主變保護知識

1、主變保護介紹一、變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)二、 變壓器的縱差動保護三、 變壓器相間短路的后備保護四、 變壓器接地短路的后備保護一、變壓器的故障 油箱內部故障各相繞組之間的相間短路；單相繞組部分線匝之間的匝間短路；單相繞組通過外殼發(fā)生的單相接地故障。 油箱外部故障引出線的相間短路；絕緣套管閃爍或破壞、引出線通過外殼發(fā)生的單相接地短路。二、變壓器的不正常運行狀態(tài) 外部相間短路引起的過電流； 外部接地短路引起的過電流和中性點 過電壓； 負荷超過額定容量引起的過負荷； 漏油等原因引起的油面降低； 過勵磁。三、變壓器應裝設的保護 瓦斯保護：防御變壓器油箱內各種短路故障和油面降低。 縱差動保護或差動

2、電流速斷保護： 防御變壓器繞組、套管及引出線上的故障。 上述保護動作后，均應跳開變壓器各電源側的斷路器。 外部相間短路的后備保護 過電流保護 低電壓起動的過電流保護 復合電壓起動的過電流保護 外部接地短路的后備保護 變壓器中性點接地運行：零序電流保護 中性點不接地的變壓器：零序過電壓保護 中性點經(jīng)過放電間隙接地的變壓器：間隙電流保護和零序電壓保護 過負荷保護 過勵磁保護 變壓器的其他非電量保護 油溫高保護 冷卻器故障保護 壓力釋放保護等縱聯(lián)差動保護 基爾霍夫第一定律（電流）：在集總電路中，任何時刻，對任意 結點,所有流入流出結點的支路電流的代數(shù)和恒等于零。 正常運行或外部故障時，差流為零，保護

3、不動作 差動保護的特點： 速動 不需和其他保護配合 在繞組變壓器的兩側均裝設電流互感器，其二次側按循環(huán)電流法接線，即如果兩側電流互感器的同級性端都朝向母線側，則將同級性端子相連，并在兩接線之間并聯(lián)接入電流繼電器。在繼電器線圈中流過的電流是兩側電流互感器的二次電流只差，也就是說差動繼電器是接在差動回路的。 同極性端：在某一時刻極性同時為正（或同時為負）的一端稱同名端；兩個具有互感的線圈，在某一端通入電流時，兩個線圈產生的磁通方向是相同的，那兩個線頭就叫“同名端”。Y/-11接線兩繞組三相變壓器正常運行時示意圖 11點接線的電流向量圖 變壓器差動保護的不平衡電流不平衡電流變壓器本身無故障時，差流回

4、路中的電流 1. 由變壓器兩側電流不同相位產生的不平衡電流 2. TA計算變比與實際變比不一致產生的不平衡電流 例某Y/d-11變壓器容量為31.5MVA，變比為115/10.5，選擇電流互感器的變比，并計算額定運行條件下的不平衡電流。 以雙繞組降壓變壓器為例分析由計算變比和實際變比不一致產生的不平衡電流。 設高壓側一次電流為 ，TA的變比為nTA1 低壓側一次電流為 ，TA的變比為nTA2對于Y/d-11變壓器： 記為：1I2I 3、變壓器有載調壓產生的不平衡電流 調壓的范圍：U1e(1U)/ U2e 假定Y/d-11雙繞組降壓變壓器計算變比和實際變比一致 由 可得4. 由電流互感器傳變誤差

5、產生的不平衡電流 由于電流互感器勵磁電流的存在，電流互感器存在傳變誤差，電流 互感器的二次電流為： 變壓器差動回路中流過的電流為： 若兩側TA特性完全相同，則上述不平衡電流為零 由于兩側電流互感器不同型號，特性不一致，并計及電流互感器的傳變誤差，由此產生的不平衡電流按下式計算： Kst 為電流互感器的同型系數(shù)（同型時取0.5，不同型時取1） 綜上所述，在穩(wěn)態(tài)情況下，Y/d-11接線的變壓器差動保護中的不平衡電流按下式計算：二、暫態(tài)運行條件下的不平衡電流1. 非周期分量的影響產生的不平衡電流 Knp 非周期分量系數(shù)，取值1.522. 勵磁涌流產生的不平衡電流電力變壓器正常運行時，用于建立磁場的勵

6、磁電流很?。蛔儔浩髟诳蛰d合閘或外部故障切除后恢復供電時，可能產生很大的勵磁電流（稱為勵磁涌流）。變壓器差動保護中不平衡電流的計算 綜合考慮穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)條件下的不平衡電流，不考慮勵磁涌流的影響，變壓器差動保護中的不平衡電流按下式計算： U，一般取調壓范圍的一半 變壓器差動保護如果按躲開勵磁涌流整定勢必會大大降低保護的靈敏度。為此應尋找識別勵磁涌流的方法，在勵磁涌流條件下，保護閉鎖；在故障電流作用下，保護可靠動作。 一般情況下，三相變壓器勵磁涌流有如下特點： 1、 任何情況下空載投入變壓器，至少兩相出現(xiàn)勵磁涌流； 2、勵磁涌流可能為對稱性涌流，也可能為偏于時間軸一側的非對稱 性涌流； 3、 至少有一

7、相勵磁涌流中二次諧波含量較大； 4、間斷角顯著減小等。 三、勵磁涌流的鑒別方法 1. 二次諧波制動原理 理論基礎：與內部短路電流相比，變壓器勵磁涌流中含有大量的二次諧波分量，因此計算出差流中的二次諧波分量，其值較大時則認為是勵磁涌流。 常用判別式：I2 / I1k 其中： I2為二次諧波的幅值，I1 為基波的幅值； k 通常取 0.150.20 左右 變壓器三相勵磁涌流中的二次諧波并非同時達到此定值，故一般采用或門制動的方式，即三相中有一相二次諧波含量超過此定值就閉鎖差動保護。 2. 間斷角原理 間斷角原理是基于勵磁涌流波形有較大的間斷角這一特征來區(qū)分勵磁涌流和故障的。 一般采用的判據(jù)是： 當

8、差流的間斷角大于 65時判為勵磁涌流；間斷角小于 65且波寬大于 140時則判別為非勵磁涌流。3. 波形對稱原理 波形對稱原理是基于故障電流的波形符合對稱性，即當前采樣時刻的采樣值與半周前的采樣值具有相反的符號。而勵磁涌流的波形不符合對稱性，借此，可區(qū)分出故障電流和勵磁涌流。變壓器差動保護的整定計算原則 變壓器縱差動保護動作電流的整定原則：一般按躲過外部短路故障時的最大不平衡電流進行整定。整定式為： 其中：K rel 可靠系數(shù)，取1.3 Ik.max 外部故障時的最大短路電流（折算到TA二次側） 二、變壓器比率制動特性差動保護的整定計算 1. 雙折線比率制動特性的差動保護 變壓器的穿越電流為最

9、大外部故障電流 I k.max時，差動保護的動作電流和制動電流分別為I op.max 、Ires.max （1） 最小動作電流 Iop.0 按躲過變壓器在正常運行條件下產生的不平衡電流整定 現(xiàn)場實際取值為： Iop.0= (0.2 0.5)I N / nTA （2）拐點電流 Ires.0 一般取 I = (0.81) I N / nTA （3）I op.max和 Ires.max 近似 Ik.max 外部故障時的最大短路電流 （4）制動特性斜率K 3. 變壓器差動速斷保護 Id Iop.set 動作判據(jù)：Iop.set 按躲過勵磁涌流整定三、微機型變壓器差動保護的邏輯 一般，完整的微機變壓器差

10、動保護包括三部分：一是差動速斷部分，二是比率制動部分，三是電流互感器斷線判別和差流越限判別部分。 1、差動速斷部分不受二次諧波和CT二次斷線的控制，當差電流大于差動速斷的定值時立即發(fā)出跳閘命令。 2、 比率制動部分同時受二次諧波制動的控制。其中，二次諧波部分是為防止變壓器出現(xiàn)勵磁涌流時誤動。 3、電流互感器斷線是否閉鎖比率制動特性的差動保護，用戶可通過定值單中的控制字選擇。 TA斷線檢測的判據(jù)為： （1）發(fā)生突變后電流減小（而不是增大）； （2）本側三相電流中有一相或兩相無電流，且對側三相電流無變化。滿足以上條件時判為TA 二次回路斷線。 4、差流越限判據(jù)可在正常運行時監(jiān)視各相的差電流，如任一相差電流超過越限門檻值則延時發(fā)出告警信號。 變壓器相間短路的后備保護 過電流保護 構成原理 邏輯圖 2. 整定計算 低電壓起動的過電流保護 構成原理圖邏輯圖 復壓起動的過電流保護 構成原理圖 邏輯圖變壓器接地短路的后備保護 1. 變