变压器保护配置及运行规定详细讲解课件.ppt

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1、,变压器保护配置及运行规定,2018年1月,(一)变压器保护的基本要求(二)变压器保护配置(三)变压器保护运行规定,1.在变压器发生故障时能将其与所有电源断开。2.在母线或其他与变压器相连的元件发生故障而故障元件本身断路器未能断开的情况下，能使变压器与故障部分分开。3.当变压器过负荷、油面降低、油温过高时，能发出报警信号。,(一)变压器保护的基本要求,(一)变压器保护的基本要求(二)变压器保护配置(三)变压器保护运行规定,根据保护装置作用的不同，可分为主保护、后备保护、辅助保护。电力系统的每一个元件都应装设主保护、后备保护，必要时可增设辅助保护。还有一种异常运行保护。,(二) 变压器保护配置,

2、变压器的主保护,主保护：是指为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择性的切除被保护设备和线路故障的保护。如差动保护、瓦斯保护、电流速断保护等。,(二) 变压器保护配置,变压器后备保护,后备保护：是指主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护。如零序电压、零序电流、复合电压闭锁电流保护等。后备保护可分为远后备保护和近后备保护两种。1）远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护；2）近后备保护：则用双重化配置方式加强元件本身的保护，使之在区内故障时，减少保护拒绝动作的可能。同时装设开关失灵保护，以便当开关拒绝跳闸时起动它来切开同一变电所母线的高压开关，或遥

3、切对侧开关。,(二) 变压器保护配置,变压器异常运行保护,异常运行保护：是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。变压器的异常运行保护主要有轻瓦斯保护、过励磁保护、变压器中性点间隙保护、温度、油位保护及冷却器全停保护等。,(二) 变压器保护配置,防止油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。防止变压器绕组和引出线多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的（纵联）差动保护或电流速断保护。防止变压器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备的过流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序过流保护）。防止大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。防止

4、变压器对称过负荷的过负荷保护。防止变压器过励磁的过励磁保护。其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高、冷却系统故障）,(二) 变压器保护配置,瓦 斯 保 护,瓦斯保护分为轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸） 适用范围：800kVA及以上的电力变压器；带负荷调压的油浸式变压器的调压装置。针对：油箱内的各种故障及油面降低。整定：重瓦斯流速一般整定为0.61m/s，强迫油循环的变压器整定为1.11.4m/s，轻瓦斯的动作容积整定范围为200300毫升范围内。优点：油箱内部所有故障，灵敏性高。缺点：不能反应油箱外部的故障。,本体瓦斯保护,有载瓦斯保护,(二) 变压器保护配置,差 动 保 护,针对：绕组、套管及

5、引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。保护范围：变压器各侧差动CT之间。特点：瞬时动作切除故障适用范围：对容量较大的变压器，如并列运行的6300kVA及以上、单独运行的10000kVA及以上的变压器，要设置差动保护装置。,(二) 变压器保护配置,内部短路,变压器的差动保护的原理,(二) 变压器保护配置,内部短路,变压器的差动保护的原理,(二) 变压器保护配置,外部短路,原理：比较两侧电流的大小及相位。,(二) 变压器保护配置,内部短路拒动,极性接错时：,保护范围：两侧电流互感器之间。 注意：二次回路的接线极性必须正确。,(二) 变压器保护配置,外部短路,

6、极性接错时：,误动,(二) 变压器保护配置,不平衡电流的概念：,正常运行或外部短路时， IJ = I/2 I/2 = Ibp不平衡电流过大的影响：降低保护的灵敏度，或使保护误动。,(二) 变压器保护配置,消除方法：,采用具有速饱和铁心的差动继电器,利用间断角原理制动,利用二次谐波制动,利用励磁涌流中的非周期分量助磁使铁心饱和，自动增大差动保护的动作电流，以躲开励磁涌流的影响。,是根据鉴别波形间断角原理构成的。它利用励磁涌流的波形有较大的间断角，而短路电流的波形是连续这一点进行工作的,根据二次谐波制动原理构成的。它利用励磁涌流中含有大量二次谐波分量作为制动量这一点进行工作的,(二) 变压器保护配

7、置,主保护保护范围瓦斯保护：主变本体；差动保护：三侧CT所包围的部分；差动保护范围分三种情况： 第一种情况：取开关CT； 第二种情况：取套管CT； 第三种情况：取旁路CT。,(二) 变压器保护配置,第一种情况：不包括旁路母线；检查的设备有变压器本体、三侧的避雷器、电压互感器、各设备的接线端头、出线瓷套管等。,主变差动保护范围示意图（取开关CT）,(二) 变压器保护配置,第二种情况：检查的设备有变压器本体、中低压侧的避雷器、中低压侧设备的接线端头、出线瓷套管,主变差动保护范围示意图(取套管CT),(二) 变压器保护配置,第三种情况：检查的设备有变压器本体、三侧的避雷器、各设备的接线端头、出线瓷套

8、管 检查旁路母线及旁路刀闸 不检查主变3刀闸,主变差动保护范围 (取旁路开关CT),(二) 变压器保护配置,分侧差动保护 分侧差动保护是将 变压器的各侧绕组作 为被保护对象，在各 绕组的两端设置CT而 实现的保护。,变压器分侧差动原理接线图,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,分侧差动保护用来提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，接线简单可靠，对相间和单相短路灵敏度高，但对匝间短路无保护作用。,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,1）分侧差动保护的电流取自主 变高中压侧的开关电流以及 公共绕组电流。 2）其保护范围为高、中压侧绕 组以及引线上的接地和相间 故障，但不保护绕组的

9、匝间 故障。 3）由于不依靠磁路因此上不必 考虑励磁涌流的影响。,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,分相差动保护 分相差动保护是以某一相绕组为保护对象的差动保护。用以快速切除变压器绕组，套管以及高中压侧引出线上（相间、接地）故障。适用于单相式变压器。,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,（1）分相差动保护的电流取自 主变高中压侧的开关电流和 低压侧绕组电流。 （2）保护范围包括除低压侧引 线以外的所有故障。 （3）由于不用校正相位，可以 在最大程度上保留了励磁涌 流的特征。,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,小区差动保护 由于分相差动对低压侧引线部分无保护范围，因此引入小区差动

10、作为分相差动的补充。 1）小区差动保护的电流取自主 变低压开关电流以及低压侧 绕组电流。 2）作为分相差动的补充，其保 护范围为低压侧引出线上的 故障。 3）由于不经过磁变换，因此不 必考虑励磁涌流的影响。但 由于电流的差异，绕组侧必 须进行相位校正。,变压器的主保护,(二) 变压器保护配置,零序差动保护 零序差动保护由高压侧、中压侧和公共绕组的零序电流构成。主要用于大容量超高压三绕组自耦变压器Y侧内部接地故障。 保护范围：高、中压侧开关CT（包括CT）至主变中性点CT部分。 动作特性：瞬时跳三侧开关 (0 S动作) 特 点：不受励磁涌流、过励磁及带负荷调压的影响，对单相接地故障灵敏度高。,自

11、耦变压器零序差动保护,(二) 变压器保护配置,自耦变压器零序差动保护,(二) 变压器保护配置,各种差动保护范围展示,(二) 变压器保护配置,电流速断保护,针对：绕组、套管及引出线上的相间短路，在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。保护范围：电流速断保护装设在变压器的电源侧，由瞬动的电流继电器构成。 特点：瞬时动作切除故障适用范围：对于200010000kVA及以下较小容量的变压器，如灵敏系数满足要求时，采用电流速断保护。,(二) 变压器保护配置,差动保护可以代替瓦斯保护吗？,差动保护是为了保证变压器的安全可靠的运行，即当变压器本身发生电气方面的故障(如层间、匝间短路)时尽快

12、地将其退出运行，从而减少事故情况下变压器损坏的程度。 与瓦斯保护相同之处是这两种保护动作都比较灵敏、迅速，都是保护变压器本身的主要保护。 与瓦斯保护不同之处在于:瓦斯保护主要是反映变压器内部过热引起油气分离的故障，属非电量保护；而差动保护则是反映变压器内部(差动保护范围内)电气方面的故障。属电量保护。综上所述，两者虽有同也有异，因此是不能互相替代的,(二) 变压器保护配置,变压器后备保护,变压器后备保护主要包括相间短路后备保护、接地短路后备保护、阻抗保护 。 后备保护的作用：防止外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备，以及在可能条件下作为变压器内部故障时主保护的

13、后备。,(二) 变压器保护配置,后备保护：主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。后备保护分为远后备和近后备两种。 远后备保护：当主保护或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。 近后备保护：当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现的后备保护。 后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、过负荷保护等。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,1、过励磁保护（1）变压器励磁涌流与电压和频率的关系： I=U/X 其中：感抗=23.142频率电感，也就是X=6.284fL I=U/6.284fL结论：I与电压成正比，与频率成反比。,变压

14、器的后备保护,(二) 变压器保护配置,（2）变压器在运行过程中由于电压升高或者频率降低将会使变压器工作在过励磁状态，此时变压器磁通严重饱和，励磁电流急剧增加并且发生畸变，产生高次谐波，从而使内部损耗增大，铁芯温度升高，对绝缘造成破坏。另外由于铁芯饱和之后，漏磁通增大，在主变中产生涡流，引起局部过热，严重时可使得铁芯变形，损害介质。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,（3）现代大型电力变压器，额定运行时的磁场强度一般在1.7-1.8T，而饱和时的磁场强度一般在1.9-2.0T，两者已经很接近，所以当电压频率比增加时将产生过激磁，导致励磁电流增大，从而影响变压器寿命甚至烧毁变压器。一般避免

15、方法: 1）防止电压过高运行（利用补偿设备）。一般电压越高,过励情况越严重,允许运行时间越短。 2）加装过励磁保护。根据变压器特性曲线和不同的允许过励磁倍数发出告警信号或跳闸。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,2、阻抗保护 利用阻抗元件来反应短路故障的保护装置，阻抗元件的阻抗值是接入该元件的电压与电流的比值：UIZ，也就是短路点至保护安装处的阻抗值。 （1）330KV及以上电压等级的变压器，需在高中压侧配置阻抗保护，作为本侧母线故障和主变部分绕组故障的后备保护。阻抗元件采用由具有偏移圆特性的相间、接地阻抗元件组成，其正反方向都有保护范围，正方向指向变压器，反方向则指向系统。指向变压器

16、的阻抗元件其整定范围不应超过对侧母线，指向系统的阻抗元件其整定范围应与线路保护配合整定。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,（2）相间和接地阻抗保护 1）作为本侧母线故障和主变 部分绕组故障的后备保护， 指向变压器的阻抗范围不超 过对侧母线，指向母线的阻 抗作为本侧母线故障的后备 保护。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,2）高压侧设置一段两个时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。中压侧设置一段四时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器，第四时限跳开变压器各侧断路器。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,3、复合电压闭锁过流保

17、护 （1）作为阻抗保护的补充，防止阻抗保护的出现死区进行了以下配置： 高中压侧： 1）配置一段复压闭锁过流保护 2）不带方向，复压元件固定取各侧 3）保护动作后跳开主变各侧开关,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,低压侧： 1）配置一段复压闭锁过流保护 2）不带方向，复压元件固定取本侧 3）保护动作后跳开主变各侧开关 4）一时限跳本侧，2时限跳各侧 5）另设一段过流，固定跳各侧,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,（2）复合电压闭锁过流保护构成 复合电压由相间低电压（反应对称故障）和负序电压（反应不对称故障）元件或门构成，采用负序电压元件可以保证在不对称故障时有很高的灵敏度。在主变

18、各侧发生不对称短路故障时，负序电压的幅值不受星角变化的影响，但负序电压不能反应三相短路，因此采用三个相间低电压元件作为三相短路的复压元件。 1）国网标准化的主变保护高、中压侧复压元件固定取各侧，低压侧复压元件固定取本侧。 2）默认标准版本保护复压选取可由控制字进行投退。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,过电流元件接于各侧电流互感器二次回路中。 配置于变压器的高压侧、中压侧、低压侧。 规定高、中压侧复压方向过流保护中方向元件电压引自本侧。,1、复压（方向）过流保护原理框图,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,复合电压元件由负序电压和低电压部分组成。负序电压反映系统的不对称故障，低

19、电压反映系统的对称故障。 复合电压元件可取本侧、多侧“或”，各侧复合电压元件可通过软、硬压板选择“投入”或“退出”、TV断线可通过软件控制字进行控制“投入”或“退出”。,3、复压闭锁元件逻辑框图,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,5、保护范围,复压方向过流保护作为母线、线路和主变保护相间故障拒动后的后备保护。其保护范围延伸到母线和线路。,、当方向指向母线时，作为本侧母线和引出线的后备保护。,、当方向指向主变时，作为主变主保护和下级相邻元件的后备保护。,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,后备保护的方向：均是指向相邻设备如：复合电压方向过流保护：具体设备：主变套管CT引线、避雷器、

20、PT、3刀闸、主变本侧开关、1刀闸、母线、所有线路的1刀闸、所有线路的开关、所有线路的3刀闸直到出线至第一级铁塔为止。,主变后备保护范围示意图,(二) 变压器保护配置,4、动作过程分析,变压器的后备保护,(二) 变压器保护配置,(一)变压器保护的基本要求(二)变压器保护配置(三)变压器保护运行规定,(三)变压器保护运行规定,1.变压器投入运行前各种保护应按规定投入运行。2.运行中的变压器差动保护与重瓦斯保护不允许同时退出。其中之一退出时，允许变压器短时运行。3.变压器差动保护的运行 (1)未进行向量检查的差动保护，在对主变充电时应投入跳闸。（2)若变压器配有两套及以上差动保护，必要时只允许退出

21、一套。,（3）遇下列情况之一时，差动保护应退出： a 发现差动回路差电压或差电流不合格时； b 装置发异常信号或装置故障时 c 差动保护任何一侧CT回路有工作时； d 变压器开关进行旁代倒闸操作, 可能引起差动保护出现差流时。 e 其它影响保护装置安全运行的情况发生时。,(三)变压器保护运行规定,4、变压器瓦斯保护的运行重瓦斯保护正常投跳闸，遇下列情况之一改投信号：(1）进行注油和滤油时。(2）在变压器油循环回路上进行操作或更换设备，有可能造成保护误动时。(3）进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时。,(三)变压器保护运行规定,(4）除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和

22、进油阀门时。(5）开、闭气体继电器连接管上的阀门时。(6）在气体保护及其二次回路上工作时。(7）其它影响保护装置安全运行的情况发生时。 变压器注油、滤油、充氮（抽真空）、更换硅胶及处理呼吸器时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯保护投入跳闸。,(三)变压器保护运行规定,.变压器后备保护的运行（1）变压器中性点接地运行时，应投入其零序过流保护并可靠退出其间隙零序过流保护；(2) 中性点不接地运行时，应投入其间隙零序过流保护及零序过电压保护，退出其零序过流保护。(3)在检修变压器保护时，对设有联跳回路的变压器后备保护，应解除联跳回路的压板或联线。,(三)变压器保护运行规定,谢 谢 ！,Thank You !,