，Rm將更加增大，會使大大減小，而且鐵芯飽和后磁路磁阻增大，由A柱到C柱磁路長、漏磁增大，從而使A柱到C柱的助磁磁通顯著減小，而B柱到C柱磁路短，漏磁相對較小，故由B柱到C柱的去磁磁通減少并不顯著，但仍有較大去磁作用，因而使C柱貫穿于W2的總磁通減少的更加顯著，使DL-11/0.2型電流繼電器不易動作，這說明短路繞組的存在加強了躲過非周期分量的影響，即可靠地消除了勵磁涌流的影響。第54頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月IDC—直流分量電流；Iac—交流動作電流電流IacDC—有直流分量的動作電流K=IDC/IacDC---通入繼電器直流電流占有直流分量的動作電流的比例=IacDC/Iac---有直流分量的動作電流比無直流電流時交流動作電流提高的倍數(shù)。1201008060動作安匝16/28=0.576/3=0.7516/16=12WK″/WK′B2-D1A2-B1B2-C1A2-A1，B2-B1C2-C1，D2-D1短路繞組整定板上的插孔位置短路繞組接入不同匝數(shù)比所對應(yīng)的動作磁通勢K值越大，動作電流倍數(shù)越大，躲過勵磁涌流性能越好。

BCH2型差動繼電器直流助磁特性曲線第55頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月BCH-2型繼電器BCH2型差動繼電器構(gòu)成三繞組變壓器差動保護單相原理接線圖第56頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月四、縱差動保護的整定計算原則和步驟1.確定基本側(cè)2.動作電流計算按下述三個條件中最大者作為基本側(cè)動作電流1)躲過變壓器空載合閘或外部短路切除后電壓恢復(fù)時的勵磁涌流：2)躲過LH二次回路斷線時引起的不平衡電流3)躲過外部短路時的最大不平衡電流3.確定基本側(cè)工作線圈匝數(shù)4.確定非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)5.校驗相對誤差：6.短路線圈抽頭確定：7.靈敏度校驗第57頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月注意，在差動保護范圍內(nèi)故障時，短路電流中也含有直流分量，此時繼電器也不能動作。待直流分量衰減之后，繼電器才能動作。機組容量越大時，其一次回路的時間常數(shù)也越大，直流分量衰減就越慢。因此，大容量發(fā)電機采用帶速飽和鐵芯的差動繼電器無法滿足快速性要求。第58頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器的電流速斷保護

對于容量較小的變壓器，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護，它與氣體保護相互配合，可以保護變壓器內(nèi)部和電源側(cè)套管及引出線上全部故障。電源側(cè)為直接接地系統(tǒng)時，保護采用完全星形接線。如非直接接地系統(tǒng)，則采用兩相不完全星形接線，保護動作于跳開兩側(cè)斷路器。如下圖。接線簡單，動作迅速，但系統(tǒng)容量不大時，保護區(qū)很小，甚至延伸不到變壓器內(nèi)部，不能保護變壓器的全部，因此不能單獨作為變壓器的主保護。第59頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器電流速斷保護單相原理接線圖第60頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器相間短路的電流保護

反應(yīng)相間短路電流增大而動作的過電流保護作為變壓器的后備保護。為滿足靈敏度要求，可裝設(shè)過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復(fù)合電壓起動的過電流保護，負序過電流保護，甚至阻抗保護。原理圖同上，只是在KA后串接一時間繼電器KT即可。

第61頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月一、變壓器相間短路的過電流保護

簡單過電流保護裝置的起動電流按躲開變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流進行整定。具體問題應(yīng)作如下考慮：（1）對并列運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺變壓器時所出現(xiàn)的過負荷。當各臺變壓器的容量相同時，可按下列計算

第62頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月（2）對降壓變壓器應(yīng)考慮電動機的自起動電流。過電流保護的動作電流為：過電流保護作為變壓器的近后備保護，靈敏度要求大于1.5，遠后備保護的靈敏度系數(shù)大于1.2。保護的動作時間比出線的第Ⅲ段保護動作時限長1個時限階段。

第63頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、低電壓起動的過電流保護

由電流繼電器和低電壓繼電器構(gòu)成第64頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月復(fù)合電壓啟動過流保護原理接線圖第65頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月三、負序電流保護對于大型發(fā)電機變壓器組，額定電流大，電流元件往往不能滿足遠后備靈敏度的要求，要采用負序電流保護。它是由反應(yīng)對稱短路的低電壓起動的過電流保護和反應(yīng)不對稱短路的負序電流保護組成。負序電流保護的靈敏度較高，且在Y,d接線的變壓器另一側(cè)發(fā)生不對稱短路時，靈敏度不受影響。接線也較簡單，但整定計算比較復(fù)雜，通常用在31.5MVA及以上的升壓變壓器。

第66頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月負序電流及單相低電壓啟動的過電流保護原理接線圖第67頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月四、變壓器的過負荷保護變壓器過負荷電流三相對稱，過負荷保護裝置只采用一個電流繼電器接于一相電流回路中，經(jīng)過較長的延時后發(fā)出信號。對于三繞組變壓器，三側(cè)都裝有過負荷起動元件，對于雙繞組變壓器，過負荷保護應(yīng)裝于電源側(cè)。原理接線如左圖。

第68頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月過負荷保護的整定計算

動作電流按躲過變壓器的額定電流進行整定：式中KK-可靠系數(shù)，取1.05；Kh-繼電器的返回系數(shù)，Kh取0.85；-保護安裝側(cè)變壓器的額定電流。過負荷保護的延時應(yīng)比變壓器過電流保護時限長一個時限階段，一般取10s。

第69頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第五節(jié)變壓器的零序電流保護對110kV以上中性點直接接地系統(tǒng)中的電力變壓器，一般應(yīng)裝設(shè)零序電流（接地）保護，作為變壓器主保護的后備保護和相鄰元件短路的后備保護。大接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相或兩相接地短路時，零序電流的分布和大小與系統(tǒng)中變壓器中性點接地的臺數(shù)和位置相關(guān)。對于有兩臺以上變壓器的，可使部分T中性點接地，以保證在各種運行方式下，T中性點接地的數(shù)目和位置盡量維持不變，從而保證零序保護有穩(wěn)定的保護范圍和足夠的靈敏度。

第70頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月110kV以上變壓器中性點是否接地，還與中性點絕緣水平有關(guān)。220kV及以上的大型電力變壓器，高壓繞組均為分級絕緣，其中性點絕緣水平有兩種：一種絕緣水平很低，如500kV系統(tǒng)中性點絕緣水平為38kV，這種變壓器只能接地運行；另一種有較高的絕緣水平，例如220KV變壓器中性點絕緣水平為110KV，中性點可直接接地運行，也可在不失去接地中性點的情況下，不接地運行。我國220kV系統(tǒng)中廣泛采用分級絕緣變壓器，這樣可合理安排中性點。

第71頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月一、變電所單臺變壓器的零序電流保護

零序電流保護裝于變壓器中性點接地引出線的電流互感器上，其原理接線如下圖。保護動作后切除變壓器兩側(cè)的QF。

第72頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月中性點直接接地運行的變壓器零序電流保護原理接線圖第73頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月全絕緣變壓器零序電流保護原理框圖第74頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月二、變電所多臺變壓器的零序電流保護

當變電所有多臺變壓器并列運行時，只允許一部分變壓器中性點接地。中性點接地的變壓器可裝設(shè)零序電流保護，而不接地運行的變壓器不能投入零序電流保護。當發(fā)生接地故障時，變壓器接地保護不能辨認接地故障發(fā)生在哪一臺變壓器。變壓器的零序保護動作時，首先應(yīng)切除非接地的變壓器，若故障依然存在，經(jīng)過一個時限階段后，再切除接地變壓器，其原理接線如圖。

第75頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月每臺變壓器都裝有同樣的零序電流保護，它是由電流元件和電壓元件兩部分組成。正常時3I。及3U。很小，零序電流繼電器及零序電壓繼電器皆不動作，不會發(fā)出跳閘脈沖。發(fā)生接地故障時，出現(xiàn)零序電流及零序電壓，當它們大于起動值后，KA、KV均動作，KA動作后啟動KT1。時間繼電器的瞬動觸點閉合，給小母線A接通正電源，將正電源送至中性點不接地變壓器的零序電流保護。第76頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月不接地的變壓器零序電流保護的零序電流繼電器不會動作，常閉觸點閉合。小母線A的正電源經(jīng)零序電壓繼電器的常開觸點、零序電流繼電器的常閉觸點起動有較短延時的時間繼電器KT2，經(jīng)較短時限首先切除中性點不接地的變壓器。若接地故障消失，零序電流消失，則接地變壓器的零序電流保護的零序電流繼電器返回，保護復(fù)歸。第77頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器保護配置舉例原則：保護配置與變壓器的容量大小、雙繞組或多繞組、單電源或多電源，各側(cè)依次接線方式及電壓等級，系統(tǒng)運行方式，升壓或降壓運行等因素有關(guān)。第78頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月圖（一）為中小容量雙繞組變壓器保護配置圖；配有差動保護、瓦斯保護做主保護，同時配有復(fù)合電壓啟動過電流保護及零序過流保護做后備保護；圖（二）為高中壓側(cè)有電源大容量變壓器保護配置圖；配有雙重差動保護、瓦斯保護做主保護，同時配有零序過流、零序方向過流、相間后備等保護；圖中的過負荷保護均接于主電源側(cè)，用于反應(yīng)對稱過負荷。第79頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第80頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月第81頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月變壓器保護全圖例二下圖是容量為5600kVA的110／6～10kV降壓變壓器的保護展開圖。被保護變壓器組別為Y，dll型，其110kV為電源側(cè)，6～10kV為負荷側(cè)。此變壓器的保護配置如下：

第82頁，課件共94頁，創(chuàng)作于2023年2月(1)縱差保護縱差保護由速飽和變流器型差動繼電器(加強型或帶制動的)KDl、KD2、KD3及信號繼電器KSl組成，是變壓器內(nèi)部故障的主保護，其保護范圍包括電流互感器TAl～TA6之間的區(qū)域，保護動作后通過出口中間繼電器KOM使兩側(cè)斷路器QFl、QF2瞬時跳閘。

(2)瓦斯保護瓦斯保護是變壓器油箱內(nèi)部所有故障的主保護，由瓦斯繼電器KG，信號繼電器KS2和KS組成。輕瓦斯觸點僅作用于信號；重瓦斯觸點則可經(jīng)出