電力系統(tǒng)專業(yè)教學課件之繼電保護(第六章電力變壓器的繼電保護)

1、第6章 電力變壓器的繼電保護6.1 電力變壓器的故障類型及其保護 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類。內(nèi)部：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。外部故障：套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。 不正常的運行狀態(tài)：外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。1瓦斯保護800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。瓦斯保護可反響變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出信號。2縱差保

2、護或電流速斷保護6300KVA及以上并列運行的變壓器，10000KVA及以上單獨運行的變壓器，發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中6300KVA及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。10000KVA及以下的電力變壓器，應裝設電流速斷保護。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護。 縱差保護或電流速斷保護：反響電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障。3相間短路的后備保護作用：反響外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護和縱差保護的后備保護，其動作時限按階梯形原那么來整定。 4接地短路的零序保護作用：零序保護用于反響變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)，以及外部元

3、件的接地短路。 變壓器中性點直接接地運行，應裝設零序電流保護；變壓器中性點可能接地或不接地運行時，應裝設零序電流、電壓保護。 5過負荷保護 400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應裝設過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，延時動作于發(fā)信號。6其他保護高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵磁電流升高，應裝設變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，應裝設相應的保護裝置。6.2 電力變壓器的瓦斯保護一、瓦斯保護：反響變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少和油流速度而動作的保護，保護變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別

4、是對繞組的相間短路和匝間短路。并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護方式。由于短路點電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構成瓦斯保護。二、構成和工作原理1、氣體繼電器的結構1罩；2頂針；3氣塞；4永久磁鐵；5開口杯；6重捶；7探針；8開口銷；9彈簧；10擋板；11永久磁鐵；12螺桿；13干簧觸點重；14調(diào)節(jié)桿；15干簧觸點輕；16套管；17排氣口2、氣體繼電器的工作原理a)變壓器正常運行時上下兩對觸點都斷開，不發(fā)出信號b)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障上觸點接通信號回路，發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“輕瓦斯動作c)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴重故障

5、下觸點接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時發(fā)出音響和燈光信號，這稱之為“重瓦斯動作d)變壓器油箱漏油上觸點接通，發(fā)出報警信號；下觸點接通，使斷路器跳閘，同時發(fā)出跳閘信號。 3、氣體繼電器的安裝安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。思考：為什么變壓器是斜著的？為了不阻礙氣體的流通，變壓器安裝時應使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1的升高坡度，通往繼電器的連接管具有24的升高坡度。三、瓦斯保護的原理接線圖主要優(yōu)點：因此瓦斯保護可作為變壓器的主保護之一，與縱差動保護相互配合、相互補充，實現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。 動作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反響油箱內(nèi)部發(fā)生的各種

6、故障。四、對瓦斯保護的評價： 不能反響油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。 主要缺點：對于容量較小的變壓器，當靈敏系數(shù)滿足要求時，可在電源側(cè)裝設電流速斷保護，它與瓦斯保護配合，以反響變壓器繞組及變壓器電源側(cè)的引出線套管上的各種故障。6.3 變壓器的電流速斷保護一、變壓器電流速斷保護原理接線圖二、電流速斷保護的整定計算：按躲過變壓器負荷側(cè)母線短路時流過保護的最大短路電流整定： 2躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流 選擇其中的較大者作為保護的動作值要求 大于等于2。靈敏系數(shù)：1.構成變壓器縱差保護的根本原那么: Ir0 兩側(cè)電流互感器的變比關系:電力變壓器的縱聯(lián)差動保護2.變壓器縱差保護的特點不

7、平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法不平衡電流的產(chǎn)生原因減輕和消除方法1勵磁涌流的影響a.速飽和變流器；b.波形鑒別；c.二次諧波制動;d.互感器的接法和變比e.平衡線圈補償2變壓器兩側(cè)電流相位不同3計算變比與實際變比不同4兩側(cè)電流互感器型號不同5變壓器帶負荷調(diào)整分接頭4.變壓器縱差動保護的整定計算原那么縱差動保護起動電流的整定原那么躲開變壓器的最大負荷電流為了防止由于電流互感器二次回路斷線時可能引起的差動保護誤動作。可靠系數(shù)，取最大負荷電流躲開變壓器保護范圍外部短路時的最大不平衡電流可靠系數(shù)，??；最大負荷電流，其計算式為；變比、匝數(shù)引起的相對誤差；帶負荷調(diào)壓引起的相對誤差；電流互感器容許的最大相對誤

8、差；非周期分量系數(shù)；電流互感器的同型系數(shù)，取為1；躲開變壓器最大勵磁涌流可靠系數(shù)，?。粍畲庞苛鞯淖畲蟊稊?shù)；變壓器額定電流；縱差動保護靈敏系數(shù)的校驗 變壓器相間短路的后備保護，既是變壓器主保護的后備保護，又可作為相鄰母線或線路的后備保護。一、相間短路的過電流保護1、使用條件過電流保護宜用于降壓變壓器。2、安裝地點：電源側(cè)。6.5 變壓器的電流和電壓保護3、保護的整定計算最大負荷電流 確定： 對于并列運行的變壓器： 對于降壓變壓器：保護靈敏度動作電流：要求大于保護原理接線圖二、復合電壓起動的過電流保護1、保護原理接線圖2、保護的整定計算動作值低電壓元件：電流元件：火電廠升壓變壓器：負序電壓元件：靈

9、敏度： 負序電壓元件：電流元件：要求大于要求大于低電壓元件：要求大于 對于大容量的發(fā)電機變壓器組，由于額定電流大，電流元件往往不能滿足遠后備靈敏度的要求，可采用負序電流保護。負序電流元件和反響對稱短路故障的單相式低壓過電流保護組成。 負序電流保護靈敏度較高，且在星、三角接線的變壓器另一側(cè)發(fā)生不對稱短路故障時，靈敏度不受影響，接線也較簡單。 三、負序電流及單相式低壓起動的過電流保護1、保護原理接線圖2、保護的整定計算動作值低電壓元件的整定與前面方式相同負序電流元件：靈敏度要求大于四、三繞組變壓器后備保護的配置原那么五、變壓器的過負荷保護 過負荷保護反響變壓器對稱過負荷引起的過電流。保護用一個電流

10、繼電器接于一相電流，經(jīng)延時動作于信號。 過負荷保護的安裝側(cè)，應根據(jù)保護能反響變壓器各側(cè)繞組可能過負荷情況來選擇：(1)對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)。(2)對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側(cè)和無電源側(cè)。(3)對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應裝設。(4)對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。(5)僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，假設三側(cè)的容量相等，只裝于電源側(cè)；假設三側(cè)的容量不等，那么裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。(6)對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應裝設。6.6 電力變壓器接地保護 電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓

11、器上裝設接地零序保護。作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。1、中性點直接接地變壓器的零序保護保護定值 式中： 配合系數(shù)，取1.11.2； 零序電流分支系數(shù)； 引出線零序電流保護后備段的動作電流。2、中性點可能接地或不接地變壓器的接地保護變電站局部變壓器中性點接地運行時 ： 假設因某種原因造成QF3拒絕跳閘，那么保護動作于QF1跳閘。當QF1和QF4 跳閘后，系統(tǒng)成為中性點不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運行。T2的中性點對地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對地電壓將升高相間電壓。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點不接地運行時出現(xiàn)的零序電壓，實現(xiàn)零序過電壓保護，作用于斷開QF2。如果T2是分級絕緣變壓器，那么不允許上述情況出現(xiàn)，必須