变压器继电保护2.ppt
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变压器的继电保护变压器的继电保护第一节第一节变压器的故障类型变压器的故障类型不正常运行状态及其保护方式不正常运行状态及其保护方式q变压器是电力系统中十分重要的供电元变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电的可靠性和系统的件，它的故障将对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是十分贵重的元件，因此需要根变压器也是十分贵重的元件，因此需要根据变压器容量和重要程度装设性能良好，据变压器容量和重要程度装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。
工作可靠的继电保护装置。
1.1.变压器内部故障变压器内部故障油箱内故障：
油箱内故障：
绕组的相间绕组的相间短路短路、接地短路、接地短路、匝间短路、铁心烧损等匝间短路、铁心烧损等.油箱外部故障：
油箱外部故障：
套管和引出线上发生相间短套管和引出线上发生相间短路和接地短路路和接地短路油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果油箱内故障油箱内故障油箱外部故障油箱外部故障2.2.变压器不正常运行状态主要包括：
变压器不正常运行状态主要包括：
1）1）由于由于变压器外部相间短路变压器外部相间短路引起的过电流引起的过电流（相间（相间短路短路过电流）过电流）2）2）由于由于变压器外部接地短路变压器外部接地短路引起的过电流和中性点引起的过电流和中性点过电压过电压（接地短路（接地短路过电流、中性点过电压）过电流、中性点过电压）3）3）由于由于负荷超过额定容量负荷超过额定容量引起的过负荷引起的过负荷（过负荷）（过负荷）4）4）由于由于漏油等原因漏油等原因而引起的油面降低而引起的油面降低（油面降低）（油面降低）5）5）在在过电压过电压或或低频率低频率等异常运行方式下，发生变压器等异常运行方式下，发生变压器的过励磁的过励磁（过励磁）（过励磁）变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。
此外，对于中性点不接地运行的星形接过热。
此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。
构件的过热。
变压器不正常运行时，继电保护应根据其变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
3.3.保护方式保护方式1）1）瓦斯保护瓦斯保护q特点：
特点：
动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。
反动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。
反应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。
应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。
q对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。
其它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。
其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。
变压器各电源侧的断路器。
q装设范围：
装设范围：
800kVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器。
及以上的车间内油浸式变压器。
2）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q特点：
特点：
反应变压器油箱内外故障反应变压器油箱内外故障对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电流速断保护。
保护或电流速断保护。
纵差动保护范围：
纵差动保护范围：
63006300kVAkVA以上并列运行的变压器；以上并列运行的变压器；1000010000kVAkVA以上单独运行的变压器；容量为以上单独运行的变压器；容量为63006300kVAkVA以上以上的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。
的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。
电流速断的保护适用：
电流速断的保护适用：
1000010000kVAkVA以下的变压器，且以下的变压器，且其过电流保护的时限大于其过电流保护的时限大于0.50.5ss时。
时。
纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。
电源侧的断路器。
3）3）外部相间短路时，应采用的保护外部相间短路时，应采用的保护q对于外部相间短路引起的变压器过电流，对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：
应采用下列保护：
aa、过电流保护：
过电流保护：
用于降压变压器，保护的整定值考用于降压变压器，保护的整定值考虑在事故状态下可能出现的过负荷电流虑在事故状态下可能出现的过负荷电流bb、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：
护：
用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上求的降压变压器上cc、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：
负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：
用用于大容量升压变压器和系统联络变压器于大容量升压变压器和系统联络变压器dd、阻抗保护：
阻抗保护：
对升压变压器和系统联络变压器当采对升压变压器和系统联络变压器当采用用bb、cc的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保护。
阻抗保护。
4）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aa、中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护bb、自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件方向元件。
5）5）过负荷保护过负荷保护对对400400kVAkVA以上的变压器，当数台并列运行或单独以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。
负荷的情况，装设过负荷保护。
6）6）过励磁保护过励磁保护高压侧电压为高压侧电压为500500kVkV及以上的变压器，对频率降低和及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。
励磁保护。
（在变压器过励磁允许的范围内，保护作（在变压器过励磁允许的范围内，保护作用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）7）7）其它保护其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
第二节变压器纵差动保护第二节变压器纵差动保护q主要是变压器内主要是变压器内部绕组故障、外部部绕组故障、外部套管及引出线故障套管及引出线故障1.1.构成变压器纵差动保护的基本原则构成变压器纵差动保护的基本原则双绕组变压器双绕组变压器-高压侧高压侧低压侧低压侧为变压器两侧为变压器两侧的一次电流的一次电流参考方向均由母线参考方向均由母线指向变压器指向变压器、分别为分别为两侧电流互感两侧电流互感器的变比。
器的变比。
则流入差动继电器则流入差动继电器KDKD的电流为：
的电流为：
因此纵差动保护的因此纵差动保护的动作判据为：
动作判据为：
为相应的电为相应的电流互感器二次电流流互感器二次电流设变压器的变比为设变压器的变比为:
忽略变压器忽略变压器的损耗，正常运行和区的损耗，正常运行和区外故障时有外故障时有:
-高压侧高压侧低压侧低压侧则差动电流可表示为：
则差动电流可表示为：
若选择电流互感器的变比，若选择电流互感器的变比，使之满足使之满足:
则有：
则有：
正常运行和变压器外部故障时，正常运行和变压器外部故障时，差电流为零，保护不会动作；差电流为零，保护不会动作；q由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为确保纵差动保护的正常工作，必须适同，为确保纵差动保护的正常工作，必须适当选取电流互感器的变比，使得在正常运行当选取电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，即应使：
和外部故障时，两个二次电流相等，即应使：
其中其中：
高压侧电流互感器变比高压侧电流互感器变比：
变压器的变比变压器的变比：
低压侧低压侧电流互感器电流互感器变比变比要实现变压器的纵差保护，必要实现变压器的纵差保护，必须适当的选择两侧电流互感器须适当的选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，使其比值等于变压器的变比的变比，即，即q由于变压器常采用由于变压器常采用YY，d11d11的接线方式，因此，的接线方式，因此，其两侧电流的相位差为其两侧电流的相位差为，若两侧电流互感，若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位校正过来。
校正过来。
-变压器星形侧的三个电变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形流互感器接成三角形变压器三角形侧的三个变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形电流互感器接成星形星形侧一次电流星形侧一次电流三角形侧一次电流三角形侧一次电流星形侧二次电流星形侧二次电流三角形侧二次电流三角形侧二次电流星形侧差动星形侧差动臂二次电流臂二次电流要使要使AA相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满足需满足：
由于：
由于：
而而流入三个差动继电器的差动电流为：
流入三个差动继电器的差动电流为：
又由于：
又由于：
即有：
即有：
所以所以按相差动按相差动式式中中、是是流流入入三三个个差差动动继继电电器器的的差差电电流流。
这样就可以消除两侧电流相位不一致的影响。
这样就可以消除两侧电流相位不一致的影响。
由由于于侧侧采采用用了了两两相相电电流流差差，相相当当于于变变压压器器的的变变比比增增加了加了倍，因此电流互感器变比的选择应该满足：
倍，因此电流互感器变比的选择应该满足：
模拟式的差动保护都是采用这种接线方式，对于数模拟式的差动保护都是采用这种接线方式，对于数字式差动保护，也可以将星形侧的三相电流直接接字式差动保护，也可以将星形侧的三相电流直接接入保护装置内，由计算机的软件实现相位调整功能，入保护装置内，由计算机的软件实现相位调整功能，以简化接线。
以简化接线。
三三绕组变压器绕组变压器电力系统中常常采用三绕组变压器。
三绕组变压器的电力系统中常常采用三绕组变压器。
三绕组变压器的纵差动保护原理与双绕组变压器是一样的。
纵差动保护原理与双绕组变压器是一样的。
接入纵差动继电器的差电流为：
接入纵差动继电器的差电流为：
高压侧高压侧中压侧中压侧低压侧低压侧正常运行时由高压侧、中压侧正常运行时由高压侧、中压侧同时向低压侧提供功率同时向低压侧提供功率设变压器的设变压器的13侧和侧和23侧的变比为侧的变比为和和，考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧电流满足考虑
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