变压器保护原理及试验方法

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1、变压器保护原理及试验方法培训班参加人员：培训日期：2010年3月2日1变压器保护的配置1.1主保护变压器是变电站的电气主设备，其内部故障的主保护方案之一是差动保护。差动保护在发电机和线路上的应用是比较简单的，但作为变压器内部故障的主保护，差动保护有许多特点和困难。第一，由于变压器每相原、副边电流大小和相位不同而产生的不平衡电流；第二，变压器具有两个或更多个电压等级，构成差动保护所用的电流互感器的额定参数各不相同，因此也要产生不平衡电流；第三，在空载变压器突然合闸时，或者变压器外部短路被切除变压器端电压突然恢复时，暂

2、态励磁电流（即励磁涌流）的大小几乎等于短路电流，在这样大的不平衡电流下，要求差动保护不误动是一个相当复杂困难的技术问题。1.2后备保护变压器的后备保护分为两大类，第一类是相间短路后备保护，第二类是接地短路后备保护。相间短路后备保护有过流保护、复压（方向）过流保护、负序过流保护、阻抗保护；接地短路后备保护有零序（方向）过流保护、零序过压保护；另外还有失灵保护、非全相保护等特殊后备保护。1.3非电量保护变压器还配备有非电量保护，具体来说有轻瓦斯、重瓦斯、压力释放、油位异常、油温高报警、油温高跳闸、绕温高报警、绕温高跳闸

3、、冷却器全停等保护，对有载调压变压器还有调压轻瓦斯和调压重瓦斯。瓦斯保护是变压器油箱内故障（特别是铁芯故障）的一种主要保护，无论差动保护或其它内部短路保护如何改进提高性能，都不能代替瓦斯保护。轻瓦斯保护动作只发信，重瓦斯保护动作跳闸。2.1差动保护的原理2.1.1纵差保护的基本原理在变压器保护中所用的差动保护是纵联差动保护，简称纵差保护，保护所用CT装设在被保护元件的两侧。正常运行或外部故障时，负荷电流或故障电流从一个CT的一次极性端流入，从另一个CT的一次极性端流出，差动电流是两个CT的二次电流相减，其值理论上等

4、于0，实际上等于不平衡电流，保护不会动作，如图1所示。而在内部故障时，对两侧都有电源点的变压器，故障电流从两个CT的一次极性端流入，从非极性端流出流向故障点，对只有一侧有电源点的变压器，故障电流从电源点那侧的那个CT的一次极性端流入，从非极性端流出流向故障点，另一侧的CT中无电流，差动电流是两个CT的二次电流相加，其值快速增大，达到差动动作定值后保护动作。如图2所示。在每相并联分支数为2以上的发电机中，可以使用裂相横差保护，保护所用CT装设在被保护元件的同一侧，正常运行或外部故障时，两个CT一次绕组中流过大小和方向

5、完全一样的电流（理论上），差动电流是两个CT的二次电流相减，其值理论上等于0，实际上等于不平衡电流，当内部故障时，两个CT一次绕组中流过的电流不再相等，二次的差流增大保护动作。发电机横差保护与发电机纵差保护相比较，横差保护能保护匝间短路和大负荷时分支绕组开焊等故障。变压器保护不采用横差保护。2.1.2比率制动式差动保护如果不采用比率制动特性，保护动作电流必须按最大外部短路时周期性短路电流所引起的最大不平衡电流来整定，保护动作较慢，可靠性也不高。所谓比率制动特性差动保护简单说就是让差动电流定值随着制动电流的增大而按某

6、一比率相应的提高。使制动电流在不平衡电流较大的外部故障时制动作用明显，防止由于不平衡电流引起的保护误动。而在内部故障时，制动作用最小，保证保护能可靠、灵敏的动作。图3图3中曲线1为差动回路的不平衡电流，它随着短路电流的增大而增大。根据差动回路接线方法的不同，在整定时，通过调整不平衡比例系数使得计算机在实时计算时的Ibp最小。　　曲线2是无制动时差动保护的整定电流，它是按躲过最大不平衡电流Ibpmax来整定的。　　曲线3为变压器差动保护区内短路时的差电流，它随短路电流的增大而线性的增大。　　曲线4为具有制动特性的差动

7、继电器的差动保护特性。　　在无制动时，曲线3与曲线2相交于B点，这时保护的不动作区为OB′，即保护区内短路时的短路电流必须大于OB′所代表的电流值时，保护才能动作。在有制动时，曲线3与曲线4相交于A点，短路电流只要大于OA′所代表的电流值时，差动电流就能达到差动电流定值，保护即能动作。OA′

8、，动作值不随制动电流变化而变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用，通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二次值。即:Izd=Ie/nLH图4图4中斜线的斜率为基波制动斜率，以双绕组变压器为例，当区外故障时短路电流中含有大量非周期分量会产生较大不平衡电流，但此时制动电流Izdo增大，当动作电流Idzo大于启动电流时，制动电流和动作电流