變壓器保護(hù)-變壓器的主保護(hù)（繼電保護(hù)運(yùn)行檢修課件）

變壓器保護(hù)變壓器的故障與不正常運(yùn)行狀態(tài)第一章變壓器保護(hù)配置第二章瓦斯保護(hù)第三章縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)第四章變壓器其他保護(hù)第五章保護(hù)范圍變壓器差動(dòng)保護(hù)單相原理接線圖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)的定義利用流入變壓器及流出變壓器的電流差原理構(gòu)成保護(hù)變壓器內(nèi)部、引線等故障環(huán)流法若兩端的電流互感器的正極性端子均置于靠近母線一側(cè)，則將他們二次的同極性端子相連，再將差動(dòng)繼電器的線圈并入，構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。其中差動(dòng)繼電器線圈回路稱為差動(dòng)回路，而兩側(cè)的回路稱為差動(dòng)保護(hù)的兩個(gè)臂?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)保護(hù)范圍與動(dòng)作時(shí)限縱差保護(hù)的保護(hù)范圍為兩側(cè)電流互感器所包圍的全部區(qū)域，而在保護(hù)范圍外故障時(shí)，保護(hù)不動(dòng)作。因此，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)不需要與相鄰元件的保護(hù)在動(dòng)作時(shí)間和動(dòng)作值上進(jìn)行配合，是全線快速保護(hù)，且具有不反應(yīng)過負(fù)荷與系統(tǒng)振蕩及靈敏度高等優(yōu)點(diǎn)。變壓器縱差保護(hù)的構(gòu)成原理變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，若忽略勵(lì)磁電流損耗及其他損耗，則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時(shí)，縱差保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。（1）正常運(yùn)行或外部故障縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)（2）內(nèi)部故障內(nèi)部故障時(shí)，只有流進(jìn)變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)根據(jù)環(huán)流法接線，變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的電流等于流出電流。此時(shí)，縱差保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。若TA極性接反會(huì)造成什么后果呢？會(huì)造成變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原副邊電流大小不同原副邊電流相位不同（a）原理接線圖

（b）電流互感器原邊電流相量圖c）差動(dòng)回路兩側(cè)電流相量圖Y,d11結(jié)線變壓器縱差保護(hù)接線圖和相量圖縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電流大小的校正由于變壓器的變比不等于1，造成電流大小不同?？梢杂秒娏骰ジ衅鹘鉀Q部分問題。電流互感器解決大部分問題，因?yàn)殡娏骰ジ衅鞯淖儽冗x擇范圍有限。利用繼電器內(nèi)部的平衡（不同匝數(shù)或者內(nèi)部平衡技術(shù)）解決余下的問題。相位不同的校正改變電流互感器的接線方式校正相位，原邊流互二次線圈△形接線，副邊流互二次線圈Y形接線。利用軟件調(diào)整電流相位解決變壓器高低壓側(cè)繞組接線方式不同帶來的影響。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)電流接線(Y/Δ-11型變壓器)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)保護(hù)電流接線(V/V變壓器)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)為實(shí)現(xiàn)對(duì)縱差保護(hù)裝置的基本要求，在差動(dòng)保護(hù)的構(gòu)成上應(yīng)考慮：差動(dòng)繼電器中電流應(yīng)為兩側(cè)電流互感器二次電流之差，即兩側(cè)二次電流應(yīng)分別流入和流出差動(dòng)繼電器。流入、流出差動(dòng)繼電器的兩電流相位應(yīng)相同。變壓器為Y,d11聯(lián)結(jié)時(shí)，變壓器兩側(cè)電流的相位差為30。為此，變壓器星形接線側(cè)的電流互感器接成三角形接線，三角形接線側(cè)的電流互感器接成星形接線，進(jìn)行相位補(bǔ)償。流入、流出差動(dòng)繼電器的兩電流大小應(yīng)相等。為此，應(yīng)正確選用兩電流互感器的變比。變壓器差動(dòng)保護(hù)在正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，差動(dòng)繼電器線圈中電流并不等于零，而是有一定的電流流過，這電流就是不平衡電流。不平衡電流是指變壓器在正常運(yùn)行及保護(hù)范圍外部故障時(shí)流入差動(dòng)回路的電流?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)：（1）不平衡電流有時(shí)很大，如不采取措施克服其影響，將引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。（2）為了保證縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的選擇性，其動(dòng)作電流應(yīng)按躲開外部短路時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定。不平衡電流越大，繼電器的動(dòng)作電流也越大。不平衡電流越大，就會(huì)降低內(nèi)部短路時(shí)保護(hù)動(dòng)作的靈敏度。（3）因此，減小不平衡電流及其對(duì)保護(hù)的影響，是變壓器縱差保護(hù)要解決的主要問題。產(chǎn)生不平衡電流的原因及客服其影響的措施：勵(lì)磁涌流實(shí)際互感器變比和計(jì)算值不同——在速飽和變流器原邊增加平衡線圈，接在流互二次回路電流較小的一側(cè)。變壓器兩側(cè)互感器型式不同——按10%誤差曲線來選擇流互。變壓器調(diào)壓——整定計(jì)算時(shí)，必須考慮變壓器調(diào)壓引起的誤差?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下，就可能產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流，其數(shù)值可達(dá)額定電流的6～8倍。這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。（1）正常時(shí)勵(lì)磁電流很小，不超過額定電流的3~5%（2）外部故障時(shí)電壓較低，勵(lì)磁電流更?。?）勵(lì)磁涌流出現(xiàn)在變壓器空載投入或者外部故障切除時(shí)的電壓恢復(fù)瞬間，鐵芯飽和引起勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)（1）勵(lì)磁涌流數(shù)值很大，可以達(dá)到6~8倍額定電流。（2）勵(lì)磁涌流含有大量的非周期分量，往往使涌流曲線偏于時(shí)間軸的一側(cè)。（3）勵(lì)磁涌流中含有大量高次諧波，其中以二次諧波為主。（4）勵(lì)磁涌流的波形有間斷角。（5）開始部分衰減很快?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)克服勵(lì)磁涌流影響的措施（1）采用具有速飽和變流器或帶短路線圈的速飽和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。速飽和變流器容易傳變周期分量，而不易傳變非周期分量到副邊。利用此特性，可大大減少勵(lì)磁涌流傳變到差動(dòng)繼電器。（2）利用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)。（3）利用鑒別波形間斷角原理構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)問題：差動(dòng)保護(hù)能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和外部故障，但為什么變壓器差動(dòng)保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)？解答：瓦斯保護(hù)能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的任何故障，如鐵芯過熱燒傷、油面降低等，但差動(dòng)保護(hù)對(duì)此無反應(yīng)。又如變壓器繞組發(fā)生少數(shù)線匝的匝間短路，雖然短路匝內(nèi)短路電流很大會(huì)造成局部繞組嚴(yán)重過熱產(chǎn)生強(qiáng)烈的油流向油枕沖擊，但表現(xiàn)在相電流上其量值卻不大，因此差動(dòng)保護(hù)沒有反應(yīng)，而瓦斯保護(hù)對(duì)此卻能靈敏地加以反應(yīng)，這就是差動(dòng)保護(hù)不能代替瓦斯保護(hù)原因。縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，不再進(jìn)行制動(dòng)條件的判別，而是直接發(fā)出作用于保護(hù)出口的跳閘脈沖，快速地跳開變壓器兩側(cè)斷路器。在差動(dòng)電流速斷保護(hù)投入的前提下，只要三相中有一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)電流速斷保護(hù)的動(dòng)作電流值，差動(dòng)保護(hù)就輸出動(dòng)作信號(hào)，并將變壓器兩側(cè)的斷路器跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)比率差動(dòng)保護(hù)電流互感器傳變產(chǎn)生的不平衡電流與變壓器的穿越電流有關(guān)。外部故障時(shí)，變壓器的穿越電流很大，不平衡電流也很大。如果按照躲過最大外部故障時(shí)的不平衡電流來整定動(dòng)作電流，將會(huì)使差動(dòng)保護(hù)的靈敏度降低。因此采用比率差動(dòng)保護(hù)原理，即引入一個(gè)能夠反映變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，動(dòng)作電流的大小可以根據(jù)制動(dòng)電流的大小自動(dòng)調(diào)整，其中比率是指差動(dòng)電流與制動(dòng)電流之比。這樣既能保證在變壓器外部故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的可靠性，又能保證在內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作的靈敏性?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)三段式比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性由三個(gè)區(qū)域組成：差動(dòng)速斷動(dòng)作區(qū)、比率差動(dòng)動(dòng)作區(qū)和制動(dòng)區(qū)?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)在制動(dòng)區(qū)內(nèi)，變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流。為避免差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，增加二次諧波閉鎖功能，當(dāng)差動(dòng)電流的二次諧波電流大于一定值時(shí)，將保護(hù)可靠閉鎖。在比率差動(dòng)保護(hù)投入的前提下，只要三相中有一相差動(dòng)電流在動(dòng)作區(qū)，且二次諧波制動(dòng)信號(hào)無輸出的情況下，差動(dòng)保護(hù)就輸出動(dòng)作信號(hào)，并將變壓器兩側(cè)斷路器跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)

變壓器保護(hù)變壓器的故障與不正常運(yùn)行狀態(tài)第一章變壓器保護(hù)配置第二章瓦斯保護(hù)第三章縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)第四章變壓器其他保護(hù)第五章瓦斯繼電器定義瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理瓦斯保護(hù)的整定瓦斯保護(hù)的原理接線變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析7.3瓦斯保護(hù)的優(yōu)、缺點(diǎn)瓦斯保護(hù)定義油浸式變壓器是利用變壓器油作為絕緣和冷卻介質(zhì)的，當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，由于短路電流和電弧的作用，故障點(diǎn)附近的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生大量氣體，同時(shí)由于氣體的上升和壓力的增大會(huì)引起油流的變化。這些大量氣體形成氣流并與油流混合沖向油枕的上部。故障愈嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，油流速度越快。利用這個(gè)特點(diǎn)構(gòu)成的保護(hù)，叫做瓦斯保護(hù)（氣體保護(hù)）。保護(hù)變壓器油箱內(nèi)部的各種故障；容量大于800kVA的油浸式變壓器裝設(shè)；輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)；重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘。瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器內(nèi)部故障最有效、最靈敏的保護(hù)裝置（瓦斯保護(hù)是變壓器鐵芯燒損的唯一保護(hù)）。瓦斯保護(hù)只反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)的故障，不能反應(yīng)油箱外套管與引出線上的故障。它不能單獨(dú)作為變壓器的主保護(hù)，通常它與縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)配合共同作為變壓器的主保護(hù)。瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器瓦斯保護(hù)主要由瓦斯繼電器、信號(hào)繼電器、保護(hù)出口繼電器等構(gòu)成。瓦斯繼電器又被稱為氣體繼電器，文字符號(hào)為KG。安裝在變壓器油箱和油枕的連接管上。瓦斯繼電器瓦斯繼電器安裝位置示意圖瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器瓦斯繼電器實(shí)物圖瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器武漢地鐵1號(hào)線江漢路主變電所主變的瓦斯繼電器瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器瓦斯繼電器瓦斯繼電器定義瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理瓦斯保護(hù)的整定瓦斯保護(hù)的原理接線變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析7.3瓦斯保護(hù)的優(yōu)、缺點(diǎn)瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理常用的瓦斯繼電器有兩種：浮子式和擋板式。擋板式瓦斯繼電器是將浮子式的下浮子改為擋板結(jié)構(gòu)。擋板式結(jié)構(gòu)又分為浮筒擋板式和開口杯擋板式兩種形式。目前常用的是QJ系列和FJ系列的瓦斯繼電器。瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理3、瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理1-蓋；2-容器；3-上油杯；4-永久磁鐵；5-上動(dòng)觸點(diǎn)；6-上靜觸點(diǎn)；7-下油杯；8-永久磁鐵；9-下動(dòng)觸點(diǎn)；10-下靜觸點(diǎn)；11-支架；12-下油杯平衡錘；13-下油杯轉(zhuǎn)軸；14-擋板；15-上油杯平衡錘；16-上油杯轉(zhuǎn)軸；17-放氣閥；18-接線盒瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理（1）正常時(shí)，上、下開口杯都浸在油內(nèi)，由于開口杯側(cè)產(chǎn)生的力矩小于平衡錘產(chǎn)生的力矩，因此開口杯處于上升位置，磁力觸點(diǎn)斷開。（2）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，聚集在瓦斯繼電器內(nèi)上部的氣體使油面下降，上開口杯側(cè)的力矩大于平衡錘所產(chǎn)生的力矩，因此上開口杯繞支點(diǎn)順時(shí)針方向偏轉(zhuǎn)，帶動(dòng)永久磁鐵使磁力觸點(diǎn)接通，接通信號(hào)回路，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作”。（3）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，在油箱內(nèi)形成的油流沖擊進(jìn)油口擋板而帶動(dòng)下口杯偏轉(zhuǎn)，永久磁鐵隨著偏轉(zhuǎn)，使磁力觸點(diǎn)接通而引起變壓器各側(cè)斷路器跳閘，這稱之為“重瓦斯動(dòng)作”。（4）當(dāng)變壓器嚴(yán)重漏油而使油面顯著降低時(shí)，也可使下開口杯動(dòng)作于斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理瓦斯繼電器定義瓦斯保護(hù)瓦斯繼電器的結(jié)構(gòu)原理瓦斯保護(hù)的整定瓦斯保護(hù)的原理接線變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析7.3瓦斯保護(hù)的優(yōu)、缺點(diǎn)瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的原理接線輕瓦斯觸點(diǎn)重瓦斯觸點(diǎn)（a）歸總式原理圖

（b）展開式原理圖瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的原理接線（1）輕瓦斯動(dòng)作時(shí)，上觸點(diǎn)KG1閉合，接通1KS，發(fā)出輕瓦斯信號(hào)。重瓦斯動(dòng)作時(shí)，下觸點(diǎn)KG2閉合，由2KS發(fā)出重瓦斯信號(hào)，并通過KM繼電器接通1YR、2YR跳閘線圈，使變壓器兩側(cè)的斷路器跳閘。KM繼電器通過其常開觸點(diǎn)以及按鈕SB使其電流線圈自保持。（2）由于重瓦斯保護(hù)是按油流的流速大小動(dòng)作的，而油流的流速在故障中往往是不穩(wěn)定的，考慮到瓦斯繼電器的下觸點(diǎn)在不穩(wěn)定的油流的沖擊下可能會(huì)發(fā)生抖動(dòng)或短時(shí)閉合的情況，所以重瓦斯動(dòng)作后必須有自保持回路，以保證有足夠的時(shí)間使斷路器可靠跳閘。為此，中間繼電器KM采用了具有串聯(lián)自保持電流線圈。跳閘完成后，由斷路器的輔助常開觸點(diǎn)將自保持回路切斷。（3）在變壓器加油、換油后及瓦斯繼電器試驗(yàn)時(shí)，為了防止重瓦斯誤動(dòng)作，可利用連接片XB使重瓦斯暫時(shí)改接到信號(hào)位置即可。瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)的整定（1）變壓器內(nèi)部輕微故障或者油有問題時(shí)，變壓器油氣化，少量氣體上升，使得繼電器內(nèi)部油面下降，給出輕瓦斯警報(bào)信號(hào)。輕瓦斯保護(hù)的動(dòng)作值是按氣體的容積來整定的，一般整定的范圍在250～300cm3。氣體容積的調(diào)整是通過改變平衡錘的位置來實(shí)現(xiàn)的。（2）變壓器油箱內(nèi)部嚴(yán)重故障，電弧很大，故障點(diǎn)附近的變壓器油劇烈氣化，壓力升高，造成沖擊油流，當(dāng)瓦斯繼電器安裝導(dǎo)管油流流速達(dá)到0.6～1.5m/s時(shí)，重瓦斯繼電器動(dòng)作，使斷路器跳閘。瓦斯保護(hù)變壓器瓦斯保護(hù)動(dòng)作后的故障分析（1）收集瓦斯繼電器內(nèi)的氣體做色譜分析，如無氣體，應(yīng)檢查二次回路和瓦斯繼電器的接線柱及引線絕緣是否良好