变压器保护原理最好的变压器保护PPT课件

2020/2/21第9章变压器保护1第9章变压器保护2020/2/21第9章变压器保护29.1电力变压器的故障不正常运行状态及其相应的保护方式变压器的故障类型油箱内部故障：绕组匝间，绕组相间，中性点接地侧的接地短路。油箱外部故障：套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。2020/2/21第9章变压器保护3变压器的不正常工作情况外部短路引起的过电流；外部短路引起的中性点过压；过负荷；油面降低；油温升高；过励磁。2020/2/21第9章变压器保护4变压器应装设的继电保护装置一般装设以下保护：1.瓦斯保护2.纵差动保护或电流速断保护3.相间后备保护4.接地后备保护5.过负荷保护6.过励磁保护7.其他保护，如冷却器故障、压力释放等2020/2/21第9章变压器保护5瓦斯保护是变压器的主保护之一。瓦斯保护的主要元件是瓦斯（气体）继电器，安装位置在油箱与油枕的连接导管中。9.2变压器的瓦斯保护瓦斯继电器油枕2020/2/21第9章变压器保护6下开口杯上开口杯干簧触点干簧触点平衡锤放气阀探针支架挡板进油挡板永久磁铁永久磁铁FJ3-80型气体继电器的结构图2020/2/21第9章变压器保护7QJ1-80型气体继电器结构图罩顶针气塞磁铁开口杯重锤探针开口销弹簧挡板磁铁螺杆干簧触点调节杆干簧触点套管排气口2020/2/21第9章变压器保护8轻瓦斯动作于信号轻瓦斯动作后应检查变压器油样，判别故障类型、程度重瓦斯动作于跳闸，同时发出信号通常气体容积的整定范围为250～300CM3一般油流流速整定范围为0.6～1.5m/s2020/2/21第9章变压器保护9瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应变压器油箱内的各种故障。特别是能反应轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。瓦斯保护不能反应变压器套管和引出线的故障，需与纵差动保护一起作为变压器的主保护。2020/2/21第9章变压器保护109.3变压器的差动保护KD变压器纵差动保护与输电线路纵联差动保护的基本原理相同。TA2TA1一、变压器纵差动保护的原理核心问题仍是不平衡电流问题2020/2/21第9章变压器保护11二、不平衡电流及相应措施分析不平衡电流形成原因计算不平衡电流大小整定差动保护动作值躲过不平衡电流影响减小不平衡电流采取技术措施降低动作值，提高灵敏度2020/2/21第9章变压器保护12变压器差动保护不平衡电流产生的原因有：TA励磁特性不一致变压器各侧电流不同相TA变比标准化调整分接头励磁电流及励磁涌流差动保护共同问题变压器差动保护特殊问题2020/2/21第9章变压器保护13TA励磁特性不一致TA励磁电流TA误差TA励磁电流差异差动保护不平衡电流不平衡电流经验公式unbster1TA/IKKIK同型系数TA误差10％一次电流TA变比取1变压器差动保护特点为：TA同型系数取12020/2/21第9章变压器保护14变压器各侧电流不同相对于Y，d11型变压器，正常运行时d侧电流超前Y侧电流300，形成不平衡电流。方法1.“外转角”变压器Y侧电流互感器的二次绕组接成三角形，d侧的三个电流互感器接成星形。对策：相位补偿在保护外将相位补偿过来将变压器各侧二次电流调整为同相2020/2/21第9章变压器保护15cbaCBAKD1KD2KD3YA1I外转角接线一次电流YYYA1B1C1III、、YYYA2B2C2III、、二次电流一次电流A1B1C1III、、A2B2C2III、、二次电流2020/2/21第9章变压器保护16一次电流纵差动保护电流相量图二次电流YC1IYB1IYA1IYA2IYB2IYC2IYYA2B2II－YYB2C2II－YYC2A2II－A1IB1IC1IA2IB2IC2I同相Y侧△侧不同相2020/2/21第9章变压器保护17采用相位补偿接线后，对于TA接成三角形的一侧，流入差动臂的电流增加了，应对该侧的TA变比进行修正。()()35TNYTAYIK5)()(TNTAIK变压器星形侧电流互感器变比变压器三角形侧电流互感器变比2020/2/21第9章变压器保护18方法2.“内转角”在保护内部采用软件算法进行相位补偿变压器各侧电流互感器均接成星形。AA0BB0CC0()()()IIIIIIIIIPST1200采用RCS978采用AACBBACCB()/3()/3()/3IIIIIIIII主变Y侧主变△侧AABBBCCCA()/3()/3()/3IIIIIIIII主变Y侧主变△侧不变换2020/2/21第9章变压器保护19！无论哪种相位补偿方式应保证差动电流中不含零序成分XL0XT003I中性点接地主变外部发生接地故障时，零序电流仅流过变压器高压侧，不去除零序电流则会产生差动电流，导致保护误动变压器高压侧发生接地故障时，尽管差动电流中不含零序电流，但由于有正序、负序故障电流，差动保护可以动作，灵敏度有所降低。为提高接地故障灵敏度，联络变可设专门的零序电流差动保护（简称零差）。2020/2/21第9章变压器保护20TA变比标准化3.67-3.46=0.21不平衡电流733/200=3.67207.8/60=3.46差动臂的电流1000/5=200300/5=60电流互感器实际变比733/5电流互感器计算变比YΔ电流互感器接线方式733120额定电流6.338．5电压侧（kV）3.67-3.46=0.21不平衡电流733/200=3.67207.8/60=3.46差动臂的电流1000/5=200300/5=60电流互感器实际变比733/5电流互感器计算变比YΔ电流互感器接线方式733120额定电流6.338．5电压侧（kV）3120/5207.8/5观察算例：2020/2/21第9章变压器保护21TA变比标准化问题解决方法：老式电磁型差动继电器（如BCH、DCD系列）：使用平衡绕组Wbal,同时在整定时考虑ΔfI1，Δf为平衡线圈选取误差，取0.05微机型变压器保护：软件算法中引入补偿系数平衡二次电流采样值电流二次回路串入自耦变流器，微调二次电流2020/2/21第9章变压器保护22调整分接头变压器调整分接头时一侧额定电流改变，而另一侧电流不变，产生不平衡电流解决方法：计算变压器额定电流以中间的分接头为准，整定动作电流时考虑调压范围的一半。k.maxunb.maxTAUIIn调压范围的一半最大外部故障电流2020/2/21第9章变压器保护23励磁电流及励磁涌流励磁电流属于不平衡电流。励磁电流较小，2～10％额定电流，整定时很容易躲过。变压器空载合闸或外部故障切除时，电压突变，变压器产生励磁涌流，对差动保护影响很大。如何躲避励磁涌流影响，是研究变压器差动保护面临的主要难点之一。2020/2/21第9章变压器保护24※励磁涌流产生的原因根据能量守恒定律，铁芯中的磁通不能突变。+m-msuruperaperT/2Tωt,u变压器.m=2m+surper+aper+surper周期分量稳态磁通aper非周期分量暂态磁通sur剩磁当电压突变时2020/2/21第9章变压器保护25ωt.mimiimωt.m半周波后磁通达到最大由于铁芯饱和电流激增im2020/2/21第9章变压器保护26励磁涌流录波（空载合闸）2020/2/21第9章变压器保护27必须研究励磁涌流与短路电流的波形区别，利用电流波形识别励磁涌流，当发生励磁涌流时闭锁差动保护，防止误动。励磁涌流幅值可达5-10倍额定电流，与短路电流相当。励磁涌流随着磁通中非周期分量一起衰减，最后消失，励磁电流回到正常值，涌流衰减时间为秒级。差动保护以动作电流躲过，会导致内部故障拒动差动保护以动作时间躲过，故障切除时间过长2020/2/21第9章变压器保护28※励磁涌流的波形特点3.波形存在间断角。2.含有大量高次谐波，其中以二次谐波成分为主。1.含有较大的非周期分量；波形偏于时间轴一侧，严重不对称。2020/2/21第9章变压器保护29※防止励磁涌流引起纵差保护误动的措施2.波形不对称识别1.采用带速饱和变流器的差动继电器BCH、DCD系列老式电磁型继电器，当差动电流中直流分量含量较高时自动提高动作电流（即具有“直流助磁”特性），防止保护误动。4.波形间断角鉴别微机保护可以识别差动电流的正负半周是否对称，当电流波形严重不对称时判为励磁涌流情况，闭锁差动保护。3.二次谐波闭锁（制动）差动电流中二次谐波含量较高时闭锁差动保护；或自动提高动作电流，二次谐波越大，动作电流提高越多。差动电流波形中间断角达到一定值（如600）以上时，闭锁差动保护。2020/2/21第9章变压器保护30励磁涌流产生原因励磁涌流波形特点防止励磁涌流影响方法电压突变，磁通不能突变，产生暂态磁通，铁芯严重饱和，励磁电流激增含有很大非周期分量，波形严重不对称含有较大二次谐波分量波形具有间断角直流助磁，识别波形不对称二次谐波闭锁（制动）间断角鉴别识别波形不对称空载合闸或外部故障切除时，2020/2/21第9章变压器保护31不平衡电流产生原因TA励磁特性不一致变压器各侧电流不同相TA变比标准化调整分接头励磁电流及励磁涌流技术措施整定计算考虑.maxk.maxunbfII比率制动00.maxSTL.max(10)unbIKUfI00Sk.maxT10IK00SL.maxT10IK相位补偿.maxk.maxunbUII系数补偿（平衡线圈）0.051调压范围一半波形不对称识别二次谐波间断角综上所述，整定用平衡线圈匝数必须为整数引起的误差，微机保护可不考虑2020/2/21第9章变压器保护32电磁型差动继电器以前苏联BCH系列（国产对应型号为DCD）为代表笨重、灵敏度低、内部故障时延时较多、调试复杂共同特点：带有速饱和铁芯的变流器变流器：差动电流不直接流入继电器线圈，经过变流器可以滤除差动电流中非周期分量WdW2KKD2020/2/21第9章变压器保护33速饱和铁芯：变流器铁芯容易饱和。差动电流中非周期分量不能变换至二次侧，全部用于铁芯励磁，使铁芯迅速饱和。减小电流变送比，相当于提高动作电流。直流助磁特性：差动电流中直流分量较大时自动提高动作电流K.dcK.actIKIK.actK.act.0II1o动作电流倍数直流分量含量2020/2/21第9章变压器保护34直流助磁特性作用：躲避励磁涌流发生励磁涌流时，由于差动电流中直流分量较大，动作电流提高很多，躲过了励磁涌流。直流助磁特性缺点：发生内部故障时，由于短路初瞬直流分量可能较大，动作电流提高很多，差动保护无法动作，要等到非周期分量衰减后、动作电流回落，保护才动作。2020/2/21第9章变压器保护35BCH-2型继电器特点：带有短路线圈Wk短路线圈Wk使直流助磁曲线更陡，加强了躲避励磁涌流的能力。同时改变短路线圈Wk抽头位置，可以调节直流助磁特性。K.dcK.actIKIK.actK.act.0II1o无短路线圈Wk为A1-A2B1-B2C1-C2D1-D2W''KW'K2020/2/21第9章变压器保护36BCH系列继电器均带有2个平衡线圈Wbal平衡线圈Wbal串入二次电流较小的一侧，可以减小TA变比标准化形成的不平衡电流平衡线圈Wbal还可以与差动线圈串联、构成工作线圈，调整差动保护动作电流。BCH-1型继电器均带有1组制动线圈Wbrk，动作电流具有制动特性，躲避外部故障穿越电流形成的不平衡电流能力较强。制动特性作用同线路纵联差动保护。BCH-4型继电器均带有4组制动线圈Wbrk，可用于三卷变压器。2020/2/21第9章变压器保护37部件作用BCH-1BCH-2BCH-4速饱和铁芯变流器直流助磁特性，躲避励磁涌流√√√差动线圈产生动作磁势（安匝）√√√二次线圈驱动执行元件√√√平衡线圈减小TA变比标准化形成的不平衡电流，改变动作电流2个2个2个短路线圈加强直流助磁特性，躲避励