變壓器保護-變壓器的主保護（繼電保護運行檢修課件）

變壓器保護變壓器的故障與不正常運行狀態(tài)第一章變壓器保護配置第二章瓦斯保護第三章縱聯(lián)差動保護第四章變壓器其他保護第五章保護范圍變壓器差動保護單相原理接線圖縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護差動保護的定義利用流入變壓器及流出變壓器的電流差原理構成保護變壓器內(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，則將他們二次的同極性端子相連，再將差動繼電器的線圈并入，構成差動保護。其中差動繼電器線圈回路稱為差動回路，而兩側的回路稱為差動保護的兩個臂。縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護保護范圍與動作時限縱差保護的保護范圍為兩側電流互感器所包圍的全部區(qū)域，而在保護范圍外故障時，保護不動作。因此，縱聯(lián)差動保護不需要與相鄰元件的保護在動作時間和動作值上進行配合，是全線快速保護，且具有不反應過負荷與系統(tǒng)振蕩及靈敏度高等優(yōu)點。變壓器縱差保護的構成原理變壓器正常運行或外部故障時，若忽略勵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，縱差保護不應動作。（1）正常運行或外部故障縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護（2）內(nèi)部故障內(nèi)部故障時，只有流進變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流，其縱差保護動作，切除變壓器。縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護根據(jù)環(huán)流法接線，變壓器正常運行或外部故障時，流入差動繼電器的電流等于流出電流。此時，縱差保護不應動作。若TA極性接反會造成什么后果呢？會造成變壓器正常運行或外部故障時，差動保護誤動作?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護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）差動回路兩側電流相量圖Y,d11結線變壓器縱差保護接線圖和相量圖縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護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，因為電流互感器的變比選擇范圍有限。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）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繞組接線方式不同帶來的影響。縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護差動保護電流接線(Y/Δ-11型變壓器)縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護差動保護電流接線(V/V變壓器)縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護為實現(xiàn)對縱差保護裝置的基本要求，在差動保護的構成上應考慮：差動繼電器中電流應為兩側電流互感器二次電流之差，即兩側二次電流應分別流入和流出差動繼電器。流入、流出差動繼電器的兩電流相位應相同。變壓器為Y,d11聯(lián)結時，變壓器兩側電流的相位差為30。為此，變壓器星形接線側的電流互感器接成三角形接線，三角形接線側的電流互感器接成星形接線，進行相位補償。流入、流出差動繼電器的兩電流大小應相等。為此，應正確選用兩電流互感器的變比。變壓器差動保護在正常運行或外部短路時，差動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行及保護范圍外部故障時流入差動回路的電流?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護變壓器縱聯(lián)差動保護的特點：（1）不平衡電流有時很大，如不采取措施克服其影響，將引起差動保護誤動作。（2）為了保證縱聯(lián)差動保護動作的選擇性，其動作電流應按躲開外部短路時出現(xiàn)的最大不平衡電流來整定。不平衡電流越大，繼電器的動作電流也越大。不平衡電流越大，就會降低內(nèi)部短路時保護動作的靈敏度。（3）因此，減小不平衡電流及其對保護的影響，是變壓器縱差保護要解決的主要問題。產(chǎn)生不平衡電流的原因及客服其影響的措施：勵磁涌流實際互感器變比和計算值不同——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。變壓器兩側互感器型式不同——按10%誤差曲線來選擇流互。變壓器調(diào)壓——整定計算時，必須考慮變壓器調(diào)壓引起的誤差。縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下，就可能產(chǎn)生很大的勵磁電流，其數(shù)值可達額定電流的6～8倍。這種暫態(tài)過程中出現(xiàn)的變壓器勵磁電流稱為勵磁涌流。（1）正常時勵磁電流很小，不超過額定電流的3~5%（2）外部故障時電壓較低，勵磁電流更?。?）勵磁涌流出現(xiàn)在變壓器空載投入或者外部故障切除時的電壓恢復瞬間，鐵芯飽和引起勵磁涌流的特點（1）勵磁涌流數(shù)值很大，可以達到6~8倍額定電流。（2）勵磁涌流含有大量的非周期分量，往往使涌流曲線偏于時間軸的一側。（3）勵磁涌流中含有大量高次諧波，其中以二次諧波為主。（4）勵磁涌流的波形有間斷角。（5）開始部分衰減很快?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護克服勵磁涌流影響的措施（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繼電器構成差動保護。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，可大大減少勵磁涌流傳變到差動繼電器。（2）利用二次諧波制動原理構成差動保護。（3）利用鑒別波形間斷角原理構成差動保護。縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護問題：差動保護能反應變壓器油箱內(nèi)部故障和外部故障，但為什么變壓器差動保護不能代替瓦斯保護？解答：瓦斯保護能反應變壓器油箱內(nèi)的任何故障，如鐵芯過熱燒傷、油面降低等，但差動保護對此無反應。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)短路電流很大會造成局部繞組嚴重過熱產(chǎn)生強烈的油流向油枕沖擊，但表現(xiàn)在相電流上其量值卻不大，因此差動保護沒有反應，而瓦斯保護對此卻能靈敏地加以反應，這就是差動保護不能代替瓦斯保護原因?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護差動速斷保護當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，不再進行制動條件的判別，而是直接發(fā)出作用于保護出口的跳閘脈沖，快速地跳開變壓器兩側斷路器。在差動電流速斷保護投入的前提下，只要三相中有一相差動電流大于差動電流速斷保護的動作電流值，差動保護就輸出動作信號，并將變壓器兩側的斷路器跳閘?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護比率差動保護電流互感器傳變產(chǎn)生的不平衡電流與變壓器的穿越電流有關。外部故障時，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的不平衡電流來整定動作電流，將會使差動保護的靈敏度降低。因此采用比率差動保護原理，即引入一個能夠反映變壓器穿越電流大小的制動電流，動作電流的大小可以根據(jù)制動電流的大小自動調(diào)整，其中比率是指差動電流與制動電流之比。這樣既能保證在變壓器外部故障時差動保護動作的可靠性，又能保證在內(nèi)部故障時動作的靈敏性?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護三段式比率差動保護的動作特性由三個區(qū)域組成：差動速斷動作區(qū)、比率差動動作區(qū)和制動區(qū)?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護在制動區(qū)內(nèi)，變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復時，會產(chǎn)生勵磁涌流。為避免差動保護誤動作，增加二次諧波閉鎖功能，當差動電流的二次諧波電流大于一定值時，將保護可靠閉鎖。在比率差動保護投入的前提下，只要三相中有一相差動電流在動作區(qū)，且二次諧波制動信號無輸出的情況下，差動保護就輸出動作信號，并將變壓器兩側斷路器跳閘?？v聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護

變壓器保護變壓器的故障與不正常運行狀態(tài)第一章變壓器保護配置第二章瓦斯保護第三章縱聯(lián)差動保護第四章變壓器其他保護第五章瓦斯繼電器定義瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理瓦斯保護的整定瓦斯保護的原理接線變壓器瓦斯保護動作后的故障分析7.3瓦斯保護的優(yōu)、缺點瓦斯保護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，當變壓器內(nèi)部故障時，由于短路電流和電弧的作用，故障點附近的絕緣物和變壓器油分解而產(chǎn)生大量氣體，同時由于氣體的上升和壓力的增大會引起油流的變化。這些大量氣體形成氣流并與油流混合沖向油枕的上部。故障愈嚴重，產(chǎn)生氣體越多，油流速度越快。利用這個特點構成的保護，叫做瓦斯保護（氣體保護）。保護變壓器油箱內(nèi)部的各種故障；容量大于800kVA的油浸式變壓器裝設；輕瓦斯保護動作于信號；重瓦斯保護動作于跳閘。瓦斯保護是反應變壓器內(nèi)部故障最有效、最靈敏的保護裝置（瓦斯保護是變壓器鐵芯燒損的唯一保護）。瓦斯保護只反應變壓器油箱內(nèi)的故障，不能反應油箱外套管與引出線上的故障。它不能單獨作為變壓器的主保護，通常它與縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護配合共同作為變壓器的主保護。瓦斯保護瓦斯繼電器瓦斯保護主要由瓦斯繼電器、信號繼電器、保護出口繼電器等構成。瓦斯繼電器又被稱為氣體繼電器，文字符號為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瓦斯繼電器瓦斯繼電器實物圖瓦斯保護瓦斯繼電器武漢地鐵1號線江漢路主變電所主變的瓦斯繼電器瓦斯保護瓦斯繼電器瓦斯繼電器瓦斯繼電器定義瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理瓦斯保護的整定瓦斯保護的原理接線變壓器瓦斯保護動作后的故障分析7.3瓦斯保護的優(yōu)、缺點瓦斯保護瓦斯繼電器的結構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構。擋板式結構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。瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理3、瓦斯繼電器的結構原理1-蓋；2-容器；3-上油杯；4-永久磁鐵；5-上動觸點；6-上靜觸點；7-下油杯；8-永久磁鐵；9-下動觸點；10-下靜觸點；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-接線盒瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理（1）正常時，上、下開口杯都浸在油內(nèi)，由于開口杯側產(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，磁力觸點斷開。（2）當變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時，聚集在瓦斯繼電器內(nèi)上部的氣體使油面下降，上開口杯側的力矩大于平衡錘所產(chǎn)生的力矩，因此上開口杯繞支點順時針方向偏轉(zhuǎn)，帶動永久磁鐵使磁力觸點接通，接通信號回路，這稱之為“輕瓦斯動作”。（3）當變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障時，在油箱內(nèi)形成的油流沖擊進油口擋板而帶動下口杯偏轉(zhuǎn)，永久磁鐵隨著偏轉(zhuǎn)，使磁力觸點接通而引起變壓器各側斷路器跳閘，這稱之為“重瓦斯動作”。（4）當變壓器嚴重漏油而使油面顯著降低時，也可使下開口杯動作于斷路器跳閘。瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理瓦斯繼電器定義瓦斯保護瓦斯繼電器的結構原理瓦斯保護的整定瓦斯保護的原理接線變壓器瓦斯保護動作后的故障分析7.3瓦斯保護的優(yōu)、缺點瓦斯保護瓦斯保護的原理接線輕瓦斯觸點重瓦斯觸點（a）歸總式原理圖

（b）展開式原理圖瓦斯保護瓦斯保護的原理接線（1）輕瓦斯動作時，上觸點KG1閉合，接通1KS，發(fā)出輕瓦斯信號。重瓦斯動作時，下觸點KG2閉合，由2KS發(fā)出重瓦斯信號，并通過KM繼電器接通1YR、2YR跳閘線圈，使變壓器兩側的斷路器跳閘。KM繼電器通過其常開觸點以及按鈕SB使其電流線圈自保持。（2）由于重瓦斯保護是按油流的流速大小動作的，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在不穩(wěn)定的油流的沖擊下可能會發(fā)生抖動或短時閉合的情況，所以重瓦斯動作后必須有自保持回路，以保證有足夠的時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時，為了防止重瓦斯誤動作，可利用連接片XB使重瓦斯暫時改接到信號位置即可。瓦斯保護瓦斯保護的整定（1）變壓器內(nèi)部輕微故障或者油有問題時，變壓器油氣化，少量氣體上升，使得繼電器內(nèi)部油面下降，給出輕瓦斯警報信號。輕瓦斯保護的動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現(xiàn)的。（2）變壓器油箱內(nèi)部嚴重故障，電弧很大，故障點附近的變壓器油劇烈氣化，壓力升高，造成沖擊油流，當瓦斯繼電器安裝導管油流流速達到0.6～1.5m/s時，重瓦斯繼電器動作，使斷路器跳閘。瓦斯保護變壓器瓦斯保護動作后的故障分析（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