繼電保護課件變壓器保護

本章主要內容8.1變壓器常見故障、不正常運行及保護方式8.2瓦斯保護

8.3變壓器縱差動保護

8.4電流速斷保護8.5變壓器后備保護和過負荷保護8.6變壓器的接地保護目前一頁\總數六十二頁\編于十點目前二頁\總數六十二頁\編于十點第一節(jié)變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài)及保護配置

一、變壓器常見故障、不正常運行狀態(tài)

內部故障：繞組相間短路、匝間短路、單相接地短路。外部故障：絕緣套管及引出線各種相間短路、單相接地短路。

變壓器不正常運行狀態(tài)：過負荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油溫過高、外部短路引起的過電流、電壓降低或頻率升高引起的變壓器過勵磁。目前三頁\總數六十二頁\編于十點保護配置反應變壓器油箱內部的各種故障及油面降低（瓦斯保護）變壓器引出線、套管及繞組的相間短路（縱差動保護或電流速斷保護）外部相間短路引起的變壓器過電流

（過電流保護）變壓器高壓繞組接地（接地保護）過負荷（過負荷保護）過勵磁（過勵磁保護）目前四頁\總數六十二頁\編于十點第二節(jié)主變壓器瓦斯保護基本原理：它是反應油箱內部所產生的氣體或油流而動作。作用：反應變壓器油箱內的各種故障以及油面降低測量元件：瓦斯繼電器出口方式：跳開變壓器各側斷路器；對于發(fā)變組接線，保護動作于全停、啟動快切。目前五頁\總數六十二頁\編于十點瓦斯繼電器安裝示意圖目前六頁\總數六十二頁\編于十點一、瓦斯繼電器結構及工作情況正常運行：開口杯向上傾斜，干簧接點打開內部輕微故障：氣體聚集在上部，使開口杯向下轉動，輕瓦斯干簧接點閉合，發(fā)出信號（氣體容積定值：250-300立方厘米）內部嚴重故障：產生大量氣體，推動檔板運動，重瓦斯的干簧接點閉合，起動出口繼電器，斷開變壓器兩側斷路器（定值：油流速度1.1米/秒)漏油使油面降低：上開口杯轉動，輕瓦斯動作也發(fā)出信號。目前七頁\總數六十二頁\編于十點

二、原理接線

目前八頁\總數六十二頁\編于十點KGTQ1KSKCOKGV+-3XB1QFKCOI32QFKCOI3TQ2+輕瓦斯動作信號重瓦斯1QF跳閘2QF跳閘瓦斯保護直流回路展開圖目前九頁\總數六十二頁\編于十點第三節(jié)變壓器縱差動保護一、基本原理及實現時的特點二、采用BCH型差動繼電器構成的差動保護三、二次諧波制動的變壓器差動保護

目前十頁\總數六十二頁\編于十點一、基本原理目前十一頁\總數六十二頁\編于十點二、變壓器縱差保護特殊問題——引起不平衡電流增大的因素變壓器高、低壓兩側電流的大小和相位不同變壓器空載投入的勵磁涌流帶負荷調壓的變壓器運行中改變分接頭電流互感器計算變比與標準變比不同兩側電流互感器型號不同目前十二頁\總數六十二頁\編于十點

目前十三頁\總數六十二頁\編于十點

1、數值補償和相位補償

變壓器星形側電流互感器按角形接線?；ジ衅髯儽葹椋鹤儔浩鹘切蝹入娏骰ジ衅靼葱切谓泳€?；ジ衅髯儽葹椋?/p>

目前十四頁\總數六十二頁\編于十點

2、變壓器勵磁涌流的影響

正常運行時，勵磁電流僅為變壓器額定電流的3％～5％，所以對保護無影響。而當變壓器空載投入或外部短路故障切除電壓恢復時，勵磁電流可達額定電流的6～8倍，這稱為勵磁涌流。

目前十五頁\總數六十二頁\編于十點

勵磁涌流的特點及采取的措施1）含有大量的非周期分量，使勵磁涌流波形偏于時間軸的一側；2）勵磁涌流中含有大量的二次諧波電流分量；3）勵磁涌流相鄰波形之間存在“間斷角”。目前十六頁\總數六十二頁\編于十點

（1）采用具有速飽和變流器的BCH型差動繼電器構成變壓器縱差動保護。

（2）采用二次諧波制動原理構成變壓器縱差動保護。

（3）采用鑒別波形間斷角原理構成變壓器縱差動保護。

目前十七頁\總數六十二頁\編于十點三、采用BCH型差動繼電器構成的差動保護1、速飽和變流器工作原理

2、BCH—2型差動繼電器的工作原理3、原理接線圖目前十八頁\總數六十二頁\編于十點

非周期分量電流的存在，破壞了其中的周期分量電流的傳變。目前十九頁\總數六十二頁\編于十點目前二十頁\總數六十二頁\編于十點

目前二十一頁\總數六十二頁\編于十點

BCH—2型繼電器，是在速飽和變流器的基礎上，再加上短路線圈，以改善躲過非周期分量的性能。

保持短路線圈

繼電器的動作安匝不變。目前二十二頁\總數六十二頁\編于十點動作電流的整定原則躲電流互感器二次回路斷線躲變壓器空載投入的勵磁涌流躲保護區(qū)外短路時流過保護的最大不平衡電流目前二十三頁\總數六十二頁\編于十點四、二次諧波制動的變壓器差動保護1、原理接線圖

2、組成部分及作用目前二十四頁\總數六十二頁\編于十點

."I1.I2.I1.I2."目前二十五頁\總數六十二頁\編于十點電壓形成回路及動作判據目前二十六頁\總數六十二頁\編于十點

1、比率制動部分是用于防止外部短路時，由于不平衡電流影響而造成誤動作。2、二次諧波制動部分的作用，是防止變壓器空載投入時出現勵磁涌流而造成保護誤動作。3、差動電流速斷部分作用，防止變壓器內部發(fā)生嚴重故障時，差動繼電器拒動和加快切除故障。目前二十七頁\總數六十二頁\編于十點工作情況正常運行及區(qū)外短路：U1小，U4大，所以保護不動保護區(qū)內短路：U1大、U4小、U2也較小，所以保護動作；若區(qū)內嚴重故障，滿足差動速斷動作條件時，則差動速斷保護動作。變壓器空載投入：U2較大，U1和U4相等，所以保護不會誤動作。目前二十八頁\總數六十二頁\編于十點Ioper（Inub）Ibrk（Ik）Ioper.0Ibrk.0Ik.maxInub.max動作區(qū)目前二十九頁\總數六十二頁\編于十點動作值整定原則目前三十頁\總數六十二頁\編于十點電流速斷保護單相原理接線

第四節(jié)電流速斷保護目前三十一頁\總數六十二頁\編于十點整定原則：

1）躲過外部K2短路時流過保護的最大短路電流。2）躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流。

靈敏度校驗:在保護安裝處K1點發(fā)生兩相金屬性短路進行校驗

目前三十二頁\總數六十二頁\編于十點電流速斷保護的特點1、應用范圍：容量較小的變壓器，且其過電流保護動作時間大于0.5秒。2、作用：與瓦斯保護共同作為變壓器相間短路主保護。3、保護區(qū)：一般只能延伸到低壓繞組的一部分。目前三十三頁\總數六十二頁\編于十點第五節(jié)變壓器相間短路的后備保護及過負荷保護作用：作為變壓器相間短路的近后備保護，一般情況下，還作為下一相鄰元件的遠后備保護出口方式：保護延時動作于跳閘。目前三十四頁\總數六十二頁\編于十點

一、變壓器的過電流保護；二、低電壓起動的過電流保護；三、復合電壓起動的過電流保護；四、負序電流和單相低電壓起動的

過電流保護。目前三十五頁\總數六十二頁\編于十點各電流保護原理示意框圖

跳閘跳閘﹠KVU目前三十六頁\總數六十二頁\編于十點跳閘﹠KVUKVN跳閘KVU﹠目前三十七頁\總數六十二頁\編于十點一、變壓器過電流保護應用范圍：容量較小變壓器接線：與線路過電流保護類似問題：應用在大容量變壓器上時，該保護靈敏度很難滿足要求目前三十八頁\總數六十二頁\編于十點過電流保護原理接線目前三十九頁\總數六十二頁\編于十點

電流繼電器動作電流整定原則

躲過變壓器可能出現的最大負荷電流。

（N臺變壓器并列運行）（降壓變壓器）目前四十頁\總數六十二頁\編于十點二、低電壓啟動的過電流保護測量元件：電流繼電器和低電壓繼電器特點：靈敏度高于一般的過電流保護。出口邏輯關系：兩個測量元件都動作，保護才動作跳閘目前四十一頁\總數六十二頁\編于十點1KA2KA3KA2TA3TA交流電流回路1TA交流電壓回路1KVU3KVU2KVU1KA2KA3KA1KVUKMKTKMKTKSKCOKCOKCO跳1QF跳2QF+2KVU3KVUKMKS+TV二次斷線信號目前四十二頁\總數六十二頁\編于十點動作值的整定原則電流繼電器：躲變壓器正常運行時的額定電流。目前四十三頁\總數六十二頁\編于十點低電壓繼電器整定原則：正常運行情況下母線上可能出現最低工作電壓時，該繼電器不動作。目前四十四頁\總數六十二頁\編于十點3、靈敏度校驗：

按后備保護范圍末端發(fā)生短路故障進行校驗。目前四十五頁\總數六十二頁\編于十點三、復合電壓啟動的過電流保護對稱短路的測量元件：低電壓繼電器和過電流繼電器不對稱短路的測量元件：負序電壓繼電器和過電流繼電器特點：不對稱短路時，電壓元件靈敏度高于低電壓啟動的過電流保護目前四十六頁\總數六十二頁\編于十點1、原理接線：目前四十七頁\總數六十二頁\編于十點1KA2KA3KA1TA2TA3TAKVNKVNKVU交流電流回路交流電壓回路1KA2KA3KAKVUKMKTKMKTKMKSKSKCOKCOKCO跳1QF跳2QF++TV二次斷線信號目前四十八頁\總數六十二頁\編于十點負序電壓繼電器整定原則：

躲過正常運行時負序電壓濾過器出現的最大不平衡電壓。目前四十九頁\總數六十二頁\編于十點四、負序電流和單相式低電壓啟動的過電流保護對稱短路的測量元件：單相低電壓繼電器和過電流繼電器不對稱短路的測量元件：負序電流繼電器特點：不對稱短路時，電流元件靈敏度高于低電壓啟動的或復合電壓啟動的過電流保護目前五十頁\總數六十二頁\編于十點目前五十一頁\總數六十二頁\編于十點負序電流繼電器動作電流整定原則

躲過變壓器正常運行時負序電流濾過器輸出的最大不平衡電流。目前五十二頁\總數六十二頁\編于十點五、變壓器的過負荷保護測量元件：電流繼電器出口方式：發(fā)出過負荷信號目前五十三頁\總數六十二頁\編于十點

變壓器過負荷電流大多數情況下三相是對稱的，因此只裝設對稱過負荷保護。即只用一個電流繼電器接于任一相電流之中，動作時經延時作用于信號。過負荷保護的動作電流應躲過變壓器額定電流。過負荷保護的動作時限，應比過電流保護的最大時限增加一個時限階差△t。

目前五十四頁\總數六十二頁\編于十點第六節(jié)變壓器的接地保護

——中性點可能接地或不接地的分級絕緣變壓器的接地保護零序電流保護：當變壓器中性點接地時作為接地保護，以短時限跳母聯(lián)，長時限跳變壓器兩側斷路器間隙零序過流保護：當變壓器中性點不接地時作為接地保護零序過電壓保護：做間隙零序過流保護的輔助保護，當變壓器中性點不接地時作為接地保護。目前五十五頁\總數六十二頁\編于十點一、原理框圖：目前五十六頁\總數六十二頁\編于十點二、整定計算：零序電流保護的動作電流與相鄰元件零序后備保護動作電流配合整定。動作時限與相鄰元件零序電流后備保護的時限配合整定。

目前五十七頁\總數六十二頁\編于十點

零序電壓元件3U0的動作電壓，應低于變壓器中性點工頻耐受電壓。

動作電壓還應躲過電網存在接地中性點情況下單相接地短路時的最大零序電壓。目前五十八頁\總數六十二頁\編于十點