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1、第七章 电力变压器的继电保护 第一节 电力变压器的故障类型、不正常运 行状态及其相应的保护方式 变压器故障 油箱内：绕组的相间短路、匝间短路、 接地短路以及铁芯的烧损等，有可能导 致变压器的爆炸； 油箱外：套管和引出线发生相间和接地 短路。 变压器的不正常状态 变压器外部相间短路引起的过电流和外 部接地短路引起的过电流和中性点过电 压；过负荷（运行方式的突变）；漏油 引起的油面降低。 变压器保护方式 1、瓦斯保护：针对变压器油箱内的各种故 障以及油面的降低，它反应与油箱内所 产生的气体和油流而动作。轻瓦斯保护 动作于信号，重瓦斯动作于跳闸。 2、纵差动保护或电流速断保护（动作于跳 闸） 纵差动
2、保护：大型重要变压器 电流速断保护：中小型变压器，且过电 流保护时限大于0.5s时。 3、外部相间短路时应采用的保护（后备） 对于外部相间短路引起的变压器过电流： （1）过电流保护，一般用于降压变，整定值应考 虑事故状态下可能出现的过负荷电流； （2）复合电压起动的过电流保护，一般用于升压 变压器、系统联络变压器及过电流保护灵敏 度不满足要求的降压变压器； （3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护 ，一般用于63MVA及以上的 （4）阻抗保护，对于采用（2）、（3）的保护不 满足灵敏性和选择性要求时。 4、外部接地短路时，应采用的保护 如变压器中性点接地运行，应装设零序电流 保护。对自耦变
3、压器和高、中压侧中性点都 直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求 时，应增设零序方向元件。 对于电网中部分变压器中性点接地运行时（ 一般110kV电网为保证零序等值电路不变化， 只一台变压器接地，其他变不接地），为防 止中性点接地变压器跳开后，不接地变压器 仍带接地故障运行，可装设零序过电压保护 、中性点装放电间隙加零序电流保护等。 5、过负荷保护 对并列运行的数台变压器，为防止运行方式 突变发生过负荷，应装设过负荷保护，延时 动作于信号或自动减负荷。 6、过励磁保护 对于500kV及以上变压器，对于频率降低或 电压升高引起的变压器励磁电流的升高，应 装设过励磁保护。 7、零序差动保护：自耦变
4、或在变压器高、中压 侧发生单相接地故障时，纵差动保护灵敏度不 够，应装设零序差动保护。 8、非电量保护。 9、变压器绝缘监测装置：当变压器绕组发生局 部放电等轻微故障时，将引起变压器油中溶解 气体含量发生变化，通过传感器动态测量这些 变化趋势，分析出变压器的运行状况和潜在故 障，实现状态检修。 第二节 变压器的纵差动保护 一、构成变压器纵差动保护的基本原则 为保证变压器纵差动保护正确工作，应 使各侧在正常和外部故障时二次电流相 等，以双绕组变压器为例： 因此，变压器纵差动保护需合适选择两 侧电流互感器变比，使其比值等于变压 器变比 。 由于互感器变比有系列标准，因此纵差 保护需要应用硬件或软件
5、进行变比补偿 。 二、变压器纵差动保护的接线方式 变压器常常采用Y，d11的接线方式，因 此两侧电流相位差90o ，这样在二次电流 相量相减时会形成一个差电流。 可以将电流互感器采取合适的接线进行 相位校正，在微机保护中，也可以用软 件把它校正过来。 变压器星形侧：互感 器采用三角接 变压器三角侧：互感器 采用星形接法 三、不平衡电流产生的原因及消除措施 1、由变压器励磁涌流 所产生的不平衡 电流 变压器励磁电流只流 过原边一侧，因此反应 到差动回路中引起不平 衡电流。正常时很小，外部故障时因为 电压降低，励磁电流就更小。 变压器空载合闸时的励磁涌流 根据变压器等值电路，变压器空载合闸 时相当
6、于电压瞬时加在一电感上，稳态 时电流滞后电压90o（即电压最大、电流 过零；电压过零、电流最大） ，因此磁 通也滞后电压90o。（如图a） 在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突 变，为反抗磁通（电流）由零变化到稳 态值，因此必产生一个反电势，其作用 抵消外加电压引起的稳态磁通影响，而 维持合闸前磁通不变。 对于单相运行的变压器，励磁涌流出现 在外加电压瞬时值 时接通电路，此 时外加电压引起的磁通应为 ，而由 于磁通不能突变，将出现一个非周期分 量的磁通，其幅值为 ，如果不计其 衰减，半个周期后（ 180o ）， 也变成 ，铁芯中的磁通就达到 ，加上 铁芯的剩余磁通 ，总磁通将为 铁芯严重饱和，励
7、磁电流将剧烈增大， 而成为励磁涌流 。其最大值可达额定 电流的6-8倍。 励磁涌流特点 （1）包含有很大的非周期分量（直流分量）， 往往偏于时间轴的一侧； （2）包含大量高次谐波，以二次谐波为主； （3）波形之间出现间断。 变压器纵差动保护防止励磁涌流的方法 1）采用速饱和铁芯的差动继电器（躲过励 磁涌流，但影响故障时响应速度）； 2）鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别； 3）利用二次谐波制动等。 2、由计算变比与实际变比不同而产生的不 平衡电流 通过平衡线圈补偿 通过软件校正 整定计算时予以考虑 3、由变压器带负荷调整分接头而产生的不 平衡电流（变压器实际变比不是 ） 4、由两侧电流互感器型号
8、不同而产生的不 平衡电流 5、变压器外部短路而产生的不平衡电流 四、比率制动的纵差动保护 变压器纵差动保护应满足以下要求： （1）当变压器内部发生短路性质的故障时应 快速动作于跳闸；故障变压器空载投入时，可 能伴随较大的励磁涌流，亦应尽快动作； （2）当出现外部故障伴随很大的穿越电流时 ，应可靠不动作； （3）正常时无论变压器发生何种形式的励磁 涌流和过励磁应可靠不动作。 比率制动特性的纵差动保护，既能在外部短路 时具有可靠的制动作用，又能保证在变压器内部短 路时具有较高的灵敏度。 1. 具有比率特性的纵差动保护 为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制 动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度
9、，一般 采用比率制动特性，也称为穿越电流制动特性。由 不平衡电流的讨论可知，流入差动回路的不平衡电 流与变压器外部故障时的穿越电流有关。穿越电流 越大，不平衡电流也越大。利用这个特点，在差动 回路引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动 电流，使得差动保护的动作电流根据制动电流的大 小自动调整。 1）直线比率制动特性 图7-7 具有制动特性的差动保护的整定图解 比率制动特性的动作方程为： 保护的动作电流是随着制 动电流（外部短路时的穿 越电流）的不同而改变的 ，故称为穿越电流制动。 由于这种制动作用与穿越 电流的大小成正比，因而 使保护动作电流随着制动 电流的增大而自动增加， 故又称为比率制动。
