电力变压器的继电保护原理.docx

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电力变压器的继电保护原理

电力变压器的继电保护原理

1、瓦斯保护的原理接线：

上面的触点表示“轻瓦斯保护”，动作后经延的发出报警信号。

下面的触点表示“重瓦斯保护”，动作后起动变压器保护的总出口继电器，使断路器跳闸。

2、变压器的电流速断保护

变压器的电流速断保护是反应电流增大而瞬时动作的保护。

装于变压器的电源侧，对变压器及其引出线上各种型式的短路进行保护。

为保证选择性，速断保护只能保护变压器的部分，它适用于容量在10MVA以下较小容量的变压器,当过电流保护时限大于0.5s时，可在电源侧装设电流速断保护，其原理接线如下图所示。

1、电流速断保护的整定计算

（1）按躲开变压器负荷侧出口d3短路时的最大短路电流来整定,即

IdZ=KkID·max（7-1）

（2）躲过励磁涌流。

根据实际经验及实验数据，一般取

IdZ=（3～4）Ie·T（7-2）

按上两式条件计算，选择其中较大值作为变压器电流速断保护的起动电流。

 2.灵敏度校验

按变压器原边d2点短路时，流过保护的最小短路电流校验,即

（7—3）

3.变压器电流速断保护评价：

优点：

接线简单，动作迅速。

缺点:

只保护变压器的一部分。

3、带制动特性的差动保护

1．BCH一1型差动继电器

组成：

三柱式铁芯

电磁型电流继电器

差动线圈Wcd，

两个平衡线圈Wph1、Wph2制动线圈Wzh

工作线圈Wgz。

各部分作用：

差动线圈：

通以电流产生磁通φcd，在两个二次工作绕组上感应，的电势相串联，能使电流继电器动作。

铁芯：

两边柱截面小，易于饱和，它的作用相当于一级速饱和变流器。

制动线圈：

通以电流产生的磁通φzh在两边柱形成环路，在两个二次工作绕组上感应的电势反向串联，合成电势为零，不会使电流继电器动作。

它的作用是使两个边柱的铁芯饱和，加大继电器的动作安匝。

安匝制动曲线：

继电器的动作安匝与制动安匝的关系曲线。

当制动安匝磁势较小时，两边柱铁芯没有饱和，继电器的动作安匝不变，仍为60安匝。

当制动安匝加大，铁芯开始饱和，动作安匝开始加大。

随着制动安匝磁势的加大，铁芯饱和程度变大，继电器动作安匝加大，如图曲线1或2。

带有制动线圈的变压器差动保护原理接线如图所示。

以变压器的电源侧为基本侧，负荷侧为非基本侧。

非基本侧接有平衡线圈。

制动线圈接在负荷侧。

当保护范围外部故障时，在制动线圈中流有短路电流，使铁芯饱和，增大了继电器的动作安匝。

外部故障时继电器不动。

内部故障时，若B侧无电源，制动线圈中没有短路电流，不起制动作用。

制动线圈的安装位置如下：

（1）对单侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于负荷侧，外部故障有制动作用，内部故障没有制动作用。

（2）对于单侧电源的三绕组变压器，制动线圈应接于流过变压器最大穿越性短路电流的负荷侧。

（3）对于双侧电源的三绕组变压器，制动线圈一般接于无电源侧。

（4）对于双侧电源的双绕组变压器，制动线圈应接于大电源侧。

当仅有小电源供电时，能保证保护装置的灵敏度。

4、变压器相间短路的过电流保护

简单过电流保护装置的起动电流按躲开变压器可能出现的最大负荷电流进行整定。

具体问题应作如下考虑：

（1）对并列运行的变压器，应考虑切除一台变压器时所出现的过负荷。

当各台变压器的容量相同时，可按下式计算

（2）对降压变压器应考虑电动机的自起动电流。

过电流保护的动作电流为

保护装置的灵敏度校验

过电流保护作为变压器的近后备保护，灵敏系数要求大于1.5，远后备保护的灵敏系数大于1.2。

保护的动作时间比出线的第三段保护动作时限长1个时限阶段。

过电流保护装置应装于变压器的电源侧，采用完全星形接线，其单相原理接线如图所示。

保护动作后，跳开变压器两侧断路器。

5、低电压起动的过流保护

当过电流保护不能满足灵敏度要求时可采用低压起动的过电流保护。

只有电压测量元件和电流测量元件同时动作后才能起动时间继电器，经预定的延时发出跳闸脉冲。

Udz=0.7Ue.T

低电压起动的过电流保护原理接线如图所示。

6、复合电压起动的过电流保护

由负序电压滤过器、过电压继电器及低电压继电器组成复合电压起动回路。

当发生各种不对称短路时，出现负序电压，过压继电器动作其常闭接点断开低电压继电器失电其常闭接点闭合起动中间继电器，低压闭锁开放。

若电流继电器也动作，则起动时间继电器，经预定延时发出跳闸脉冲。

三相短路时：

也会短时出现负序电压。

闭锁开放。

由于低电压继电器返回电压较高。

三相短路后，若母线电压低于低电压继电器的返回电压，则低电压继电器不会返回。

复合电压起动的过电流保护的电流元件和低电压元件的整定同低压闭锁过电流保护。

负序电压继电器的动作电压根据运行经验为

Udz=（0.06～0.12）Ue.T

灵敏度校验与上述两种过电流保护相同。

这种保护方式灵敏度高，接线简单，故应用比较广泛。

7、负序电流保护

采用负序电流保护。

其原理接线如图所示。

它是由反应对称短路的低电压起动的过电流保护和反应不对称短路的负序电流保护组成。

负序电流继电器的一次动作电流按以下条件选择：

（1）躲开变压器正常运行时负序电流滤过器出口的最大不平衡电流。

其值为

Idz=（0.1～0.2）Ie.T

（2）躲开线路一相断线时引起的负序电流。

（3）与相邻元件负序电流保护在灵敏度上相配合。

灵敏度校验

负序电流保护的灵敏度较高，接线也较简单，但整定计算比较复杂，通常用在31.5MVA及以上的升压变压器。

8、变压器的过负荷保护

变压器过负荷电流三相对称，过负荷保护装置只采用一个电流继电器接于一相电流回路中，经过较长的延时后发出信号。

原理接线如图所示。

过负荷保护的整定计算：

过负荷保护的动作电流按躲过变压器的额定电流进行整定：

过负荷保护的延时应比变压器过电流保护时限长一个时限阶段，一般取10s.

例：

对一台容量为40.5MVA三相三绕组降压变压器进行差动保护整定计算。

变压器的接线及各侧的短路电流如下图所示。

电压：

110±2×2.5％kV／38.5±2×2.5％kV／11kV，接线方式为：

Y，d11，d11，变压器的额定电流：

213A／608A／2130A。

图中标出的短路电流均为归算到110kV侧的三相短路电流值。

括号内的数字为最小三相短路电流值。

dl点单相接地时,

＝2．2kA。

（2）差动保护的一次动作电流确定如下:

1）躲励磁涌流及电流互感器的二次断线

Idz·jb=KkIe·T=1.3×213=276（A）

2）躲d3点（外部）短路时的最大不平衡电流

Idz·jb＝KkIbp.max＝Kk（Ibp.TA+Ibp.Δu+Ibp.ph）

=1.3×（0.1+0.05+0.05+0.05）×1350=483.75（A）

从以上计算可知,以躲外部短路最大不平衡电流为计算条件,差动保护的动作电流取为

Idz·jb=438.75（A）

（3）计算差动线圈匝数及实际动作电流为

差动线圈的实际匝数应向小调整,取

Wcd，zd=6（匝）

继电器的实际动作电流为

Idz.j.jb.sj=60/6=10（A）

（4）灵敏度校验.以d2点短路为计算条件,即

下面采用BCH-1型差动继电器,制动线圈放在35KV侧.

（1）

（1） 确定基本侧同BCH-2型继电器,以110KV为基本侧.

（2）

（2） 计算差动保护的起动电流.

1）1）    躲励磁涌流

Idz·jb=KkIe·T=1.5×213=319.5（A）

2）2）    躲d2点（外部）短路时的最大短路电流产生的不平衡电流

Idz·jb＝KkIbp.max＝Kk（Ibp.TA+Ibp.Δu+Ibp.ph）

=1.3×（0.1+0.05+0.05）×965=250（A）

（3）（3） 计算差动线圈匝数及实际动作电流为

差动线圈的实际匝数向小调整,整定匝数取为8匝.实际动作电流

Idz.j.jb.sj=60/8=7.5（A）

（4）（4） 计算非基本侧平衡线圈的匝数.

1）1）   35KV侧平衡线圈匝数的计算

取10KV侧平衡线圈匝数为2匝

（5）（5） 平衡线圈的误差

Δfph.35=（Wph.js-Wph.sj）/（Wph.js+Wcd.zd）

=（1.1-1）/（1.1+8）=0.012<0.05

Δfph.10=（Wph.js-Wph.sj）/（Wph.js+Wcd.zd）

=（2.36-2）/（2.36+8）=0.035<0.05

（6）（6） 计算制动线圈匝数

制动线圈的实际匝数应向上调整,取Wzh.js=3匝.

（7）（7）   灵敏度校验.在校验点（10KV母线）电路时,流过制动线圈的电流为负荷电流,制动安匝为

查BCH-1型继电器最大安匝制动曲线2或计算相应的动作安匝得

（AW）dz=tgθ2（AW）zh=12.15×1.4=17安匝<60安匝