第六章 電力變壓器的保護(hù)

1第六章電力變壓器的保護(hù)教學(xué)要求：（1）熟悉變壓器保護(hù)的配置原則；（2）了解瓦斯保護(hù)工作原理；（3）掌握變壓器縱差保護(hù)工作原理及整定計(jì)算方法；（4）掌握變壓器相間短路后備保護(hù)工作原理及整定計(jì)算方法；（5）熟悉變壓器接地保護(hù)工作原理；（6）理解三繞組變壓器后備保護(hù)及過(guò)負(fù)荷保護(hù)配置。

2§6-1電力變壓器的故障類型和保護(hù)措施一、故障變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類1、油箱內(nèi)部故障：繞組相間短路、單相匝間短路、單相接地短路等油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。變壓器油箱內(nèi)的故障十分危險(xiǎn)，由于油箱內(nèi)充滿了變壓器油，故障后強(qiáng)大的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性氣體（瓦斯），很容易引起油箱爆炸。2、油箱外部故障：絕緣套管及引出線上的多相短路、單相接地短路等3二、不正常運(yùn)行情況1、油箱滲漏造成油面降低2、外部短路引起的過(guò)電流3、過(guò)負(fù)荷三、變壓器應(yīng)設(shè)置的保護(hù)1、瓦斯保護(hù)：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，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。反映油箱內(nèi)部故障和油面降低重瓦斯保護(hù)用來(lái)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。4

2、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)（故障）縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù):6300KVA及以上并列運(yùn)行的變壓器，10000KVA及以上單獨(dú)運(yùn)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(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。10000KVA及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，其過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于0.5s。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)?？v差保護(hù)用于反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障，其保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。作為引出線、套管及油箱內(nèi)故障主保護(hù)53、相間短路的后備保護(hù)。相間短路的后備保護(hù)用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，同時(shí)作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按電流保護(hù)的階梯形原則來(lái)整定，延時(shí)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器。

(1)過(guò)電流保護(hù)(2)復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)(3)低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流4、過(guò)負(fù)荷保護(hù)（不正常運(yùn)行）對(duì)于400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，其動(dòng)作時(shí)限較長(zhǎng)，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。

6

5、接地短路的零序保護(hù):對(duì)于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應(yīng)裝設(shè)零序保護(hù)，零序保護(hù)用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。

6、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)：防御變壓器過(guò)勵(lì)磁,高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。

7、溫度保護(hù)（不正常運(yùn)行）上層油溫監(jiān)視，自動(dòng)啟動(dòng)冷卻風(fēng)扇7第二節(jié)變壓器差動(dòng)保護(hù)一、變壓器縱差保護(hù)原理必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使正常運(yùn)行及外部故障時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為0。電流差動(dòng)原理應(yīng)用于變壓器就構(gòu)成了變壓器差動(dòng)保護(hù)。8一、差動(dòng)保護(hù)工作原理1、適用：2000kVA及以上變壓器保護(hù)變壓器繞組內(nèi)部故障及其引出線的相間短路，與重瓦斯配合作為主保護(hù)2、方式：環(huán)流法和均壓法（少用）3、環(huán)流法：比較流過(guò)被保護(hù)元件兩端電流4、接線：被保護(hù)元件兩端安裝變比不同的TA；KD并接于兩TA連線間95、原理：理論上正?；蛲獠慷搪妨魅氩顒?dòng)繼電器的電流為零內(nèi)部故障流入差動(dòng)繼電器的電流不等于零6、特點(diǎn)：保護(hù)具有絕對(duì)選擇性，無(wú)須延時(shí)107、動(dòng)作值：Ir>Iset（外部短路時(shí)的最大不平衡電流）

11若選擇電流互感器的變比，使之滿足即：按相實(shí)現(xiàn)的縱差動(dòng)保護(hù)，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)TA變比的比值等于變壓器的變比

則12正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，流過(guò)差動(dòng)繼電器的電流為，由于電流互感器特性、變比等因素，流過(guò)繼電器的電流不等于零，該電流叫作不平衡電流。

13為了保證保護(hù)動(dòng)作的選擇性，繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)躲開(kāi)外部故障時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流來(lái)整定。不平衡電流越大，繼電器動(dòng)作電流越大，保護(hù)的靈敏度越低。因此減小不平衡電流及其對(duì)保護(hù)的影響就是實(shí)現(xiàn)縱差動(dòng)保護(hù)的主要問(wèn)題。

14變壓器內(nèi)部故障時(shí)，流入差動(dòng)繼電器的差動(dòng)電流等于故障點(diǎn)電流（變換到電流互感器二次側(cè)），只要該電流大于KD的動(dòng)作電流時(shí)，KD動(dòng)作。

15二、變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)（不平衡電流產(chǎn)生的因素及其防止措施）穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流：1、由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流。2、由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流3、由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流4、由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流16暫態(tài)情況下的不平衡電流：1、暫態(tài)非周期分量的影響。2、勵(lì)磁涌流的影響。171、變壓器接線組別的影響（1）原因：變壓器接線形式通常采用Y/Δ-11

原、副邊電流相位差30018（2）采取措施：通過(guò)改變縱差保護(hù)的接線方式消除這個(gè)電流,Y側(cè)TA接成Δ，Δ側(cè)TA接成Y19（3）變比選擇：Y側(cè)采用Y,d11的接線方式，將兩相電流差接入差動(dòng)繼電器內(nèi)，該側(cè)流入差動(dòng)繼電器的電流增大了√3倍，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大√3倍，而d側(cè)采用Y,Y12的接線方式,將各相電流直接接入差動(dòng)繼電器內(nèi)，20以后，在電流互感器三角形側(cè)的每個(gè)差動(dòng)臂中，電流又增大為倍，此時(shí)為了保證在正常運(yùn)行(等于二次額定電流5A)及外部故障情況下連接臂中電流相等，故需進(jìn)行數(shù)值補(bǔ)償，即使星形側(cè)的電流互感器的變比按增大到倍選擇。

21變壓器星形側(cè)按三角形接線時(shí)電流互感器的變比為

變壓器三角形側(cè)按星形接線時(shí)電流互感器的變比為

這樣，通過(guò)電流互感器的適當(dāng)連接及變比選擇，消除了由于變壓器兩側(cè)接線方式不同而使電流相位不同所產(chǎn)生的不平衡電流。22即兩側(cè)電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足

Y接LH變比——nTA1（Y）=√3INY/5Δ側(cè)LH變比——nTA2（Δ）=INd/5INY－變壓器繞組接成星形側(cè)的額定電流INd－變壓器繞組接成三角形側(cè)的額定電流

實(shí)際上選一個(gè)接近和稍大于計(jì)算值的標(biāo)準(zhǔn)變比即高壓側(cè)電流互感變比應(yīng)加大√3倍.

該項(xiàng)不平衡電流已消除.。231.電流互感器的計(jì)算變比與實(shí)際變比不同

變壓器的變比、電流互感器的變比都是根據(jù)產(chǎn)品目錄來(lái)選擇的標(biāo)準(zhǔn)變比，很難滿足克服措施：對(duì)不平衡電流進(jìn)行補(bǔ)償KDnTA1nTA2nT數(shù)字式保護(hù)電磁式保護(hù)中間變流器＋平衡線圈＋整定242、TA實(shí)際變比和計(jì)算變比不同時(shí)的影響（1）原因：

例：一臺(tái)31.5MVA，兩側(cè)電壓分別為10.5KV（Δ）和115KV（Y），Y/Δ-11接線的變壓器

兩側(cè)額定電流：I1N=31.5MVA/√3*10.5KV=1730A

I2N=31.5MVA/√3*115KV=158A

25選擇LH變比：I1N=1730AI2N=158A低壓側(cè)：nTA2=2000/5=400高壓側(cè)：nTA1=√3*158/5≈300/5=60兩臂電流：i1=1730/400=4.32Ai2=158/60=4.55A不平衡電流:Iunb=i2-i1=4.55-4.32=0.23A26（2）采取措施：

令變比差系數(shù)為如果將變壓器兩側(cè)的電流都折算到電流互感器的二次側(cè)，并忽略不為零的影響，則區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)電流大小相等，即I=I2=nTI1，但方向相反，I稱為區(qū)外故障時(shí)變壓器的穿越電流。27由電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流Iunb.max為Ik.max——為區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流283、變壓器分接頭改變的影響（1）原因：調(diào)整分接頭實(shí)際上就是改變變壓器的變比，其結(jié)果必然將破壞電流互感器二次電流的平衡關(guān)系，產(chǎn)生了新的不平衡電流。

（2）采取措施：引入相對(duì)誤差系數(shù)提高Iset式中ΔU為由變壓器分接頭改變引起的相對(duì)誤差，考慮到電壓可以正負(fù)兩個(gè)方向調(diào)節(jié)，一般取調(diào)整范圍的一半294、電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流電流互感器的等效電路如圖所示電流互感器的二次電流為電流互感器的傳變誤差為勵(lì)磁電流Iμ130區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為（折算到二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為不平衡電流實(shí)際上就是兩個(gè)電流互感器勵(lì)磁電流之差。31a.通常采用同型系數(shù)Kst來(lái)表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響,提高保護(hù)動(dòng)作電流同型——Kst=0.5

不同型——Kst=1對(duì)變壓器的縱差保護(hù)，兩側(cè)電流互感器的型號(hào)肯定不同，故取Kst＝132勵(lì)磁電流的大小取決于電流互感器鐵芯是否飽和以及飽和的程度。33鐵芯是否飽和以及飽和的程度，除了與電流互感器的磁化曲線和一次電流有關(guān)外，還與二次負(fù)載有關(guān)。34在一次電流大小一定的情況下，二次負(fù)載越大（即負(fù)載阻抗越大），勵(lì)磁回路的分流越大，鐵芯越容易飽和。磁化曲線是由電流互感器鐵芯材料和截面積決定的，電流互感器生產(chǎn)廠家根據(jù)產(chǎn)品的磁化曲線會(huì)提供所謂的10％誤差曲線，即電流互感器誤差達(dá)到10％時(shí)，一次電流與二次負(fù)載阻抗之間的關(guān)系曲線。35電流互感器生產(chǎn)廠家根據(jù)產(chǎn)品的磁化曲線會(huì)提供所謂的10％誤差曲線，即電流互感器誤差達(dá)到10％時(shí)，一次電流與二次負(fù)載阻抗之間的關(guān)系曲線。為了保證縱差保護(hù)的正確工作，通常是根據(jù)電流互感器的10％誤差曲線來(lái)選擇電流互感器的型號(hào)。36b.按10%誤差的要求選擇兩側(cè)TA（即按此誤差而形成的Iunb≤10%I1（一次電流）)根據(jù)區(qū)外故障最大短路電流Ik.max，在10％誤差曲線中找出相應(yīng)的二次負(fù)載阻抗的數(shù)值，如果實(shí)際的負(fù)載阻抗小于這個(gè)數(shù)值，那么二次電流的誤差就一定小于10％，否則要選擇容量更大的電流互感器。因此電流互感器可能的最大誤差為10％則最大不平衡電流為引入非周期分量系數(shù)Knp為1.5～2374.兩側(cè)電流互感器傳變誤差變壓器兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不同，磁化特性差別較大?？朔胧?盡量選擇特性相同的互感器，并滿足10％誤差曲線，整定時(shí)增大動(dòng)作電流門檻值；增大電流互感器變比；減小互感器二次負(fù)載，

1）穩(wěn)態(tài)不平衡電流38外部故障時(shí)，短路電流中還含有非周期暫態(tài)分量，導(dǎo)致不平衡電流的瞬時(shí)值較短路穩(wěn)態(tài)情況下大。克服措施:速飽和中間變流器。

2）暫態(tài)不平衡電流外部短路時(shí)：暫態(tài)過(guò)程中BLH二次側(cè)感應(yīng)出的電流很小,保護(hù)不易動(dòng)作。內(nèi)部短路時(shí)：暫態(tài)過(guò)程中保護(hù)也不易動(dòng)作。只有等暫態(tài)非周期分量消失后，保護(hù)才能正常動(dòng)作。延長(zhǎng)了故障切除時(shí)間。應(yīng)用：只宜于在中小容量的主設(shè)備上使用。394.變壓器勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流：當(dāng)變壓器空載投入或外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，可能出現(xiàn)很大的勵(lì)磁電流（數(shù)值可達(dá)額定電流的6～8倍）,造成的不平衡電流很大。保護(hù)可能誤動(dòng)?！痢廉a(chǎn)生原因:

鐵芯中的磁通不能突變。

涌流大小和哪些因素有關(guān)呢？合閘角、剩磁、鐵芯飽和特性等40勵(lì)磁涌流的影響

由于變壓器的勵(lì)磁電流只流經(jīng)它的電源側(cè)，故造成變壓器兩側(cè)電流不平衡，從而在差動(dòng)回路內(nèi)產(chǎn)生不平衡電流?？赡茉斐杀Ｗo(hù)誤動(dòng)作.勵(lì)磁電流全部流入差動(dòng)繼電器中，形成不平衡電流41為了消除勵(lì)磁涌流的影響，在縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)中通常采取的措施是：接入速飽和變流器。為了消除勵(lì)磁涌流非周期分量的影響，通常在差動(dòng)回路中接入速飽和變流器。當(dāng)勵(lì)磁涌流進(jìn)入差動(dòng)回路時(shí)，其中很大的非周期分量使速飽和變流器的鐵芯迅速嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁阻抗銳減，使得一、二次之間的傳變性能變差，差動(dòng)繼電器的電流很小，保護(hù)不起動(dòng)。42三、縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則和步驟1、確定基本側(cè)2、動(dòng)作電流計(jì)算按下述三個(gè)條件中最大者作為基本側(cè)動(dòng)作電流

1)躲過(guò)外部短路時(shí)的最大不平衡電流式中Krel－可靠系數(shù),取1.3Iunb.max－外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流

43

1)躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流10%——電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；

——電流互感器的同型系數(shù)，取為1；

——由變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，取電壓調(diào)整范圍的；

——由所采用的互感器變比或平衡線圈的匝數(shù)與計(jì)算值不同時(shí)，所引起的相對(duì)誤差，初算時(shí)取0.05?！侵芷诜至肯禂?shù)，取1.5～2，當(dāng)采用速飽和變流器時(shí)，可取1442)躲過(guò)變壓器空載合閘或外部短路切除后電壓恢復(fù)時(shí)的勵(lì)磁涌流：

式中——可靠系數(shù)，取1.3～1.5；

——變壓器的額定電流；

——?jiǎng)?lì)磁涌流的最大倍數(shù)(即勵(lì)磁涌流與變壓器額定電流的比值)，一般取4～8。3)躲過(guò)TA二次回路斷線時(shí)引起的不平衡電流當(dāng)負(fù)荷電流不能確定時(shí)，可采用變壓器的額定電流，可靠系數(shù)一般取1.3。453、靈敏度校驗(yàn)式中Ik.min.r為各種運(yùn)行方式下變壓器區(qū)內(nèi)部故障時(shí)，流經(jīng)差動(dòng)繼電器的最小差動(dòng)電流單側(cè)電源最小方式內(nèi)部短路※靈敏系數(shù)不滿足要求時(shí)，采用制動(dòng)特性。46四、具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器1、差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性

由互感器變比不一致和互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流與變壓器外部故障時(shí)的穿越電流有關(guān)。穿越電流越大，不平衡電流越大。具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器正是利用這個(gè)特點(diǎn)，在差動(dòng)繼電器中引入一個(gè)能夠反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，繼電器的動(dòng)作電流不再是按躲過(guò)最大穿越電流整定，而是根據(jù)制動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整。對(duì)雙繞組變壓器制動(dòng)電流可選取47變壓器外部故障時(shí)的不平衡電流與短路電流有關(guān)，也可以表示為則具有制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的動(dòng)作方程為Krel

f(Ikel)曲線的線性部分可以表示為KTA為電流互感器未飽和時(shí)存在的線性誤差，由互感器的型號(hào)決定，一般小于2％48Krel

f(Ikel)曲線的線性部分可以表示為KTA為電流互感器未飽和時(shí)存在的線性誤差，由互感器的型號(hào)決定，一般小于2％——由所采用的互感器變比或平衡線圈的匝數(shù)與計(jì)算值不同時(shí)，所引起的相對(duì)誤差，初算時(shí)取0.05?！勺儔浩鲙ж?fù)荷調(diào)壓所引起的相對(duì)誤差，取電壓調(diào)整范圍的；49設(shè)變壓器穿越電流等于最大外部故障電流時(shí)，差動(dòng)繼電器動(dòng)作電流和制動(dòng)電流分別為Iset.max和Ires.max，如圖中的a點(diǎn),顯然，此時(shí)差動(dòng)繼電器的不平衡電流就是按下式計(jì)算的最大不平衡電流，

50理論上，但制動(dòng)電流也要經(jīng)過(guò)電流互感器測(cè)量，互感器飽和會(huì)使測(cè)量到的制動(dòng)電流減少，故令稱為制動(dòng)特性的最大制動(dòng)比制動(dòng)特性的數(shù)學(xué)表達(dá)式式中的K為制動(dòng)特性的斜率繼電器的整定計(jì)算就是確定

拐點(diǎn)電流Ires.g

、

最小動(dòng)作電流Iset.min、制動(dòng)特性的斜率K(或最大制動(dòng)比Kres.max）52拐點(diǎn)電流Ires.g應(yīng)該處在Krelf(Ires)曲線的線性部分，這樣可以減小繼電器的最小動(dòng)作電流Iset.min。由于電流互感器開(kāi)始飽和不易確定，通常認(rèn)為制動(dòng)電流小于或略大于變壓器的額定電流時(shí)電流互感器肯定不會(huì)飽和。

故拐點(diǎn)電流Ires.g選取的范圍為53由于處在Krelf(Ires)曲線的線性部分,最小動(dòng)作電流Iset.min可以按計(jì)算。但計(jì)算出的有時(shí)會(huì)很小，對(duì)縱差保護(hù)的安全不利。制動(dòng)特性斜率K按下式計(jì)算，對(duì)變壓器保護(hù)，通常取0.4～1542、差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作情況。變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流Ir與制動(dòng)電流Ires的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。兩側(cè)電源供電，直線1差電流只要大于最小工作電流Iset.min就能夠動(dòng)作。55對(duì)單側(cè)電源供電，若I1是負(fù)荷側(cè)，Ires＝I1＝0，顯然繼電器的動(dòng)作電流也是Iset.min；若I1是電源側(cè)，則Ir＝Ires＝I1，如圖直線2所示，故此時(shí)繼電器的動(dòng)作電流也是Iset.min。56由此可見(jiàn)，在各種運(yùn)行方式下的變壓器內(nèi)部故障時(shí)，帶有制動(dòng)特性差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流均為最小工作電流Iset.min；57不帶制動(dòng)的差動(dòng)繼電器的制動(dòng)是平行于坐標(biāo)橫軸的直線，動(dòng)作電流為固定的Iset.max。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流從原來(lái)Iset.max的下降到Iset.min及制動(dòng)線，故差動(dòng)繼電器的靈敏度大為提高58制動(dòng)電流的選取方式對(duì)保護(hù)的靈敏度是有影響的，

選取不唯一。對(duì)數(shù)字保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，

以簡(jiǎn)化整定計(jì)算和調(diào)試。

（1）平均電流制動(dòng)（2）復(fù)式制動(dòng)（3）標(biāo)積制動(dòng)59§6-3變壓器的勵(lì)磁涌流及鑒定方法一、單相變壓器勵(lì)磁涌流設(shè)變壓器在t=0時(shí)刻空載合閘時(shí)，加在變壓器上的電壓為則式中是變壓器鐵芯的剩磁，其大小和方向與變壓器切除時(shí)刻的電壓（磁通）有關(guān)60最嚴(yán)重的情況是在電壓過(guò)零時(shí)刻（α＝0）合閘，Φ的最大值為2Φm＋Φr，遠(yuǎn)大于飽和磁通Φsat，造成變壓器的嚴(yán)重飽和。61最嚴(yán)重的情況是在電壓過(guò)零時(shí)刻（α＝0）合閘，Φ的最大值為2Φm＋Φr，遠(yuǎn)大于飽和磁通Φsat，造成變壓器的嚴(yán)重飽和。令Φ=Φsat，62在0，2π周期內(nèi)，有波形間斷的寬度稱為勵(lì)磁涌流的間斷角，則63單相變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：（1）在變壓器空載合閘過(guò)程時(shí)，涌流是否產(chǎn)生以及涌流的大小與合閘角有關(guān)（2）波形完全偏離時(shí)間軸的一側(cè)，并且出現(xiàn)間斷。涌流越大，間斷角越小,間斷角度α一般大于60°。64（3）含有很大成分的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大（4）含有大量的高次諧波分量，而以二次諧波為主。間斷角越小，二次諧波也越小65勵(lì)磁涌流閉鎖?？朔胧?1）采用具有速飽和中間變流器2）二次諧波制動(dòng)3）間斷角鑒別66

§6-4變壓器相間短路的后備保護(hù)

為了防止變壓器外部相間短路而使變壓器繞組流過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的過(guò)電流，以及作為變壓器本身差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)的后備，變壓器必須裝設(shè)相間短路的后備保護(hù)。后備保護(hù)的類型主要有：

過(guò)電流保護(hù)、低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)和復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)。67一、過(guò)電流保護(hù)原理接線保護(hù)動(dòng)作后，動(dòng)作于跳兩側(cè)QF，或按先后秩序跳閘。

68整定原則：按大于變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定式中：Krel——可靠系數(shù)取1.2～1.3Kre——返回系數(shù)，取0.85～0.95

IL.max——變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流69

IL.max可按以下情況考慮，并取最大值（1）對(duì)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺(tái)最大容量的變壓器時(shí)，在其他變壓器中出現(xiàn)的過(guò)負(fù)荷。當(dāng)容量相同時(shí)，計(jì)算式為（2）對(duì)降壓變壓器，應(yīng)考慮電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的最大電流，計(jì)算式為70靈敏度71二、低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)按躲過(guò)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定，啟動(dòng)電流比較大，對(duì)于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，靈敏度往往不能滿足要求。可采用低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。<<<72只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。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(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整定，即73低電壓繼電器的動(dòng)作電壓按以下條件整定，并取最小值（1）按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定，即（2）按躲過(guò)電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)時(shí)的電壓整定：當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器低壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為當(dāng)?shù)蛪豪^電器由變壓器高壓側(cè)互感器供電時(shí)，計(jì)算式為74低電壓繼電器的靈敏系數(shù)按下式校驗(yàn)式中 ——最大運(yùn)行方式下，靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生三相短路時(shí)，保護(hù)安裝處感受到的最大殘壓。75三、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)1、負(fù)序電壓繼電器（反映不對(duì)稱故障的電壓保護(hù)）負(fù)序電壓濾過(guò)器（利用負(fù)序分量反映故障）過(guò)電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低電壓?jiǎn)?dòng)過(guò)電流保護(hù)相同。負(fù)序過(guò)電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)序?yàn)V過(guò)器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來(lái)整定，通常取76如圖所示，特點(diǎn):靈敏度更高77四、三繞組變壓器后備保護(hù)配置對(duì)于三繞組變壓器的后備保護(hù)，當(dāng)內(nèi)部故障時(shí)，應(yīng)斷開(kāi)各側(cè)斷路器，當(dāng)外部故障時(shí)，只應(yīng)斷開(kāi)近故障點(diǎn)側(cè)的變壓器斷路器，使變壓器的其余兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。781）對(duì)單側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)設(shè)置兩套后備保護(hù)，分別裝于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)。負(fù)荷側(cè)的過(guò)流保護(hù)只作為母線3保護(hù)的后備，動(dòng)作后只跳開(kāi)QF3電源側(cè)的保護(hù)帶兩級(jí)時(shí)限，以較小的時(shí)限跳開(kāi)變壓器斷路器QF2，以較大的時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。

792）對(duì)于多側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)在三側(cè)都裝設(shè)后備保護(hù)。

主電源側(cè)的過(guò)電流保護(hù)兼作變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)。主電源一般指升壓變壓器的低壓側(cè)、降壓變壓器的高壓側(cè)、聯(lián)絡(luò)變壓器的大電源側(cè)。Ⅱ側(cè)和Ⅲ側(cè)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限Ⅰ側(cè)過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作短時(shí)限長(zhǎng)時(shí)限80

6.5變壓器的接地保護(hù)和過(guò)負(fù)荷保護(hù)要求：大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護(hù)。作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。81為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護(hù)動(dòng)作的快速性，通常配置為兩段式零序電流保護(hù)，每段各帶兩級(jí)時(shí)限。較短時(shí)限斷開(kāi)母聯(lián)或分段斷路器，較長(zhǎng)時(shí)間斷開(kāi)變壓器斷路器。

82一、變電所單臺(tái)變壓器的零序電流保護(hù)通常在變壓器上裝設(shè)普通的零序過(guò)電流保護(hù)：保護(hù)的動(dòng)作電流按與被保護(hù)側(cè)母線引出線零序電流保護(hù)后備段在靈敏度上相配合的條件來(lái)整定式中：Krel——可靠系數(shù)取1.2Kb——零序電流分支系數(shù)——相鄰元件零序電流Ⅰ段的動(dòng)作電流保護(hù)的靈敏系數(shù)按后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗(yàn)，靈敏系數(shù)應(yīng)不小于1.2。零序電流保護(hù)Ⅰ段的動(dòng)作時(shí)限短時(shí)限t1=0.5～1s,長(zhǎng)延時(shí)在t2

=t1+△t再增加一級(jí)時(shí)限。83二、自耦變壓器零序電流保護(hù)的特點(diǎn)84

如圖所示系統(tǒng)的k點(diǎn)發(fā)生接地故障，其零序等效電路（b）所示85得86三、多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)有若干臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電站，則采用一部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，而另一部分變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的方式。

87對(duì)于中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需要裝設(shè)兩套相互配合的接地保護(hù)裝置：零序過(guò)電流保護(hù)─用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式；零序過(guò)電壓保護(hù)─用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。88按下列原則來(lái)構(gòu)成保護(hù)：對(duì)于分級(jí)絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；對(duì)于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。

89

1、全級(jí)絕緣變壓器原理接線圖對(duì)于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。902、分級(jí)絕緣變壓器接地后備保護(hù)的概念220kV及其以上電壓等級(jí)的大型變壓器，為了降低造價(jià)，高壓繞組采用分級(jí)絕緣，中性點(diǎn)絕緣水平比較低，在單相接地故障且失去中性點(diǎn)接地時(shí)，其絕緣受到破壞。對(duì)于分級(jí)絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；91變壓器的后備保護(hù)后備保護(hù)的作用：防止外部故障引起的變壓器繞組過(guò)電流，并作為相鄰元件（母線或線路）保護(hù)的后備，以及在可能條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。1.相間短路的后備保護(hù)

1）過(guò)電流保護(hù)I>Iset

(最大負(fù)荷電流，電動(dòng)機(jī)自啟動(dòng)電流

)

2）低電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)I>IsetU<Uset3）復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過(guò)電流保護(hù)

I>IsetU<UsetU2>U2.set

2