变压器保护

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第六章电力变压器保护主主要内容要内容6.1变压器的故障类型和不正常工作状态6.1变压器的故障类型和不6.2变压器的纵差动保护正常工作状态6.3变压器相间短路的后备保护6.4变压器接地短路的后备保护6.5变压器零序电流差动保护1.变压器的故障2.变压器的不正常运行状态ò油箱内部故障•各相绕组之间的相间短路；ò外部相间短路引起的过电流；•单相绕组部分线匝之间的匝间短路；ò外部接地短路引起的过电流和中性点•单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地过电压；故障。ò负荷超过额定容量引起的过负荷；ò油箱外部故障ò漏油等原因引起的油面降低。•引出线的相间短路；ò过励磁。•绝缘套管闪烁或破坏、引出线通过外壳发生的单相接地短路。1

13.变压器应装设的保护ò外部相间短路的后备保护ò瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故•过电流保护障和油面降低。•低电压起动的过电流保护ò纵差动保护或电流速断保护：防御变压器•复合电压起动的过电流保护绕组、套管及引出线上的故障。•负序电流及单相式低电压起动的过电流保护上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。•阻抗保护ò外部接地短路的后备保护ò过负荷保护•变压器中性点接地运行：零序电流保护ò过励磁保护•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：应增设零序方向元件ò变压器的其他非电量保护•中性点不接地的变压器：零序过电压保护•油温高保护•中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙•冷却器故障保护电流保护和零序电压保护•压力释放保护等一、变压器纵差动保护的基本原理正常运行或外部故障时，应使I&..I1′=I2′n1TA1I&1′KD6.2变压器的纵差动保护nI′I′T1=2I&1′+I&2′nTA1nTA2nTA2.I&2′.I&2nTA2=nTnTA12

2一、变压器纵差动保护的基本原理二、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法纵差动保护的动作判据为1.变压器励磁涌流所产生的不平衡电流;2.三相变压器接线产生的不平衡电流;I≥Irset3.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电式中I=|I&′+I&′|流;r124.由电流互感器变比误差产生的不平衡电流;5.带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。平衡电流二、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法设在t=0时合闸，加在变压器上的电压为：u=Usin(ωt+α)m1.变压器励磁涌流产生的不平衡电流dφ根据：u=则空载合闸时铁心中的磁通为：dt变压器的励磁电流φ=−φcos(ωt+α)+φcosα+φmmrò正常情况下：(0.02~0.05)IN设合闸时电压的初相角α=0ò外部短路时：更小经过0.01秒，铁心中磁通达到最大，为：ò电压突然增加（空载投入变压器或外部故障φ=2φ+φmr切除后电压恢复）时：4~8IN→励磁涌流u、Φ2Φ+ΦΦmsy励磁涌流（%）例1例2例3例4基波100100100100二次谐波36315023ΦΦsy三次谐波76.99.410tIµNIµ.maxIµu四次谐波96.25.4-−Φmiµ五次谐波5---直流66806273θ特点：ò有很大成分的非周期分量；ò有大量的高次谐波，尤以二次谐波为主；ò波形经削去负波后出现间断。t3

3影响涌流特征的因素：ò合闸时电压的初相角α防止励磁涌流影响的方法•对于单相变压器而言，当α=0°时合闸，涌流最严ò采用具有速饱和铁芯的差动继电器重。当α=90°时合闸，将不产生涌流。ò采用间断角原理的差动保护•对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120°，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。ò利用二次谐波制动ò铁芯中剩磁的大小和方向ò利用波形对称原理的差动保护ò变压器铁芯的饱和磁通2.三相变压器接线产生的不平衡电流2.三相变压器接线产生的不平衡电流∆I&ΥI&A1A1onI&ΥI&ΥI&Υ30nI&ΥI&ΥI&ΥΥΥTA1A2B2C2TA1A2B2C2I&A2−I&B2∆I&B1ΥΥΥΥΥΥI&I&I&C1ΥI&A1I&B1I&C1A1B1ΥI&I&B1C1nTI&∆nTC1ΥΥ∆I&∆∆I&I&A23IA2=IA2A230oΥΥI&−I&A2B2I&∆I&∆I&∆I&Υ−I&ΥI&∆I&∆I&∆A1B1C1C2A2∆A1B1C1I&B2nTA2nTn∆∆I&∆nI&∆∆I&∆TA2I&A2I&B2C2TA2A2I&B2C2I&∆=ΥΥA2I&C2I&Υ−I&ΥI&B2nTA13B2C2∆I&C2采用中间变流器进行补偿3.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流I&1I&′1nnnTA2TA2T=n=T或Wnn3I&1′2TA1TA1TSI&2′WbWd很难完全满足！→IunbI&I&′22减小方法ò数字式保护：计算补偿正常运行和外部故障时I′(W+W)=I′W1bd2dò电磁式：采用中间变流器进行补偿I=∆fIunbzak.max4

4计算补偿：用I&1′补偿4.由电流互感器变换误差产生的不平衡电流I&I&nI&nI&I&=I&′+I&′=1+2+T1−T1I′r12理想特性nnnnTA1TA2TA2TA21TAnI&+I&nn2TAT12+−TA1T′=(1)I&1nnTA2TA2Iunbnn令∆n=−(1−TA1T)InTA2I=KK0.1Iunbnpstk.maxI&=I&′+I&′+∆nI&′r121三、具有制动特性的差动继电器5.带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流1.BCH-1型差动继电器的制动特性I(I)op.runbnTA2nTA2nT3≠n或≠T无制动anTA1nTA132K=tgαres1I=∆UI(一般取0.3~0.4)unbk.maxIunb.maxαI(I)reskIk.max2.微机纵差动保护的比率制动特性定值整定：Iset.raò最小动作电流：按躲过变压器在正常运行条ICset.max件下产生的不平衡电流整定。IAset.minBI=K(∆f+∆U+0.1K)Iset.minrelzastNIIIresres.gres.max动作判据Iset.min很小时，取Iset.r≥Iset.min当Ires≤Ires.gIset.min=(0.2~0.5)INIset.r≥Iset.min+K(Ires−Ires.g)当Ires≥Ires.g5

5内部故障时的动作行为ò拐点电流：一般整定在（0.6~1.1）倍变压器的额定电流Iset.r12aIres.g=(0.6~1.1)INIset.maxIò制动特性的斜率set.rabcICIset.minset.maxIset.max−Iset.minIK=AresIres.max−Ires.gIset.minBIres.gIres.maxIIIresres.gres.max灵敏度大为提高ò过电流保护ò低电压起动的过电流保护6.3变压器相间短路的后备保护ò复合电压起动的过电流保护ò负序过电流保护ò阻抗保护一、过电流保护二、低电压启动的过电流保护KrelI=IsetNKrenI=IKL.maxNI=relIn−1setL.maxKreI=KIL.maxssNU=0.7UsetN6

6三、复合电压启动的过电流保护四、三绕组变压器相间短路后备保护的特点1.单侧电源的三绕组变压器t′tI=max(tII′,tIII)+∆t跳开QF2IIQF1tT=tI+∆t跳开QF1、2、3I>k2I>tIII=tIII′+∆tQF2QF3动作后只跳开QF3IIIIItII′tIII′k1U=(0.06~0.12)U2.setN四、三绕组变压器相间短路后备保护的特点2.多侧电源的三绕组变压器t=t′+∆tIIt′带方向跳开QF1IIQF1t=max(t,t,t)I>→TIIIIII6.4变压器接地短路的后备保护跳开QF1、2、3k2I>tIII=tIII′+∆tI>→QF2QF3IIIIItII′tIII′k1tII=tII′+∆t方向指向母线II一、变电所单台变压器的零序电流保护二、自耦变压器零序电流保护的特点I&10I&20I&I&30g03I&0I&g0I&20I&10I&3I&g0Ig0I&I&20I10Ilx.setI=Kt=0.5~1st=t+0.5ssetrel121KbIII自耦变压器中性线上零序电流的大小和方向都IIIlx.setIset=Krelt3=t3′+0.5st4=t3+0.5s是不确定的，不能用于零序电流保护Kb7

7三、多台变压器并联运行时的接地后备保护IdId应在高中压侧加装方向元件以保证选择性1.全绝缘变压器的接地保护2.分级绝缘变压器的接地保护U=1.8Ut=0.3~0.5ssetN3I&z03I&g06.5变压器零序电流差动保护3I&03I&−3I&−3I&g0z00I=r0n8

8整定原则：1.躲过外部单相接地故障时的不平衡电流2.躲过励磁涌流情况下和外部相间短路时的不平衡电流在变压器内部单相接地故障时灵敏度比较高9