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1、变压器保护相关知识 电气二次吴久才 2016年1月 一、变压器保护配置 变压器保护的配置 ： 差动保护 后备保护 异常运行保护 非电量保护 变压器保护主要分为： 1 短路故障的主保护 变压器短路故障的主保护，主要有：纵差保护、重 瓦斯保护、压力释放保护。 2 短路故障的后备保护 目前，电力变压器上采用较多的短路故障后备保护 种类主要有：复合电压闭锁过流保护；零序过电流 或零序方向过电流保护；低阻抗保护等。 3 异常运行保护 变压器异常运行保护主要有：过负荷保护、过激磁 保护、变压器中性点间隙保护、非全相、失灵启动 4、非电量保护 重、轻瓦斯、温度、油位、压力及冷却器全停保护 等。 二、纵差保护
2、 纵差保护是指由变压器各侧外附CT构成的差 动保护，该保护能反映变压器各侧的各种相 间类型故障。 纵差保护应注意空载合闸时励磁涌流、过励 磁、TA饱和、差流过大等情况下变压器差动 保护动作误动作。 双绕组变压器实纵差动保护的原理接线图 纵差差流计算 由于各侧电压等级和CT变比的不同，计算差流时需 要对各侧电流进行折算，本装置各侧电流均折算至 高压侧。 变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直 接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧 为极性端。 由于Y侧和侧的线电流的相位不同，计算纵差差流 时，变压器各侧CT 二次电流相位由软件调整，装 置采用由Y- （或 -Y）计算纵差差流。 Y/D
3、-11接线 纵差差流和制动电流计算 1.计算各侧额定电流 2.各侧折算到高压侧的折算系数(平衡系数) 3.各侧电流折算及Y-变换 4.计算差流和制动电流 计算各侧额定电流 平衡系数 折算及Y-变换 差流和制动电流 纵差差动保护原理配置 1、差动速断保护 2 、稳态量比率差动保护 3 、故障分量比率差动保护 4、TA断线闭锁 纵差速断保护 当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬 时动作跳开变压器各侧开关。 差动速断保护不经任何闭锁条件（如TA断线 闭锁、二次及五次谐波闭锁等）直接出口。 差动速断定值应按躲过变压器空载合闸励磁 涌流差流值整定，一般取（68）的额定电 流 差动速断逻辑图 动作方程
4、纵差稳态量比率差动 稳态比率差动保护采用经傅氏变换后得到的 电流进行差流计算，用来区分差流是由于内 部故障还是外部故障引起。 比率制动曲线 最小动作电流 Iopmin 应按躲过变压器最大负载时的最大不平衡电 流整定 。 在工程实用整定计算中可选取 Iopmin=（0.20.5）Ie 拐点电流的选取（Is1，Is2 ） Is1：一折段制动电流倍数，为最小制动电流 ，为保证远处外部短路（故障电流较小） 时，纵差保护不误动，一般取小于变压器 高压侧额定电流的二次值即 Is11Ie 取0.8 二折段制动电流倍数，应小于由于直流分量 和剩磁引起TA饱和的电流值。为使变压器 绕组内部故障获得较高的灵敏度，
5、希望当制 动电流小于3倍变压器额定电流时，制动量 不要增加太快，因此取2.53倍的变压器额 定电流。 制动曲线的斜率 差动保护的制动电流应大于外部短路时流过 差动回路的不平衡电流。一般取 影响稳态比率差动保护的其他判据 TA 断线判据(可选择) 励磁涌流判据 轻微过激磁判据 TA饱和判据 纵差稳态量比率差动逻辑图 TA断线判据 如果选择了TA断线闭锁稳态量比率差动 当发生TA断线时，如差动电流大于基准侧额 定电流的1.2倍，开放差动保护，否则闭锁比 率差动。 CT断线闭锁差动可由控制字投退。 TA断线判据 每侧具体判据，必须同时满足以下条件： 1.三相最小电流0.15倍本侧额定电流。 3.异常
6、相相电压无突降、3U040V、最小相 电流IL.set)或 (IcIL.set)。 其中为Ia、Ib、Ic三相电流，IL.set为过流定 值。 过流元件逻辑 复合电压元件 复合电压指相间低电压或负序电压。 变压器各侧的复压过流保护均经复合电压 闭锁。使用几侧复压的“或”逻辑作为开放条 件。 其动作判据为 (UL3U2.set)。 其中：UL=Min Uab、Ubc、Uca 为低电压 ，ULL.set低电压定值。 3U2为负序电压，3U2.set为负序电压定 值。 功率方向元件 方向元件采用正序电压，带有记忆性，近处 三相短路时方向元件无死区。 电流电压回路采用90度接线。 以电流为参考相位，固
7、定在0度角，改变电压 的角度，当方向指向指向变压器时，最大灵 敏角45。当方向指向指向母线（系统）时 ，灵敏角135 动作判据 其动作判据为： IaUbc，IbUca，IcUab三个夹角（电 流落后电压时为正），其中任一夹角满足j 90I0L.set。 其中为Ia、Ib、Ic三相电流，I0L.set为零序过 流定值。 方向元件 各段零序过流保护保护均可经方向控制控制 字来决定保护是否经方向闭锁，如方向控制 设为“退出”，则此段保护为零序过流保护不带 方向。 保护零序电流采用各侧自产零序电流，零序 电压使用各侧自产零序电压。自产零序电流 TA正极性在母线侧，定值中的指向均以此极 性为基准。 方向
8、判别 当方向指向指向变压器时，最大灵敏角90 。 其动作判据为：3U03I0的夹角（电流落后 电压时为正），其中任一夹角满足 1800。 当方向指向指向母线（系统）时，灵敏角90 。 TV断线对零序方向元件的影响 零序方向元件采用的是自产零序电压，当TV 断线时，默认为零序方向元件满足条件。 中性点间隙保护 间隙保护的作用是保护中性点不接地变压器 中性点绝缘安全的。 在变压器中性点对地之间安装一个击穿间 隙。在变压器不接地运行时，若因某种原因 变压器中性点对地电位升高到不允许值时， 间隙击穿，产生间隙电流。另外，当系统发 生故障造成全系统失去接地点时，故障时母 线TV的开口三角形绕组两端将产生
9、很大的电 压。 原理图 间隙保护定值 1 动作电流：100A 2 动作电压：150180V 3 动作延时 为避免雷电进波导致间隙击穿，引起线 路零序保护跳闸，造成变压器失压，间隙保 护应具有动作延时，一般其值为35秒 变压器零序保护在不接地运行时要退出。 线路负荷侧线路零序保护要退出。 低压侧限时速断保护 反措要求：保护10kV母线故障，一般0.3或 0.5S跳闸 电流元件，定值按10kV母线故障可靠动作整 定 过激磁 过激磁保护装设在不带分接头调压的那一 侧，反应大型变压器因为电压升高或频率 低，而使变压器工作在磁密饱和段，使变 压器励磁电流增大，变压器发热严重而损 坏。 公式 过激磁程度可
10、以用过激磁倍数来表示： NB/ Bn=(U/f)/(Un/fn) 式中：N 过激磁倍数； B，Bn 变压器铁芯磁通密度的实 际值和额定值； U，Un 加在变压器绕组的实际电 压和额定电压； f，fn 实际频率和额定频率。 动作特征 南自SGT-756变压器保护装置设定时限告警 和反时限跳闸，反时限动作特性为七段式折 线易于过激磁动作特性曲线拟合。过激磁基 准电压采用高压侧额定相电压（铭牌电压） ，反时限特性分成7段，范围为1.11.4，级 差为0.05。. 断路器失灵保护 断路器失灵保护动作接点开入后，跳变压 器各侧断路器。 失灵启动元件由相电流、零序电流、负序 电流组成。 变压器保护动作送接
11、点到失灵保护解除复 压闭锁。 四、非电量保护 瓦斯保护 压力释放保护 温度及油位保护 冷却器全停保护 瓦斯保护 作用原理是：变压器内部故障时，在故障点 产生往往伴随有电弧的短路电流，造成油箱 内局部过热并使变压器油分解、产生气体（ 瓦斯），进而造成喷油、冲动瓦斯继电器， 瓦斯保护动作。 瓦斯保护分为轻瓦斯保护及重瓦斯保护两 种。 压力保护 作用原理与重瓦斯保护基本相同，但它是反 应变压器油的压力的。 当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压 力增高，弹簧动作带动继电器动接点，使接 点闭合，切除变压器。 温度及油位保护 当变压器温度升高时，温度保护动作发出告 警信号。 油位是反映油箱内油位异常的保护。运行时 ，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动 作，发出告警信号。 冷却器全停保护 是在变压器运行中冷却器全停时动作。其动 作后应立即发出告警信号，并经长延时切除 变压器。逻辑框图 如下：75度延时20分跳 闸。 谢谢大家
