電力變壓器保護精選課件

1、6 電力變壓器保護6.1變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)6.2變壓器縱差動保護6.3變壓器的勵磁涌流及其鑒別方法6.4變壓器相間短路的后備保護6.5變壓器接地短路的后備保護6.6變壓器零序電流差動保護6.7變壓器保護配置原則6.1變壓器故障類型和不正常工作狀態(tài)變壓器是電力系統(tǒng)不可缺少的重要電氣設(shè)備。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運行帶來嚴(yán)重的影響，應(yīng)根據(jù)變壓器容量等級和重要程度，裝設(shè)性能良好、動作可靠的繼電保護裝置。變壓器故障可分為油箱內(nèi)部故障和油箱外部故障。油箱內(nèi)部故障主要包括:變壓器油箱內(nèi)繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵芯的燒損等。變壓器油箱內(nèi)部故障是很危險的，因為故障點的電弧不

2、僅會損壞繞組絕緣與鐵芯，而且會使絕緣物質(zhì)和變壓器油箱中的油劇烈汽化，由此可能引起油箱的爆炸。油箱外部最常見的故障主要是變壓器繞組引出線和套管上發(fā)生的相間短路和接地短路等變壓器的不正常工作狀態(tài)及處理措施變壓器處于不正常運行狀態(tài)時，繼電器應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出警告信號，使運行人員及時發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)的措施，以確保變壓器的安全。負荷長時間超過額定容量引起的過負荷；外部短路引起的過電流；外部接地短路引起的中性點過電壓；油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高；大容量變壓器在過電壓或低頻等異常運行工況下導(dǎo)致變壓器過勵磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件過熱。變壓器故障類型變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生故障時，除了變壓

3、器各側(cè)電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會發(fā)生變化。因此，變壓器的保護也就分為電量保護和非電量保護兩種。非電量保護裝設(shè)在變壓器內(nèi)部。線路保護中采用的許多保護如過電流保護、縱差保護等在變壓器的電量保護中都有應(yīng)用，但在配置上有區(qū)別。變壓器溫度每升高6，其使用壽命減少一半。6.2變壓器縱差動保護變壓器縱差保護的基本原理 電流縱差保護不但能夠正確區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，而且不需要與其他元件的保護配合，可以無延時地切除區(qū)內(nèi)各種故障，具有獨特的優(yōu)點，因而被廣泛地用作變壓器的主保護。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此，為了保證縱差保護的正確工作，就須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得正常運行

4、和外部故障時，兩個電流相等。6.2.1變壓器縱差動保護的基本原理正常運行或外部故障時，差動繼電器中的電流等于兩側(cè)電流互感器的二次電流之差，欲使這種情況下流過繼電器的電流基本為零，則應(yīng)恰當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。若上述條件滿足，則當(dāng)正常運行或外部故障時，流入差動繼電器的電流為當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時，流入差動繼電器的電流遠大于0，繼電器動作.變壓器縱差保護的接線方式實際電力系統(tǒng)都是三相變壓器，并且通常采用Y,d11的接線方式，這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對應(yīng)，以A相為例，正常運行時，三角形側(cè)超前星形側(cè)30度。若仍用上述針對單相變壓器的差動繼電器接線方式，將一、二次電流直接引入差動保護，

5、則在繼電器中產(chǎn)生很大的差動電流。可以通過改變縱差保護的接線方式消除這個電流，就是將引入差動繼電器的Y側(cè)電流也采用兩相電流差，這樣就消除了兩側(cè)電流不對應(yīng)。變壓器縱差保護的接線方式由于Y側(cè)采用了兩相電流差，該側(cè)流入差動繼電器的電流增加了倍，為此，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)的增大 倍變壓器縱差保護的接線方式為了消除電流差，變壓器兩側(cè)電流互感器采用不同的接線方式，三角側(cè)采用Y，d12的接線方式，將各相電流直接接入差動繼電器內(nèi)；Y側(cè)采用Y，d11的接線方式，將兩相電流差接入差動繼電器。模擬式差動保護都是采用上圖所示的接線方式；對于數(shù)字式保護，一般將Y側(cè)的三項電流直接接入保護裝置，由計算機軟件實現(xiàn)電流移

6、向功能，以簡化接線。6.2.2變壓器縱差保護的不平衡電流當(dāng)互感器的計算變比與實際變比不同時，會造成不平衡電流。電流互感器的分類和規(guī)格一類是在電力系統(tǒng)中供檢測儀表和控制回路使用的電流互感器，其二次側(cè)都是5安培。 常用的電力系統(tǒng)中的電流互感器變比有： 10000/5、5000/5、3000/5、2000/5、1500/5、1000/5、800/5、750/5、600/5、500/5、 400/5、350/5、300/5、250/5、200/5、150/5、100/5、75/5、50/5、30/5、20/5等規(guī)格的二類是供電子檢測和控制用的小電流的電流互感器。優(yōu)質(zhì)微型精密電流互感器20A/20mA或

7、20A/10mA測量專用0.1級采用自耦變壓器予以補償利用差動繼電器的平衡線圈予以補償6.2.2變壓器縱差保護的不平衡電流變壓器的縱差保護同樣需要躲過差動回路的不平衡電流，下面討論不平衡電流產(chǎn)生的原因。1. 穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流 1) 變壓器正常運行時由勵磁電流引起的不平衡電流變壓器正常運行時，勵磁電流為額定電流的3%5%。當(dāng)外部短路時，由于變壓器電壓降低，此時的勵磁電流更小，因此，在整定計算中可以不考慮。 2) 變壓器各側(cè)電流互感器型號不同 由于變壓器各側(cè)電壓等級和額定電流不同，所以變壓器各側(cè)的電流互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流(歸算至同一側(cè))也就不同，從而在差動回路中產(chǎn)生較大的

8、不平衡電流。變壓器縱差保護的不平衡電流 3) 電流互感器計算變比與實際變比不同 為滿足正常運行或外部短路時，流入繼電器差回路的電流為零，則應(yīng)使高、低壓側(cè)電流互感器變比的比值應(yīng)等于變壓器的變比。但實際上由于電流互感器在制造上的標(biāo)準(zhǔn)化，往往選出的是與計算變比相接近且較大的標(biāo)準(zhǔn)變比的電流互感器。這樣，由于變比的標(biāo)準(zhǔn)化使得其實際變比與計算變比不一致，從而產(chǎn)生不平衡電流。 4) 變壓器帶負荷調(diào)節(jié)分接頭 改變分接頭就是改變變壓器的變比。縱差保護只能按照某一變比整定。在調(diào)壓抽頭改變時，一般不可能對縱差保護的電流回路重新操作，因此會出現(xiàn)不平衡電流。不平衡電流的大小與調(diào)壓范圍有關(guān)。變壓器縱差保護的不平衡電流2.

9、 暫態(tài)情況下的不平衡電流電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流縱差保護是瞬動保護，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖的。因此，暫態(tài)過程中的不平衡電流對它的影響必須給予考慮。在暫態(tài)過程中，一次側(cè)的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使鐵芯更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在外部短路穩(wěn)態(tài)時，已開始處于飽和狀態(tài)，加上非周期分量的作用后，則鐵芯將嚴(yán)重飽和。因而電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流也將更大。變壓器勵磁涌流就是一種暫態(tài)電流，對縱差保護回路不平衡電流的影響更大。勵磁涌流的產(chǎn)生當(dāng)變壓器空載投入或外部故障

10、切除后電壓恢復(fù)時，變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運行電壓。在這個電壓上升的暫態(tài)過程中，變壓器可能嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵磁電流這個勵磁電流，稱為勵磁涌流。勵磁涌流的最大幅度可以達到額定電流的48倍。變壓器勵磁電流產(chǎn)生的不平衡電流減小不平衡電流的措施縱差保護回路中的不平衡電流，是影響縱差保護可靠性和靈敏度的重要因素，目前使用的各種縱差保護裝置，為減小不平衡電流而采用的措施如下：1. 減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流縱差保護各側(cè)用的電流互感器，要盡量選用同型號、同樣特性的產(chǎn)品，當(dāng)通過外部短路電流時，縱差保護回路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。2. 減小電流互感器的二次負荷這實際上相當(dāng)于減小二

11、次側(cè)的端電壓，相應(yīng)地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用辦法有：減小控制電纜的電阻和增大互感器的變比。減小不平衡電流的措施3. 采用帶小氣隙的電流互感器 這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，能夠改善電流互感器的暫態(tài)特性，從而使變壓器各側(cè)電流互感器的工作特性更趨于一致，減小了暫態(tài)不平衡電流。4. 減小由于電流互感器實用變比不理想而引起的不平衡電流。 電流互感器的實用變比往往不能完全滿足剛好等于變壓器變比，于是將產(chǎn)生不平衡電流，予以補償。 對于數(shù)字式保護，可以根據(jù)變比的不同通過計算進行補償。對于電磁式保護，可以采用中間變流器進行補償。減小不平衡電流的措施適當(dāng)選擇中間變流器平衡線圈的匝數(shù)，使正常運

12、行或外部故障時，二次線圈L2中不會產(chǎn)生感應(yīng)電勢，繼電器KD 中沒有電流，從而達到了消除不平衡電流影響的目的。實際上，平衡線圈只能按整匝數(shù)選擇，因此二次線圈中仍有殘余不平衡電流，這在計算保護的動作值時應(yīng)予以考慮。減小不平衡電流的措施5. 減小暫態(tài)過程中非周期分量電流的影響 縱差保護用的中間變流器，多具有速飽和特性。當(dāng)變流器輸入電流中含有大量非周期分量時，鐵芯迅速飽和，因此變流器的傳變特性變得很差。非周期分量電流很難傳變到二次側(cè)，故可減小不平衡電流中非周期分量對縱差保護的影響。當(dāng)縱差保護回路中采用了速飽和中間變流器后，由于內(nèi)部故障起始瞬間的短路電流中含有大量非周期分量，因此縱差保護的動作速度減緩，

13、直到非周期分量衰減幅度較大后才能正確動作。使帶速飽和中間變流器的縱差保護裝置的使用范圍受到限制。6.2.3縱差保護的整定計算1、縱差動保護動作電流的整定原則躲過保護范圍外部短路時的最大不平衡電流2) 躲過電流互感器二次回路斷線時引起的差動電流。 變壓器某側(cè)電流互感器二次回路斷線時，另一側(cè)電流互感器的二次電流全部流入差動繼電器中，此時引起保護誤動。 有的縱差保護采用斷線識別的輔助措施，在互感器二次回路斷線時將縱差保護閉鎖。若沒有斷線識別措施，則縱差保護的動作電流必須大于正常運行情況下變壓器的最大負荷電流?？v差保護的整定計算3) 躲過變壓器的最大勵磁涌流 由于變壓器的勵磁涌流很大，實際的縱差保護通

14、常采用其他措施來減少它的影響，一種是通過鑒別勵磁涌流和故障電流，出現(xiàn)勵磁涌流時將縱差保護閉鎖；另一種是采用速飽和變流器減少勵磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流。2. 縱差保護動靈敏系數(shù)的校驗 式中，Ikmin為各種運行方式下變壓器內(nèi)部故障時，流經(jīng)差動繼電器的最小差動電流。靈敏系數(shù)一般不小于2。當(dāng)不能滿足要求時，則需采用具有制動特性的差動繼電器。6.2.4具有制動特性的差動繼電器流入差動繼電器的不平衡電流與變壓器外部故障時的穿越電流有關(guān)，穿越電流越大，不平衡電流也越大。具有制動特性的差動繼電器正是利用這個特點，在差動繼電器中引入一個能反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動電流，繼電器的動作電流不再是按躲過最大穿越電流

15、整定，而是根據(jù)制動電流自動調(diào)整。具有制動特性的差動繼電器的動作方程為：具有制動特性的差動繼電器以雙繞組變壓器為例，常見的制動電流方法有： 平均電流制動： 復(fù)式制動： 標(biāo)積制動：外部故障時，三種制動電流都等于變壓器穿越電流；內(nèi)部故障時，制動電流的大小是不一樣的，后兩種的制動電流比較小。在故障電流較大，負荷電流影響可以忽略的情況下，各種方法都有很高的靈敏度。只有故障電流與負荷電流差不多甚至更小時，分析各種制動電流的相對大小才有意義。6.3變壓器的勵磁涌流及鑒別方法勵磁涌流是由于變壓器鐵芯飽和造成的，變壓器的額定磁通是指變壓器運行電壓等于額定電壓時，鐵芯中產(chǎn)生的磁通。用標(biāo)么值表示時，電壓和磁通之間的

16、關(guān)系為設(shè)變壓器在t=0時刻空載合閘，加在變壓器上的電壓為解微分方程得，式中前者為穩(wěn)態(tài)磁通分量；后者為自由分量，如計及變壓器損耗，則為衰減非周期分量。由于鐵芯磁通不能突變，可求得式中r為變壓器鐵芯的剩磁，其大小和方向與變壓器切除時刻的電壓有關(guān)。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法電力變壓器的飽和磁通一般為1.151.4，變壓器的運行電壓一般不超過額定的10，因此穩(wěn)態(tài)運行時鐵芯是不會飽和的。在空載合閘的暫態(tài)過程中，由于(0) 的作用使磁通可能大于飽和磁通，造成變壓器鐵芯的飽和。合閘半周期以后若電壓過零時刻合閘，則有遠大于飽和磁通，變壓器嚴(yán)重飽和。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法下圖為變壓器的近似磁化曲線，鐵芯不飽

17、和時，磁化曲線的斜率很大，勵磁電流近似為零；鐵芯飽和后，磁化曲線的斜率很小，勵磁電流大大增加，形成勵磁涌流。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法勵磁涌流的波形如上圖所示，波形完全偏離時間軸的一側(cè)，且是間斷的。波形間斷的寬度稱為勵磁涌流的間斷角J，顯然有J21間斷角是區(qū)別勵磁涌流和故障電流的一個重要特征，飽和越嚴(yán)重間斷角越小。間斷角與變壓器電壓幅值、合閘角以及鐵芯剩磁有關(guān)。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法勵磁涌流中除了基波分量外，還存在大量的非周期分量和諧波分量。由于勵磁涌流是周期函數(shù)，可以通過傅立葉級數(shù)求取各諧波分量。綜上，單相變壓器勵磁涌流有以下特點：(1)在變壓器空載合閘時，涌流是否產(chǎn)生以及涌流的大小與合

18、閘角有關(guān)，合閘角為0和時勵磁涌流最大。(2)波形完全偏離時間軸一側(cè)，并且出現(xiàn)間斷。涌流越大，間斷角越小。(3)非周期分量成分大，且間斷角越小，含量越大。(4)含有大量高次諧波，以二次諧波為主。間斷角越小，二次諧波越小。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法三相變壓器空載合閘時，三相繞組都會產(chǎn)生勵磁涌流。對于Y，d11接線的三相變壓器，引入每相差動保護的電流為兩個變壓器繞組電流之差，其勵磁涌流也應(yīng)該是兩個繞組勵磁涌流的差值。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法三相勵磁涌流有以下特點：(1)由于三相電壓之間有120相位差，因而三相勵磁涌流不會相同，任何情況下投入空載變壓器，至少在兩相中要出現(xiàn)不同程度的勵磁涌流。(2)某

19、相勵磁涌流可能不再偏離時間軸的一側(cè)，變成了對稱性涌流。其他兩相仍為偏離時間軸一側(cè)的非對稱性涌流。對稱性涌流的數(shù)值比較小。非對稱性涌流中含有大量的非周期分量，但對稱性涌流中無非周期分量。變壓器的勵磁涌流及鑒別方法(3)三相勵磁涌流中有一相或兩相二次諧波含量比較小，但至少有一相比較大。(4)勵磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角顯著減小，其中又以對稱性涌流的間斷角最小。但對稱性涌流有另外一個特點：勵磁涌流的正向最大值與反向最大值之間的相位相差120，這個相位差稱為“波寬”，顯然穩(wěn)態(tài)故障電流的波寬為180。防止勵磁涌流引起誤動的方法目前我國通常采取以下三種方法來防止勵磁涌流引起的縱差保護的誤動。1采用

20、速飽和中間變流器對于Y，d11接線的三相變壓器，常常有一相是對稱性涌流，沒有非周期分量，中間變流器不飽和，只能通過差動繼電器的動作電流來躲過。速飽和原理的縱差保護動作電流大、靈敏度低，并且在變壓器內(nèi)部故障時會因非周期分量的存在而延緩保護的動作，已逐漸被淘汰。防止勵磁涌流引起誤動的方法2二次諧波制動的方法根據(jù)勵磁涌流中含有大量二次諧波的特點，當(dāng)檢測到差電流中二次諧波含量大于整定值時就將差動繼電器閉鎖，以防止勵磁電流引起的誤動。通常按照躲開各種勵磁涌流下最小二次諧波含量整定，整定范圍通常是1520由于三相勵磁涌流中至少有一相勵磁涌流二次諧波含量比較高，近年來廣泛采用所謂“三相或門制動”方案，即三相

21、差動電流中只要有一相的二次諧波含量超過制動比，就將三相差動繼電器全部閉鎖。防止勵磁涌流引起誤動的方法二次諧波制動的保護原理在實現(xiàn)時需要用濾波技術(shù)從差動電流中分離出基波分量和二次諧波分量。在數(shù)字保護中廣泛采用傅立葉算法來實現(xiàn)。二次諧波制動差動保護原理簡單、調(diào)試方便、靈敏度高，在變壓器縱差動保護中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。若空載合閘前變壓器已經(jīng)存在故障，合閘后故障相為故障電流，非故障相為勵磁涌流，采用三相或門制動方案時，差動保護必將被閉鎖。由于勵磁涌流衰減很慢，保護的動作時間可能會長大數(shù)百毫秒。這是二次諧波制動保護的主要缺點。防止勵磁涌流引起誤動的方法3.間斷角鑒別方法勵磁涌流波形中會出現(xiàn)間斷角，而變

22、壓器內(nèi)部故障時流入差動繼電器的穩(wěn)態(tài)電流不會出現(xiàn)間斷角。間斷角鑒別方法就是利用這個特征，當(dāng)間斷角大于整定值時將差動保護閉鎖。對稱性涌流波寬120，而故障電流波寬180，再此基礎(chǔ)上增加一個反映波寬的輔助判據(jù)，在波寬小于140時將差動保護閉鎖。間斷角原理采用按相閉鎖的方法，在變壓器內(nèi)部故障時，能夠快速動作。這是比二次諧波制動方法優(yōu)越的地方。6.4變壓器相間短路的后備保護變壓器的主保護通常采用差動保護和瓦斯保護。除主保護外，變壓器還應(yīng)裝設(shè)相間短路和接地短路的后備保護。后備保護的作用是為了防止由外部故障引起的變壓器繞組過電流，并作為相鄰元件保護的后備以及在可能的情況下作為變壓器內(nèi)部故障時主保護的后備。變

23、壓器的后備保護通常采用過電流保護、低電壓啟動的過電流保護、復(fù)合電壓啟動的過電流保護以及負序過電流保護等。過電流保護變壓器過電流保護的工作原理與線路定時限過電流保護相同。保護動作后，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。保護的啟動電流按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即電源側(cè)降壓變壓器過電流保護變壓器的最大負荷電流應(yīng)按下列情況考慮： (1) 對并聯(lián)運行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺最大容量的變壓器后，在其他變壓器中出現(xiàn)的過負荷。 (2) 對降壓變壓器，應(yīng)考慮負荷中電動機自啟動時的最大電流。保護的動作時限及靈敏系數(shù)校驗與定時限過電流保護相同。按以上條件選擇的啟動電流，其值一般較大，往往不能滿足作為相鄰元件后備

24、保護的要求，為此需要采用以下幾種提高靈敏性的方法。6.4.2 低電壓啟動的過電流保護保護的啟動元件包括電流繼電器和低電壓繼電器。只有在電流元件和電壓元件同時動作后，才能啟動時間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時后動作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器將誤動作，因此在實際裝置中還需要配置電壓回路斷線閉鎖功能。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運行變壓器切除或電動機自啟動時可能出現(xiàn)的最大負荷，而是按大于變壓器額定電流整定。低電壓繼電器的動作電壓按以下條件整定：(1)按躲過正常運行時可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定。(2)按躲過電動機自啟動的電壓整定。低電壓啟動的過電流保護原理接

25、線圖雙側(cè)電源或多側(cè)并列電源變壓器6.4.3 復(fù)合電壓啟動的過電流保護這種保護是低電壓啟動過流保護的一個發(fā)展，它將原來的三個低電壓繼電器改由一個負序過電壓繼電器和一個低電壓繼電器構(gòu)成。由于發(fā)生各種不對稱故障時，都能出現(xiàn)負序電壓，故負序過電壓繼電器作為不對稱故障的電壓保護。而低電壓繼電器則作為三相短路故障時的電壓保護。過電流及低電壓繼電器的整定原則與低電壓啟動過電流保護相同。負序過電壓繼電器的動作電壓按躲過正常運行時的負序濾過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓整定。復(fù)合電壓啟動過電流保護在不對稱故障時電壓繼電器的靈敏度高，并且接線簡單，因此應(yīng)用比較廣泛。復(fù)合電壓啟動的過電流保護原理接線圖在不對稱故障時，電壓繼

26、電器的靈敏度高，并且接線簡單。6.4.4三繞組變壓器相間短路后備特點三繞組變壓器一側(cè)斷路器跳開后，另外兩側(cè)還能夠繼續(xù)運行。所以三繞組變壓器的相間短路的后備保護在作為相鄰元件的后備時，應(yīng)該有選擇地只跳開近故障點一側(cè)的斷路器，保證另外兩側(cè)繼續(xù)運行，盡可能地縮小故障影響范圍；作為變壓器內(nèi)部故障的后備時，應(yīng)該跳開三側(cè)斷路器，使變壓器退出運行。6.5 變壓器接地短路的后備保護電力系統(tǒng)中，接地故障是最常見的故障形式。接于中性點直接接地系統(tǒng)的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地保護作為變壓器主保護和相鄰元件接地保護的后備保護。發(fā)生接地故障時，變壓器中性點將出現(xiàn)零序電流，母線將出現(xiàn)零序電壓，變壓器的接地后備保護

27、通常都是由反應(yīng)這些電氣量構(gòu)成的。大接地電流系統(tǒng)發(fā)生單相或兩相接地短路時，零序電流的分布和大小與系統(tǒng)中變壓器中性點接地的數(shù)目和位置有關(guān)。變壓器接地短路的后備保護通常，對只有一臺變壓器的升壓變電所，變壓器都采用中性點直接接地的運行方式。對有若干臺變壓器并聯(lián)運行的變電所，則采用一部分變壓器中性點接地運行的方式，以保證在各種運行方式下，變壓器中性點接地的數(shù)目和位置盡量維持不變，從而保證零序保護有穩(wěn)定的保護范圍和足夠的靈敏度。110kV 以上變壓器中性點是否接地運行，還與變壓器中性點絕緣水平有關(guān)。變壓器接地短路的后備保護對于220kV及以上的大型電力變壓器，高壓繞組一般都采用分級絕緣，其中性點絕緣有兩種

28、類型：一種是絕緣水平很低，例如500kV 系統(tǒng)的中性點絕緣水平為38kV，這種變壓器，中性點必須直接接地運行，不允許將中性點接地回路斷開；另一種則絕緣水平較高，例如220kV 變壓器的中性點絕緣水平為110kV，其中性點可直接接地，也可在系統(tǒng)中不失去接地點的情況下不接地運行。變壓器接地短路的后備保護當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生單相接地短路時，不接地運行的變壓器，應(yīng)能夠承受加到中性點與地之間的電壓。因此，采用這種變壓器，可以安排一部分變壓器接地運行，另一部分變壓器不接地運行，從而可把電力系統(tǒng)中接地故障的短路容量和零序電流水平限制在合理的范圍內(nèi)，同時也是為了接地保護本身的需要。故變壓器零序保護的方式就與變壓器中性點

29、的絕緣水平和接地方式有關(guān)，應(yīng)分別予以考慮。中性點直接接地變壓器的零序電流保護這種變壓器接地短路的后備保護毫無例外地采用零序電流保護，通常采用兩段式零序電流保護。零序電流保護I段作為變壓器及母線的接地故障后備保護，其動作電流和延時t1應(yīng)與相鄰元件單相接地保護I 段相配合。零序電流保護II段作為引出線接地故障的后備保護，其動作電流和延時t3應(yīng)與相鄰元件接地后備段相配合。中性點可能接地或不接地運行時變壓器的零序電流電壓保護中性點直接接地系統(tǒng)發(fā)生接地短路時，零序電流的大小和分布與變壓器中性點接地數(shù)目和位置有關(guān)。為了使零序保護有穩(wěn)定的保護范圍和足夠靈敏度，在發(fā)電廠和變電所中，將部分變壓器中性點接地運行。

30、因此，這些變壓器的中性點，有時接地運行，有時不接地運行。 1. 全絕緣變壓器 2. 分級絕緣變壓器全絕緣變壓器由于變壓器繞組各處的絕緣水平相同，因此，在系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，允許后斷開中性點不接地運行的變壓器。除裝設(shè)零序電流保護外，還應(yīng)裝設(shè)零序電壓保護作為變壓器不接地運行時的保護。零序電壓元件的動作電壓應(yīng)按躲過在部分接地的電網(wǎng)中發(fā)生接地短路時保護安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓整定。由于零序電壓保護僅在系統(tǒng)中發(fā)生接地短路，且中性點接地的變壓器已全部斷開后才動作，因此，保護的動作時限不需與其他保護的動作時限相配合，為避開電網(wǎng)單相接地短路時暫態(tài)過程影響，一般取(0.30.5)s。分級絕緣變壓器220kV

31、 及以上電壓等級的變壓器，為降低造價，高壓繞組采用分級絕緣，中性點絕緣水平較低，在單相接地故障時且失去中性點接地時，其絕緣將受到破壞。為此，可在變壓器中性點裝設(shè)放電間隙，當(dāng)間隙上的電壓超過動作電壓時迅速放電，使中性點對地短路，從而保護變壓器中性點的絕緣。因放電間隙不能長時間通過電流，故在放電間隙上裝設(shè)零序電流元件，在檢測到間隙放電后迅速切除變壓器。另外，放電間隙是一種比較粗糙的設(shè)施，可能會出現(xiàn)該動作而不動作的情況，因此，應(yīng)裝設(shè)專門的零序電流電壓保護，其任務(wù)是及時切除變壓器，防止間隙長時間放電，并作為放電間隙拒動的后備。6.6變壓器零序電流差動保護前述變壓器縱差保護采用的電流是相電流，因此變壓器

32、內(nèi)部單相接地故障時靈敏度比較低。若單相接地故障時靈敏度不足，可以增設(shè)零序電流差動保護。對于三繞組的普通變壓器，可以在中性點直接接地的兩側(cè)分別裝設(shè)零序電流差動保護。零序電流差動保護的動作判據(jù)與一般差動保護一樣，整定原則為：(1)躲過外部單相接地故障時的不平衡電流。(2)躲過勵磁涌流和外部三相故障時的不平衡電流。零序電流差動保護的動作電流比一般電流差動保護要小，因此在變壓器內(nèi)部單相接地故障時靈敏度較高。6.7 變壓器保護配置原則1瓦斯保護變壓器內(nèi)部故障時，由于故障點電流和電弧的作用，使得變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，因而從油箱流向油枕的上部。當(dāng)故障嚴(yán)重時，油會迅速膨

33、脹并產(chǎn)生大量氣體，此時將有大量的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用變壓器內(nèi)部故障時的這一特點構(gòu)成的保護裝置稱為瓦斯保護。變壓器保護配置原則如果變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重漏油或匝數(shù)很少的匝間短路、鐵芯局部燒損、線圈斷線、絕緣劣化和油面下降等故障時，往往縱差保護等其他保護均不能動作，而瓦斯保護卻能夠動作。瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障最有效的一種主保護。瓦斯保護主要由瓦斯繼電器來實現(xiàn)，它是一種氣體繼電器，安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接導(dǎo)油管中。這樣，油箱內(nèi)的氣體必須通過瓦斯繼電器才能流向油枕。變壓器保護配置原則輕微故障時，油箱內(nèi)氣體較少且速度慢，其他沿管道上升，使氣體繼電器內(nèi)油面下降，當(dāng)下降到動作門檻時，輕瓦

34、斯動作，發(fā)出警告。嚴(yán)重故障時，故障點周圍溫度迅速增高而產(chǎn)生大量氣體，變壓器內(nèi)部壓力升高，迫使變壓器油從油箱經(jīng)管道向油枕方向沖去，氣體繼電器感受到油速達到動作門檻時，重瓦斯動作，瞬時作用于跳閘回路，切除變壓器干式變壓器，沒有絕緣油。變壓器保護配置原則對變壓器油箱內(nèi)部的各種故障及油面的降低，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。對800kVA 及以上油浸式變壓器和400kVA 及以上車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當(dāng)油箱內(nèi)故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，應(yīng)瞬時動作于信號；當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時，應(yīng)動作于斷開變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護動作后，應(yīng)從瓦斯器上部排氣口收集氣體，進行分析。根據(jù)氣體的數(shù)量、顏色、化學(xué)成分、可燃性等，

35、判斷保護動作的原因和故障的性質(zhì)。瓦斯保護能反應(yīng)油箱內(nèi)各種故障，且動作迅速、靈敏性高、接線簡單，但不能反應(yīng)油箱外的引出線和套管上的故障。故不能作為變壓器唯一的主保護，須與縱差保護配合共同作為變壓器的主保護。變壓器保護配置原則2縱差保護或電流速斷保護對變壓器繞組、套管及引出線上的故障，應(yīng)根據(jù)容量的不同，裝設(shè)縱差保護或電流速斷保護。保護瞬時動作，斷開變壓器各側(cè)的斷路器。(1) 對6.3MVA 及以上并列運行的變壓器和10MVA 單獨運行的變壓器以及6.3MVA以上廠用變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護。(2) 對10MVA 以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當(dāng)后備保護時間大于0.5s時，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護。(3) 對2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護。變壓器保護配置原則(4) 對高壓側(cè)電壓為330kV及以上變壓器，可裝設(shè)雙重縱差保護。(5) 對于發(fā)電機變壓器組，當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間有斷路器時，發(fā)電機裝設(shè)單獨的縱差保護。當(dāng)發(fā)電機與變壓器之間沒有斷路器時，100MW 及以下發(fā)電機與變壓器組共用縱差保護；100MW 以上發(fā)電機，除發(fā)電機變