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1、第四章 电力变压器的继电保护,第一节 常见故障类型、不正常工作状态与保护方式第二节 变压器短路电流分布与电流保护的接线方式 第三节 变压器的差动保护第四节 变压器的电流保护装置第五节 变压器的非电量保护,第一节 常见故障类型、不正常工作状态与保护配置,常见故障类型不正常工作状态相应的保护配置,故障类型,内部故障：指油箱内的短路故障 变压器绕组的相间短路 包括 变压器绕组的匝间短路 中性点接地侧的单相接地短路外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路,不正常工作状态,外部短路引起的过电流油箱漏油造成油面降低外部接地短路引起中性点过电压过负荷绕组过电压频率降低引起的过励磁油温过高等
2、,保护方式,瓦斯保护（气体保护）纵联差动保护电流速断保护定时限过电流保护过负荷保护单相接地保护：零序电流保护过励磁保护,主 保 护,选其一,轻瓦斯：动作于信号重瓦斯：动作于跳闸,后备保护：,辅助保护,第二节 变压器短路电流分布与电流保护的接线方式,Y/Y0接线的变压器短路电流分布 Y/接线的变压器短路电流分布 接线方式分析,图4-1 Y/Y0接线的变压器二次侧单相短路时电流分析（a）电流分布 （b）向量图,图4-2 Y/-11接线的变压器二次侧两相短路时电流分析（a）电流分布 （b）向量图,接线方式分析,（1）变压器的保护采用两相两继电器的接线方式时，可以反应各种短路形式，但灵敏度较低，仅为三
3、相三继电器的接线方式的一半。同时可看出，如采用两相三继电器接线，灵敏度与三相三继电器的接线方式相同；（2）变压器的保护采用两相一继电器的接线方式时，上述两种故障情况均无法反应。结论：变压器的电流保护一般要求采用三相三继电器接线方式，小型变压器采用两相三继电器接线方式。,纵联差动保护的工作原理不平衡电流产生原因及抑制措施变压器纵差动保护的整定计算原则BCH-2型继电器构成的差动保护,第三节 变压器的差动保护,纵联差动保护的工作原理,变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速动作的保护装置。保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。,单相原理接线的纵差动保护，两侧电流互感器变比的
4、选择原则是,变压器差动保护的单相原理接线图,不平衡电流产生原因及抑制措施,（1）由于变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流,Y/-11接线的变压器原副边相位相差30，因此必须补偿回来。补偿方法为：,注意：三角形侧的互感器变比要增大到 倍。,（2）由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流,CT的变比是标准化的，很难完全满足计算变比，势必出现不平衡电流。 可以在电流互感器二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡，或利用具有速饱和变流器的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿，消除不平衡电流。,但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流整定时躲过。,（3）各侧
5、电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流,当变压器两侧电流互感器的型号和特性不同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其特性也不会完全相同)。 因此尽可能选择同型号或相近型号的电流互感器，并在动作电流整定时躲过。,（4）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流,变压器在运行时，往往采用改变分接头位置(即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流。 通过提高保护动作电流躲过。,（5）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流,在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流)。励磁涌流有如下特点： 含有很
6、大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。 含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。 波形之间出现间断角。,减小励磁涌流影响的方法如下：采用具有速饱和铁心的差动继电器。 利用BCH-2型差动继电器来实现。采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。,变压器纵差动保护的整定计算原则,1纵差动保护起动电流的整定原则(1)在正常运行情况下，为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流ILmax。当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流IT，引入可靠系数 Krel(一般采用1.3)，则保护装置的起动电流为I
7、op1=Krel ILmax,（2）躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流，保护装置的起动电流应为Iop1=Krel IunbmaxKrel可靠系数，取1.3；Iunbmax保护外部短路时的最大不平衡电流。（3）躲开励磁涌流 当采用具有速饱和铁心的差动继电器时，保护装置的起动电流为Iop1=Krel ITNKrel可靠系数，取1.3；ITN变压器的额定电流。 以上三者取最大的数值作为起动电流。,2纵差动保护灵敏系数的校验,Ikminr应采用保护范围内部故障时，流过继电器的最小短路电流。即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路时的最小短路电流。,BCH-2差动继电器的结构原理
8、,B柱面积是A、C柱面积的两倍。,通常将WbII接于连接臂电流小的一侧。,磁势抵消，消除不平衡电流,例题BCH-2型继电器构成的差动整定计算保护,作业：4-7（p77）,第四节 变压器的电流保护装置,一、过电流保护补充：低电压启动的过电流保护补充：复合电压启动的过电流保护二、电流速断保护三、变压器的零序电流保护四、变压器的过负荷保护,一、过电流保护,为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可作下级线路的远后备保护。,动作电流：躲过变压器的最大负荷电流,可靠系数 ，DL取
9、1.21.3， 返回系数 ，DL取0.85。,1动作电流整定,2动作时限整定,时限阶梯原则,3灵敏度校验,（1）作为本级变压器的近后备保护时：（2）作为相邻元件的远后备保护时： 保护范围末端最小两相短路电流值。 如不满足要求，则改用低电压起动的过电流保护或复合电压起动的过电流保护。,4接线 同线路的定时限过电流保护。,补充：低电压起动的过流保护,只当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经过预定的延时后，起动出口中间继电器动作于跳闸。,动作电流整定,低电压元件的作用是保证在上述一台变压器突然切除或电动机自起动时不动作，因而电流元件的整定值就可以不再考虑可能出现的最大负荷电流，而是按
10、大于变压器的额定电流整定,动作电压整定,低电压元件的起动值应小于在正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压，同时外部故障切除后，电动机自起动的过程中，它必须返回。根据运行经验，通常采用Uop=0.7UTNUTN变压器的额定电压。,灵敏系数校验,电流元件的灵敏系数按下式校验电压元件的灵敏系数按下式校验,Ukmax最大运行方式下，灵敏系数校验点短路时，保 护安装处的最大电压。,补充：复合电压起动的过电流保护,整定计算,动作电流：低电压继电器动作电压：负序电压继电器动作电压：,对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护。它与瓦斯保护互相配合，保护变压器内部和电源侧套管及引出线上全部故障。,二
11、、电流速断保护,1动作电流整定,（1）躲过变压器负荷侧母线上短路时流过保护的最大短路电流,Krel 可靠系数 ，一般DL取1.31.4，GL取1.51.6 。,1动作电流整定,（2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流,以上两个条件取较大者，作为动作电流。,2灵敏度校验,如不满足要求，则改用差动保护。,保护安装处最小两相短路电流值。,3评价,优点：简单，动作迅速； 缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。,三、变压器的零序电流保护,Y/Y0接线的变压器二次侧单相短路时，若过电流的灵敏度不满足要求时，可在变压器二次侧零线上装设零序电流保护。,1动作电流整定,根据变压器运
12、行规程要求，变压器二次侧单相不平衡负荷不得超过额定容量的25%，因此，变压器零序保护的动作电流应按下式整定：,Krel 可靠系数 ，取1.2 。,2动作时限整定,单相接地保护的动作时限应比下级分支线保护设备最长的时限大一个时限阶段，通常整定为0.50.7s。,3灵敏度校验,变压器二次侧干线末端的最小单相接地短路电流。,四、变压器的过负荷保护,过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一相，延时动作于预告信号对双绕组升压变，装于低压侧；对双绕组降压变，装于高压侧。对一侧无电源的三绕组升压变压器应装于发电机电压侧和无电源侧。对三侧有电源的绕组升压变压器，二侧均应装设。对仅一侧有电源的三绕组降压变压器，若
13、三侧绕组容量相等，只装于电源侧：若三侧绕组的容量不等，则装于电源侧及绕组容量较小侧。对两侧都有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设备侧的过负荷保护。,1动作电流整定,2动作时限整定： 比后备保护大t以上，且躲过电动机的自启动时间，一般取1015 秒。,可靠系数 ，取1.05， 返回系数 ，取0.85。,第五节 变压器的非电量保护,一、瓦斯保护二、温度保护三、压力释放保护,一、变压器的瓦斯保护,瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。瓦斯保护只能反应变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则无法反应。不能单独作为变压器的主保护，可与纵差动保护相
14、互配合。,动画,瓦斯保护的接线,图4-10 变压器瓦斯保护的接线示意图,二、变压器的温度保护,对油变压器，一般设置有油温检测装置，如油温超过设置的整定值，则发油温过高报警信号。对干式变压器，由于无法设置瓦斯保护，温度保护是干式变压器的主保护之一，一般在干式变压器的三相绕组处预埋温度检测装置，三相绕组的温度数据信号实时显示在变压器柜的面板上，同时设定温度报警装置和温度保护跳闸装置。,三、变压器的压力释放保护,随着变压器生产与运行技术的发展，1000kVA及以下的油变压器变为全封闭，免维护的型号。因此，没有了油枕部件，这样就无法设置瓦斯保护。当变压器内部故障时，变压器内部油温迅速升高，体积急剧膨胀，为了防止变压器爆炸事故，在变压器上盖上设置压力释放阀和压力释放保护，在冲破压力释放阀的同时，压力释放保护跳开变压器两侧的断路器。,
