电力系统继电保护原理_第五章__电力变压器的继电保护

第五章电力变压器的继电保护5.1电力变压器的故障、不正常工作状态及保护方式电力变压器是电力系统中的重要电气设备。变压器保护是保护变压器免受短路故障损坏的重要自动装置。当变压器内部短路故障时，继电保护装置在很短的时间（20ms）内发出动作命令，保护变压器免受短路电流的损坏。变压器的故障类型：（1）油箱内部故障a、变压器绕组相间短路（d1）；b、变压器绕组匝间短路（d2）；c、变压器绕组接地短路（d3）。变压器油箱内部故障产生巨大短路电流，不仅会烧坏变压器绕组和铁心，而且由于绝缘油汽化，可能引起变压器爆炸。变压器的故障类型：（2）油箱外部故障a、绝缘套管的相间短路与接地短路；b、引出线上的发生的相间短路和接地短路；变压器的故障类型变压器的不正常工作状态：（1）由于外部短路引起的过电流；（2）由于电动机自起动、并联工作变压器被切除、尖峰负荷等原因引起的过负荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁；对于这些不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。当变压器发生不正常工作状态时，变压器保护只发告警信号，或延时跳闸。针对上述故障和不正常工作状态，变压器应配置的保护（1）主保护反应变压器油箱内部短路故障，主保护快速动作a、纵联差动保护（变压器差动保护）b、瓦斯保护c、电流速断保护（2）后备保护反应变压器的不正常工作状态，后备保护一般发告警信号，或延时跳闸。a、相间短路的后备保护b、接地短路的后备保护c、过负荷保护d、过励磁保护e、其它非电气量保护（反映变压器油温、冷却系统）变压器的瓦斯保护在油浸式变压器油箱内发生故障时，短路点电弧使变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体（含瓦斯成分），从油箱向油枕流动，反应这种气体与油流而动作的保护成为瓦斯保护瓦斯保护的测量元件是气体继电器。气体继电器安装在变压器油箱和油枕的通道上。轻瓦斯保护动作，一般只发告警信号。重瓦斯保护动作，发跳闸命令。瓦斯保护能够反应油箱内部各种故障，且灵敏度高。瓦斯保护不能反应油箱外的引出线和绝缘套管上的短路故障注意（1）大于800kvA（2）重轻瓦斯分别动作于信号、调闸5.2变压器的纵差动保护（变压器差动保护）电流差动保护原理由于其极强的选择性，使它获得了广泛使用。电流差动原理应用于变压器就构成了变压器差动保护。内部故障时，外部故障时，正常运行时，022NMJIII022NMJIII022NMJIII所以，变压器差动保护的工作原理：当时，即认为是内部故障，发跳闸命令。022NMcdJIIII变压器差动保护可以反映变压器内部绕组相间、匝间、接地短路故障。变压器的差动保护的特点变压器差动保护中其差动回路中不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多，所以必须采取措施躲开不平衡电流或设法减小不平衡电流的影响。引起变压器差动不平衡电流的因素有：（1）变压器励磁涌流；（2）变压器两侧绕组接线组别不同；（3）电流互感器的实际变比与计算变比不同；（4）两侧电流互感器型号不同；（5）变压器调节分接头改变。变压器差动保护中不平衡差动电流较大，必须采取措施躲过不平衡差动电流或设法减少不平衡电流的影响。NMcdIII22（1）变压器励磁涌流的特点及减小其对纵差保护影响的措施。当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复过程中，由于变压器铁心中的磁通急剧增大，使变压器铁心瞬时饱和，出现数值很大的励磁涌流。励磁涌流可达变压器额定电流的5～10倍，如不采取措施变压器纵差保护将会误动。ΨΨm线性区饱和区0im励磁涌流的特征：1、数值很大，在励磁涌流初始期间，可达额定电流的5～10倍。随时间而衰减，对于大型变压器经过约2s后，励磁电流就衰减为额定电流的0.25～0.5倍。2、励磁涌流中含有很大的二次谐波分量，一般大于基波分量的20%。3、励磁涌流的波形中有间断，间断角度α一般大于60°。克服励磁涌流对变压器差动保护影响的措施一般都是采用励磁涌流闭锁。单相特点（1）与合闸角有关；（2）波形偏向时间轴一侧，有间断角；涌流越大，间断角越小（3）含有很大非周期成分，间断角越小非周期分量越大（4）含有大量的高次谐波以二次为主。三相特点（1）有120度差，总有两相有；（2）有对称和非对称（3）至少有一相大：（4）间断角小了，正向最大值与反向最大值的波宽120度（2）变压器两侧绕组接线组别不同的影响及克服措施ACBacbaYIbYIcYIaIbIcIY/△－11点接线aYIbYIcYIaIbIcI30Y/△－11点接线变压器两侧线电流的相位相差30°，必须要进行相位调整。克服措施：必须对两侧线电流的相位进行补偿，保证经过补偿后两侧电流相位相同。ccYcdIIIaI经过幅值折算，变成。aIaIcdI（4）两侧互感器型号不同变压器两侧的电压等级和额定电流不同，因而采用的电流互感器的型号不同，它们的特性差别较大，故引起较大的不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。（5）变压器调压分接头改变带负荷调压分接头变压器在运行中常常需要改变分接头来调电压，这样就改变了变压器的变比，出现不平衡差流。克服措施是增大动作电流门槛值。（3）计算变比与实际变比不同在变压器保护中对变压器两侧一次电流进行幅值折算时需要应用变压器变比，但折算变比有可能与实际变比不同，从而引起不平衡差动电流。克服措施是增大动作电流门槛值。应考虑问题（1）流互比考虑根号3（2）变压器分接头考虑式（3）非周期及不平衡考虑式（4）变压器励磁考虑式（5）综合考虑式max.max.IkunbUImax.npmax.K1.0IkstunbIKIIunbmax.npmax.)K1.0(IkstzaunbIKUf减小方法（1）加补偿线圈（2）尽量流互相同（3）用速饱和变流器减小暂态不平衡）图6.6纵差动保护整定原则（1）躲外部故障最大不平衡电流是（2）躲变压器最大励磁涌流是（3）校验灵敏度是max.IunbrelsetKINrelsetIKKIsetrksenIIK.min.穿越电流：如果将变化的变压器的两侧电流均折算到流互二次侧且忽略的影响，则区外故障时两侧电流大小相等方向相反，此电流为穿越电流10%误差曲线：流互误差10%时，一次电流与二次负载之间的关系曲线用于选择流互用带制动特性的差动继电器1.差动继电器的制动特性：在差动继电器引入一个能反映变压器穿越电流大小的制动电流，此时动作电流不再按躲过最大穿越电流整定，而是根据制动电流的特性整定对于双绕组变压器外部故障时，由于（折算到二次侧）制动电流对应不平衡电流可表示为，则只有制动特性的差动继电器的动作方程为zaf12aIII12II1IIres)(resarbIfI)(resrelrIfkI：差动继电器的制动特性只有当差动电流处于其上方继电器动作而下部为制动区。：最小动作电流：大于一些不平衡电流（变压器励磁电流，测量噪声等）易使动作电流过低造成误动的电流。选取：偏小，可按（变压器的额定电流）选拐点电流：制动电流使流护开始报和电流可按整定)(resrelIfkmin.setIresAzarelresrelIkUfkIfk)()(asetII）（5.0~2.0min.agresII）（1.1~6.0.aIgresI.对应两折线特性gresresgresressetgresressetrsetIIIIIIIKII..min..min..)(K为制动特性斜率：min.max.min.max.resressetsetIIIIk2.差动继电器在内部故障时的特征行为（1）双侧供电如两侧对称且阻抗相同工作电流与制动特性交于b。即差动电流大于（2）单侧电流，内部短路后外特性斜率为1；特性交于b，动作电流仍为（3）负荷电流使外特性右移，使动作电流变到c但动作电流仍小于max.setImin.setI02Imin.setIIIIIres221就动作继电器用制动特性后K灵敏度大大提高现代常用各侧电流综合电流综合而成，如（1）平均电流制动（2）复式制动（3）标积制动2121rescosIIIII221resIII221resIII