继电保护(7.1-7.4).ppt

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第七章电力变压器的继电保护第一节电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式变压器故障变压器故障油箱内：

绕组的相间短路、匝间短路、接地短路以及铁芯的烧损等，有可能导致变压器的爆炸；油箱外：

套管和引出线发生相间和接地短路。

变压器的不正常状态变压器的不正常状态变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；过负荷（运行方式的突变）；漏油引起的油面降低。

过电压或低频时的过励磁直流偏磁导致的励磁饱和变压器保护方式1、瓦斯保护：

瓦斯保护：

针对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，它反应与油箱内所产生的气体和油流而动作。

轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。

2、纵差动保护或电流速断保护纵差动保护或电流速断保护（动作于跳闸）纵差动保护：

大型重要变压器电流速断保护：

中小型变压器，且过电流保护时限大于0.5s时。

3、外部相间短路时应采用的保护（后备）外部相间短路时应采用的保护（后备）对于外部相间短路引起的变压器过电流：

（1）过过电电流流保保护护，一般用于降压变，整定值应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流；

（2）复复合合电电压压起起动动的的过过电电流流保保护护，一般用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器；（3）负负序序电电流流及及单单相相式式低低电电压压起起动动的的过过电电流流保保护护，一般用于63MVA及以上的（4）阻阻抗抗保保护护，对于采用

（2）、（3）的保护不满足灵敏性和选择性要求时。

4、外部接地短路时，应采用的保护外部接地短路时，应采用的保护变压器零序（主变零序）变压器零序（主变零序）：

变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护；对自耦变和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变，当有选择性要求时，应增设零序方向元件。

对于电网中部分变压器中性点接地运行时（一般110kV电网为保证零序等值电路不变化，只一台变压器接地，其他变不接地），为防止中性点接地变压器跳开后，不接地变压器仍带接地故障运行，可装设零序过电压保护、中性点装放电间隙加零序电流保护等。

5、过负荷保护、过负荷保护对并列运行的数台变压器，为防止运行方式突变发生过负荷，应装设过负荷保护，延时动作于信号或自动减负荷。

6、过励磁保护、过励磁保护对于500kV及以上变压器，对于频率降低或电压升高引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。

7、零序差动保护：

零序差动保护：

自耦变或在变压器高、中压侧发生单相接地故障时，纵差动保护灵敏度不够，应装设零序差动保护。

8、非电量保护非电量保护。

9、变压器绝缘监测装置：

变压器绝缘监测装置：

当变压器绕组发生局部放电等轻微故障时，将引起变压器油中溶解气体含量发生变化，通过传感器动态测量这些变化趋势，分析出变压器的运行状况和潜在故障，实现状态检修。

第二节变压器的纵差动保护一、构成变压器纵差动保护的基本原则为保证变压器纵差动保护正确工作，应使各侧在正常和外部故障时二次电流相等，以双绕组变压器为例：

因此，变压器纵差动保护需合适选择两侧电流互感器变比，使其比值等于变压器变比。

由于互感器变比有系列标准，因此纵差保护需要应用硬件或软件进行变比补偿变比补偿。

规定正方向：

母线指规定正方向：

母线指向元件（变压器）向元件（变压器）二、变压器纵差动保护的接线方式变压器常常采用Y，d11的接线方式，因此两侧电流相位差30o，这样在二次电流二次电流相量相减时会形成一个差电流形成一个差电流。

可以将电流互感器采取合适的接线进行相位校正，在微机保护中，也可以用软件把它校正过来。

变压器星形侧：

互感变压器星形侧：

互感器采用三角接器采用三角接变压器三角侧：

互感器变压器三角侧：

互感器采用星形接法采用星形接法三、不平衡电流产生的原因及消除措施1、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流变压器励磁电流只流只流过原边一侧过原边一侧，因此反应到差动回路中引起不平衡电流。

正常时很小，外部故障时因为电压降低，励磁电流就更小。

变压器空载合闸空载合闸时的励磁涌流根据变压器等值电路，变压器空载合闸时相当于电压瞬时加在一电感上，稳态时电流滞后电压90o（即电压最大、电流过零；电压过零、电流最大），因此磁通也滞后电压90o。

（如图a）在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突变，为反抗磁通（电流）由零突然变化到稳态值，因此必产生一个反磁通，其作用抵消外加电压引起的稳态磁通影响，而维持合闸前磁通不变。

对于单相运行的变压器，励磁涌流出现在外加电压瞬时值时接通电路，此时外加电压引起的磁通应为，而由于磁通不能突变，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为，如果不计其衰减，半个周期后（180o），也变成，铁芯中的磁通就达到，加上铁芯的剩余磁通，总磁通将为铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大，而成为励磁涌流励磁涌流。

其最大值可达额定达额定电流的电流的6-8倍倍。

励磁涌流特点励磁涌流特点

（1）包含有很大的非周期分量（直流分量），往往偏于时间轴的一侧；

（2）包含大量高次谐波，以二次谐波为主；（3）波形之间出现间断。

变压器纵差动保护防止励磁涌流的方法1）采用速饱和铁芯的差动继电器（躲过励磁涌流，但影响故障时响应速度）；2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；3）利用二次谐波制动等。

2、由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流通过平衡线圈补偿通过软件校正整定计算时予以考虑3、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流（变压器实际变比不是）4、由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流5、变压器外部短路而产生的不平衡电流变压器纵差动保护的最大不平衡电流10%根据10%误差曲线选择的电流互感器所容许的最大相对误差；电流互感器的同型系数，由于变压器两侧电流互感器型号不同，会产生较大的不平衡电流，所以取为1；电流互感器的非周期分量系数，只考虑稳态不平衡电流时取为1.0，考虑暂态不平衡电流时取1.52.0；当采用速饱和变流器时，由于非周期分量能引起饱和，抑制不平衡输出，可取1.0；有载调压变压器调压所引起的相对误差，如果电流互感器二次电流在变压器额定抽头时处于平衡，则取电压调整范围的一半；由于电流互感器的变比在采取补偿方法以后仍未完全匹配而产生的误差以及微机保护装置本身所固有的误差，一般取0.05；变压器区外故障时的最大短路电流归算到二次侧的数值。

四、比率制动的纵差动保护变压器纵差动保护应满足以下要求：

（1）当变压器内部发生短路性质的故障时应快速动作于跳闸；故障变压器空载投入时，可能伴随较大的励磁涌流，亦应尽快动作；

（2）当出现外部故障伴随很大的穿越电流时，应可靠不动作；（3）正常时无论变压器发生何种形式的励磁涌流和过励磁应可靠不动作。

比率制动特性的纵差动保护，既能在外部短路时具有可靠的制动作用，又能保证在变压器内部短路时具有较高的灵敏度。

1.具有比率特性的纵差动保护为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，一般采用比率制动特性，也称为穿越电流制动特性。

由不平衡电流的讨论可知，流入差动回路的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关。

穿越电流越大，不平衡电流也越大。

利用这个特点，在差动回路引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动电流，使得差动保护的动作电流根据制动电流的大小自动调整自动调整。

1）直线比率制动特性图7-7具有制动特性的差动保护的整定图解比率制动特性的动作方程为：

保护的动作电流是随着制动电流（外部短路时的穿越电流）的不同而改变的，故称为穿越电流制动。

由于这种制动作用与穿越电流的大小成正比，因而使保护动作电流随着制动电流的增大而自动增加，故又称为比率制动。

2）两折线比率制动特性-最小动作电流-拐点电流第三节第三节变压器相间短路和接地短路的后备保护变压器相间短路和接地短路的后备保护一、变压器相间短路的后备保护一、变压器相间短路的后备保护目的：

目的：

（1）反应变压器外部相间故障而引起的变压器绕组过电流；

（2）变压器发生严重内部相间故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备；类型：

类型：

（1）过电流保护

（2）低电压起动的过电流保护（3）复合电压起动的过电流保护（4）负序过电流保护（5）阻抗保护一、变压器相间短路的后备保护一、变压器相间短路的后备保护过电流保护过电流保护：

工作原理与定时限过流保护相同，一般用于降压变压器，按躲开变压器可能出现的最大负荷电流整定。

低电压起动过电流保护：

低电压起动过电流保护：

只有在电流元件和低电压元件同时动作后才能起动整套保护复合电压起动的过电流保护：

复合电压起动的过电流保护：

低电压起动的过电流保护基础上增加了负序电压的判据。

负序电流保护负序电流保护阻抗保护阻抗保护1、复合电压起动的（方向）过电流保护、复合电压起动的（方向）过电流保护图7-12复压方向过流保护逻辑框图1、复合电压起动的（方向）过电流保护、复合电压起动的（方向）过电流保护

（1）复合电压元件1、复合电压起动的（方向）过电流保护、复合电压起动的（方向）过电流保护

（2）过电流元件1、复合电压起动的（方向）过电流保护、复合电压起动的（方向）过电流保护（3）相间功率方向元件常用90接线方式，最大灵敏角可取30或45。

相间方向元件的电压可取本侧或对侧的。

为防止三相短路失去方向性，相间方向元件的电压可由另一侧电压互感器提供，也可以利用微机保护的记忆功能通过记忆方法保存故障前电压信息进行计算。

1、复合电压起动的（方向）过电流保护、复合电压起动的（方向）过电流保护（4）应用大容量的变压器和发电机组，由于额定电流很大，而相邻元件末端两相短路故障时的故障电流可能较小，因而复合电压启动的过电流保护往往不能满足作为相邻元件后备保护时对灵敏度的要求。

在这种情况下，可采用负序过电流保护，以提高不对称故障时的灵敏度。

2、变压器相间短路后备保护的配置原则、变压器相间短路后备保护的配置原则1）作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备作为变压器差动保护、瓦斯保护的后备大容量的变压器和发电机组，由于额定电流很大，而相邻元件末端两相短路故障时的故障电流可能较小，因而复合电压启动的过电流保护往往不能满足作为相邻元件后备保护时对灵敏度的要求。

在这种情况下，可采用负序过电流保护，以提高不对称故障时的灵敏度。

2）变压器各侧母线和线路保护的后备要求只动作跳开本侧的断路器。

由于三绕组变压器在一侧断路器断开后另外两侧还能继续运行，所以在作为相邻元件的后备时，应该有选择地只跳开近故障点一侧的断路器，保证另外两侧继续运行，尽可能地缩小故障影响范围。

图713单侧电源三绕组变压器相间短路后备保护的配置图714多侧电源三绕组变压器相间短路后备保护的配置二、变压器接地短路的后备保护二、变压器接地短路的后备保护1.中性点直接接地变压器的零序电流保护