第6章-变压器保护

1第六章电力变压器保护2of513of51主要内容6.1变压器的故障类型和不正常工作状态6.2变压器的纵差动保护6.3变压器相间短路的后备保护6.4变压器接地短路的后备保护6.5变压器零序电流差动保护46.1变压器的故障类型和不正常工作状态5of511.变压器的故障油箱内部故障•各相绕组之间的相间短路；•单相绕组部分线匝之间的匝间短路；•单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。油箱外部故障•引出线的相间短路；•绝缘套管闪烁或破坏、引出线通过外壳发生的单相接地短路。6of512.变压器的不正常运行状态外部相间短路引起的过电流；外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；负荷超过额定容量引起的过负荷；漏油等原因引起的油面降低。过励磁。7of513.变压器应装设的保护瓦斯保护：防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低。纵差动保护或电流速断保护：防御变压器绕组、套管及引出线上的故障。上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。8of51外部相间短路的后备保护•过电流保护•低电压起动的过电流保护•复合电压起动的过电流保护•负序电流及单相式低电压起动的过电流保护•阻抗保护9of51外部接地短路的后备保护•变压器中性点接地运行：零序电流保护•自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器：应增设零序方向元件•中性点不接地的变压器：零序过电压保护•中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护10of51过负荷保护过励磁保护变压器的其他非电量保护•油温高保护•冷却器故障保护•压力释放保护等116.2变压器的纵差动保护12of51正常运行或外部故障时，应使21IITA221TA1nInIT1TATA2nnn2IId1ITn1TAn2TAn1I....2I21IIKD一、变压器纵差动保护的基本原理13of51纵差动保护的动作判据为setrII||21rIII式中一、变压器纵差动保护的基本原理14of51二、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法1.变压器励磁涌流所产生的不平衡电流;2.三相变压器接线产生的不平衡电流;3.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流;4.由电流互感器变比误差产生的不平衡电流;5.带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。15of511.变压器励磁涌流产生的不平衡电流变压器的励磁电流正常情况下：(0.02~0.05)IN外部短路时：更小电压突然增加（空载投入变压器或外部故障切除后电压恢复）时：4~8IN→励磁涌流二、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法16of51设在时合闸，加在变压器上的电压为：0t)sin(tUumdtdurmmtcos)cos(根据：则空载合闸时铁心中的磁通为：设合闸时电压的初相角0合闸后半个周期（0.01秒），铁心中磁通达到最大，为：rm217of51μI、utumsyμNIμ.maxIsym2μit18of51励磁涌流（%）例1例2例3例4基波100100100100二次谐波36315023三次谐波76.99.410四次谐波96.25.4-五次谐波5---直流66806273特点：有很大成分的非周期分量；有大量的高次谐波，尤以二次谐波为主；波形经削去负波后出现间断。19of51影响涌流特征的因素：合闸时电压的初相角α•对于单相变压器而言，当α=0°时合闸，涌流最严重。当α=90°时合闸，将不产生涌流。•对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120°，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。铁芯中剩磁的大小和方向变压器铁芯的饱和磁通20of51防止励磁涌流影响的方法采用具有速饱和铁芯的差动继电器采用间断角原理的差动保护利用二次谐波制动利用波形对称原理的差动保护21of511AI30............2.三相变压器接线产生的不平衡电流1AI1BI1CI1AI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CI1AI1BI1CI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CI30ITnTA1n2TAn2B2AII2C2BII2A2CII22of51............IdIdId2B2AII2AI3TA12TATnnn2A2AII31AI1BI1CI1AI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CITnTA1n2TAn2.三相变压器接线产生的不平衡电流23of513.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流TTA1TA2nnn很难完全满足！→Iunb或3TA12TATnnn减小方法数字式保护：计算补偿电磁式：采用中间变流器进行补偿24of51d2db1WIWWI)(max.kzaunbIfIId..2I1I1I2I1I2IW2WbWdTS正常运行和外部故障时采用中间变流器进行补偿25of5121rIII计算补偿：用补偿1TA2TTA1TA21TInnnnIIn)1(2TA2TA11nInI2TA21TTA21TnInnIn1I令)1(TA2TTA1nnnn121rInIII26of514.由电流互感器变换误差产生的不平衡电流II理想特性1TA2TAunbImax.1.0kstnpunbIKKI27of515.带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流max.kunbUIITTA1TA2nnn3TTA1TA2nnn或28of511.动作电流的整定max.unbIKIrelsetmaxk.max.)1.0(IKKUfIstnpzaunb三、具有制动特性的差动继电器relK一般取1.329of512.BCH-1型差动继电器的制动特性tgKres(一般取0.3~0.4)resIop.rI)(kI)(unbImax.unbImaxk.I无制动a123三、具有制动特性的差动继电器maxk.max.)1.0(IKKUfIstnpzaunb30of51动作判据set.minset.rIIres.gresII当)(min.res.gressetset.rIIKIIres.gresII当3.微机纵差动保护的比率制动特性resIset.rIminset.IABCres.gImaxset.Iares.maxI31of51定值整定：最小动作电流：按躲过变压器在正常运行条件下产生的不平衡电流整定。Nstzarelset.min10IKUfKI).(很小时，取set.minINset.min5020II).~.(32of51拐点电流：一般整定在（0.6~1.1）倍变压器的额定电流res.gres.maxset.minset.maxIIIIK制动特性的斜率Nres.g1160II).~.(resIset.rIminset.IABCres.gImaxset.Iares.maxI33of51resIset.rIminset.Ires.gImaxset.Iares.maxI内部故障时的动作行为bc12灵敏度大为提高346.3变压器相间短路的后备保护35of51过电流保护低电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护负序过电流保护阻抗保护36of51QF1TAQF2It0跳QF1、QF2L.maxrerelsetIKKINL.maxInnI1NssL.maxIKI一、过电流保护37of51QF1TAQF2It0跳QF1、QF2II≥&UUU≥H1H2Y1NrerelsetIKKINset70UU.二、低电压启动的过电流保护38of51QF1TAQF2It0跳QF1、QF2II≥&U2滤过器UU≥H1H2Y1KV1KV2TVN2.set120060UU).~.(三、复合电压启动的过电流保护39of51IIIIIIQF1QF2QF3ItIItIIItk1k21.单侧电源的三绕组变压器tttIIIIII动作后只跳开QF3tttt),max(IIIIII跳开QF2tttIT跳开QF1、2、3II四、三绕组变压器相间短路后备保护的特点40of51IIIIIIQF1QF2QF3ItIItIIItk1k22.多侧电源的三绕组变压器tttIIIIIItttIIII方向指向母线IIII→I→tttII带方向跳开QF1),,max(IIIIIITtttt跳开QF1、2、3四、三绕组变压器相间短路后备保护的特点416.4变压器接地短路的后备保护42of51bIlx.setrelIsetKIKIst1501~.stt5012.stt5033.stt5034.bIIIlx.setrelIIsetKIKI03I一、变电所单台变压器的零序电流保护QF1QF2QFIIIIIt10t20t30t40≥1H1≥1H2跳QF跳QF1、QF243of5110I10I10I20I20I20Ig0Ig0Ig0Ig03I自耦变压器中性线上零序电流的大小和方向都是不确定的，不能用于零序电流保护。30I二、自耦变压器零序电流保护的特点44of51IdId应在高中压侧加装方向元件以保证选择性45of51T1QFT2T3三、多台变压器并联运行时的接地后备保护k1k246of511.全绝缘变压器的接地保护Nset81UU.st5030.~.QF1QF2QF零序电流保护U0t0≥1H1跳QF跳QF1、QF247of512.分级绝缘变压器的接地保护QF1QFU0t50跳QF跳各侧QF≥1零序电流保护I0t1、t3t2、t4486.5变压器零序电流差动保护49of51Idz03Ig03I03InIIII0z0g0r033350of51整定原则：1.躲过外部单相接地故障时的不平衡电流；2.躲过励磁涌流情况下和外部相间短路时的不平衡电流。在变压器内部单相接地故障时灵敏度比较高。51of511.了解变压器可能产生的故障类型和异常运行状态，以及变压器应有的保护方式；2.掌握纵差动保护的基本工作原理及其特点；3.掌握变压器差动保护中产生不平衡电流的原因及减小措施；4.了解变压器差动保护的比率制动特性；5.了解电流、电压保护在变压器中的应用。本章学习重点