繼電保護講義-自耦變壓器保護

自耦變壓器保護

自耦變壓器與其同容量的普通變壓器相比，其優(yōu)點是材料省，造價低，損耗小，重量輕，

便于運輸安裝，能擴大變壓器的極限制造容量等，故在220KV及以上的超高壓系統(tǒng)中，己

逐漸得到推廣和應運。

一、自耦變壓器的特點及其保護方式

普通變壓器的一次繞組與二次繞組是單獨分開互相絕緣的，相互僅有磁的聯(lián)系，而在

電路上彼此沒有關系，但自耦變壓器由于其中一部分繞組為兩側所公用。如三繞組白耦變

壓器的中、高壓繞組間，不僅有磁的聯(lián)系，而且還有電的聯(lián)系，故其傳輸功率時，一部分

是電磁感應的，另一部分則是直接傳導的。同時，高、中壓側具有共同的接地點。所以，

為了防止在高壓側電網發(fā)生單

A-----220kV

相接地故障時，中壓側中現(xiàn)過

電壓，故中性點必須接地，

自耦變壓器保護在保護設

計的基本原則、裝設保護的類

型（差動保護和相間后備架護）

上與普通變壓器保護是完全相

同的.但由于自耦變壓器本身

所具有的特點，在下述保護方

面有所不同：1、零序保護不能

裝設在變壓器接地中性線的電

流互感器上；2、由于自耦變壓

器容量與運行方式有關，故其

過負荷保護的裝設原則亦有所97-38999997909999999999999999

不同。

二、自耦變壓器的零序電流保護

由于自耦變壓器的高、中壓側的公共中點要求直接接地，故其接地保護不能象普通變

壓器一樣安裝在公共的中性線上，而是采用零序電流濾過瑞，分別裝設在高、中壓側，這

樣各側的接地保護便能直接反應相應側的零序電流。同時，由于高、中壓側任一側系統(tǒng)內

發(fā)生單相接地故障時，零序電流將由i側電網流向另i側電網，因此為了保證在高、中壓

1

側的零序電流保護動作上的選擇性，亦即應裝設零序電流方向保護。

自耦變壓器高、中壓側兩段式零序方向保護的原理該線圖如圖7-38所示。第I段為零

序電流限時速斷，其動作電流與相應側線路零序電流保護的第I段相配合，時限0.5s：第II

段與線路后備保護配合整定。這樣，當高、中壓側系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，裝設在自耦變壓

器上的零序電流方向保護能保證足夠的后備保護靈敏度。

三、自耦變壓器的過負荷保護

1.自耦變壓器各側電氣量的特點

(1)雙繞組自耦變壓器電氣量的特

點

雙繞組自耦變壓器的接線如圖7-39

(b)所示，一次側串聯(lián)繞組Ni中的電流

為乙，公共繞組M中的電流為A，二次

側電流憶=A+Ao顯然，變壓器的一77-399?7??7???77?

(a)???;(b)???

次繞組為Ni+M，二次繞組為M，因此

自耦變壓器的變比垢2為

q__M+N?

52

N?

今=3

由磁勢平衡方程

匕(乂+乂)一%=。

可得匕乂-4愀二。

故

M1.

I=^-I=(K-\)l=(\---)I

2N2x}2x用22a

可知，兩側電氣量的關系為S”=6l\U[=/2/4OSN稱為自耦變壓器的額定容量，也

稱最大容量或通過容量，而公共繞組中的容量S2稱為計算容量，其值為

2

一國公電"圭以兇"之）

以上分析表明：雙繞組自耦變壓器兩側額定容量相等，公共繞組容量為額定容量的

（1一4一）倍。若變壓器變比朋2=2,則公共繞組容量為額定容展的一半。

（2）三繞組自耦變壓器電氣量的特點

三繞組自耦變壓器原理接線如圖7-40所示，高、中壓繞組的接線與雙繞組自耦變壓器

完全相同，之間的電氣量關系也

相同，而低壓第三繞組M為三

角形接線，因而高、低壓繞組和

中、低壓繞組之間的電氣量關系

和普通變壓器的磁耦合關系相

同。由于公共繞組中只能通過電

流4從中、低壓繞組傳輸功率

?7-40????????????

的關系看，低壓繞組的最大容量(a)???;(b)???

S3不會超過自耦變壓器的計算

容量，即

或12

當高、中壓之間的變比K2=2時,高、中、低壓三側的容量關系為：100/100/50。

2.自耦變壓器的過負荷保護

自耦變壓器高中壓側變比為2時，高、中、低三側繞組容量比為100/100/50,公共繞組

允許電流與高壓繞組相同，所以自耦變壓器的過負荷保護的裝設，除與各繞組容量有關外，

還與運行方式有關。在常見的運行方式下，過負荷保護的配置原則：

（1）在高低壓側裝設過負荷保護

自耦變壓器為以下功能的變壓器時，應在高低壓側裝設過負荷保護；①高壓側向中低

壓側輸送功率的降壓變壓器；②低壓側向高壓側輸送功率的升壓變壓器；③高中壓側向低

壓側輸送功率的降壓變壓器。

作為上述（1）的降壓變壓器，高中壓側的變比一般取2時相關資料證明，當高壓側向

中低壓側各輸送一半額定容量時，在公共繞組中電流為零，具鐵心中因去磁磁勢減少，變

3

路，圖7-41(b)所示為利用高、中壓側的零序電流濾過器和公共繞組中性線的電流互感器

構成的零序電流差動回路，

0aO

07-4100D000000000000

0a]0D00D00D0000000DbO000D00000000000D0D0D

當選擇電流互感器變比相同時.，可使流入差動繼電器KD的電流

差動保護不誤動作.

如圖7-42所示，當高壓側內部K點單相接地時，流過繼電器的電流為

1...1.

=---(3/()1++3102)=---I()K

式中〃TA—電流互感器的變比；

3人2一中壓側電源供給的零序電流；

一高壓側電源供給的零序電流；

晨一公共繞組中流過的零序電流；

A)K一故障點的短路電流。

由此可知，對于自耦變壓器的零序電流差動保

護，差動繼電器KD中流過的電流始終是故障點的總

77.42

5

短路電流。此電流大于繼電器KZ）的動作電流，差動保護能夠動作于自耦變壓器的斷路器跳

閘，切除故障。

為了減小零序電流差動回路的不平衡電流，各側最好選用相同變比的電流互感器，其

額定電流應大于變壓器的負荷電流。如電流互感器變比不同時，可采用自耦變流器加以補

償，或用速飽和變流器的平衡線圈進行平衡。

（三）零序電流差動保護的整定原則

零序電流差動保護按下述原則進行整定，取其中最大者為動作電流的整定值。

1、躲開勵磁涌流產生的不平衡電流

與相同容量的普通變壓器相比，自耦變壓器的鐵芯較小，故勵磁涌流也小，一般為（3~4）

倍額定電流。而當不考慮電流互感器的誤差時，勵磁涌流的高次諧波在零序差動回路中將

不會出現(xiàn)。因此，自耦變壓器的勵磁涌流對零序差動保護的影響較小。不平衡電流主要決

定于出線側零序電流濾過器各相勵磁電流的相后和與中性線側勵磁電流方差。根據分析和

運行經驗，零序電流差動保護的動作電流可取為

/O.OP=（0.6?0.8）IL

2、躲開最大運行方式下外部三相短路時，流過自耦變壓器任一側最大短路電流/孔皿

在零序電流過渡器中產生的不平衡電流

此時，零序電流差動保護的動作電流/O.OP應整定為

70.8=Kre/Kssdflrax

式中KE—可靠系數(shù)，取1.25-1.3；

Kss一同型系數(shù)，取0.5或1；

,信一電流互感器的允許誤差，取0.1。

3、躲開外部單相接電故障時，流過自耦變壓器任一側最大相電流在零序電流過

濾器中產生的不平衡電流

此時，零序電流差動保護的動作電流應整定為