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(yīng)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(guān)系，但自耦變壓器由于其中一部分繞組為兩側(cè)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(yīng)的，另一部分則是直接傳導的。同時，高、中壓側(cè)具有共同的接地點。所以，

為了防止在高壓側(cè)電網(wǎng)發(fā)生單

A-----220kV

相接地故障時，中壓側(cè)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(shè)

計的基本原則、裝設(shè)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(shè)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(guān)，故其

過負荷保護的裝設(shè)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(cè)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(shè)在高、中壓側(cè)，這

樣各側(cè)的接地保護便能直接反應(yīng)相應(yīng)側(cè)的零序電流。同時，由于高、中壓側(cè)任一側(cè)系統(tǒng)內(nèi)

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

1

側(cè)的零序電流保護動作上的選擇性，亦即應(yīng)裝設(shè)零序電流方向保護。

自耦變壓器高、中壓側(cè)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(yīng)側(cè)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(cè)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，裝設(shè)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(cè)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(cè)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(cè)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(cè)電氣量的關(guān)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(cè)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(guān)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(guān)系

和普通變壓器的磁耦合關(guān)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(guān)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(cè)的容量關(guān)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(cè)變比為2時，高、中、低三側(cè)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(shè)，除與各繞組容量有關(guān)外，

還與運行方式有關(guān)。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(cè)裝設(shè)過負荷保護

自耦變壓器為以下功能的變壓器時，應(yīng)在高低壓側(cè)裝設(shè)過負荷保護；①高壓側(cè)向中低

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

壓側(cè)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(cè)的變比一般取2時相關(guān)資料證明，當高壓側(cè)向

中低壓側(cè)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(cè)的零序電流濾過器和公共繞組中性線的電流互感器

構(gòu)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(cè)內(nèi)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(cè)電源供給的零序電流；

一高壓側(cè)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(cè)最好選用相同變比的電流互感器，其

額定電流應(yīng)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(chǎn)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(cè)零序電流濾過器各相勵磁電流的相后和與中性線側(cè)勵磁電流方差。根據(jù)分析和

運行經(jīng)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(cè)最大短路電流/孔皿

在零序電流過渡器中產(chǎn)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(yīng)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(cè)最大相電流在零序電流過

濾器中產(chǎn)生的不平衡電流

此時，零序電流差動保護的動作電流應(yīng)整定為