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1、2电力变压器保护 North China Electric Power University 变压器保护主要内容 2.1 变压器的故障类型和不正常 工作状态 2.2 变压器的纵差动保护 2.3 变压器相间短路的后备保护 2.4 变压器接地短路的后备保护 变压器保护 2.1 变压器的故障类型和 不正常工作状态 2.1.1变压器故障和不正常运行状态 (1)油箱内部故障 1)各相绕组之间的相间短路； 2)单相绕组部分线匝之间的匝间短路； 3)单相绕组和铁心间绝缘损坏引起的接地短路。 (2)油箱外部故障 1)引出线的相间短路； 2)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。 1.变压器故
2、障 (1)外部相间短路引起的过电流； (2)外部接地短路引起的过电压； (3)负荷超过额定容量引起的过负荷； (4)漏油等原因引起的油面降低； (5)过励磁。 2.1.1变压器故障和不正常运行状态 2.变压器异常运行状态 1.瓦斯保护：反应变压器油箱内各种短路故障和油面 降低。 2.纵差动保护或电流速断保护：反应变压器绕组、套 管及引出线上的故障。 2.1.2变压器应装设的保护 3.相间短路的后备保护 (1)过电流保护； (2)低电压起动的过电流保护； (3)复合电压起动的过电流保护； (4)负序电流及单相式低电压起动的过电流保护； (5)阻抗保护。 2.1.2变压器应装设的保护 4.接地短路
3、的后备保护 (1)零序电流保护及方向零序电流保护； (2)零序电压保护； (3)间隙电流保护。 5.过负荷保护 6.过励磁保护 7.变压器的其他非电量保护 (1)油温高保护； (2)冷却器故障保护； (3)压力释放保护等。 变压器保护 2.2 变压器的纵差动保护 2.2 变压器的纵差动保护 2.2.1 变压器纵差动保护的基本原理 2.2.2 变压器差动保护的不平衡电流 2.2.3 变压器励磁涌流及其鉴别方法 2.2.4 微机型比率制动特性的变压器 差动保护 2.2.5 变压器分侧差动保护 2.2.6 变压器零序电流差动保护 2.2.1 变压器纵差动保护的基本原理 正常运行或外部故障时，应使 T
4、A变比选取原则 IL I H I H IL Id nT nTAH nTAL 判据 ： 内部故障时： 2.2.1 变压器纵差动保护的基本原理 IL I H I H IL Id nT nTAH nTAL 2.2.2 变压器差动保护的不平衡电流 一、稳态运行条件下的不平衡电流 正常运行或故障后已达稳态，差动电流中只有工 频分量；忽略变压器的励磁电流(25%) 1. 三相电力变压器保护的接线 (1) Y/Y-12接线双绕组三相变压器 正常运行或外部故障时 (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 由于存在相位差，无论 如何选择TA变比，差电流不 可能为零。 (2) Y/-
5、11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 解决办法： 选择两侧同相位的电流量构成差动回路。 (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 负序分量： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 零序分量： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 负序分量： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 零序分量： (2) Y/
6、-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 零序分量： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 常规变压器保护接线方式 ： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 常规变压器保护接线方式 ： 侧电流互感器计算变比取为： 侧电流互感器计算变比取为： (2) Y/-11接线两绕组三相变压器 1. 三相电力变压器保护的接线 微机变压器保护接线方式 ： 常规变压器保护接线方式复杂，TA极性容易接错 ；星形侧TA断线判断困难。 微机变压器保护中各侧均采用星形接线方式，由 内部计算完成相位的转换。 (3) 三绕组变压器差动保护
7、接线 常规保护中：Y侧电流互感器接成型，而侧电流互感器 接成Y型。 1. 三相电力变压器保护的接线 (3) 三绕组变压器差动保护接线 常规保护中：Y侧电流互感器接成型，而侧电流互感器 接成Y型。 1. 三相电力变压器保护的接线 变压器正常运行和外部故障时满足： (3) 三绕组变压器差动保护接线 对照上面二式，可得电流互感器选择原则： 1. 三相电力变压器保护的接线 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 难以完全满足造成。 对于Y/d-11变压器： 设变压器星形侧一次电流为 三角侧一次电流为 ，TA的变比为 ，TA的变比为 TA的一次额定电流为：10、12.5(12)、15、20、
8、25、30 、40、50、60、75的十进位倍数，保护用TA一次额定电流 为1505000A。 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 例某Y/d-11变压器容量为31.5MVA，变比为115/10.5， 选择电流互感器的变比，并计算额定运行条件下的 不平衡电流。 115kV10.5kV 一次额定电 流 TA接线 TA计算变比 TA实际变 比 二次电流 不平衡电流 158A1730A Y 1730/5=346 300/5=602000/5=400 1730/400=4.32 Iunb = 4.55 4.32 = 0.23(A) (1) 采用自耦变流器进行补偿 改变自耦变流器的变 比
9、，使 从而流入继电器的电 流近似为零 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 装设于小电流一侧 (2) 采用中间变流器平衡线圈进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： TS 中间变流器 Wb 平衡线圈 Wd 差动线圈 流入继电器的电流满足磁势平衡条件： 平衡线圈加在二次 电流较小的一侧(H侧)。 (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 按照 构成差动电流会有不平衡电流 引入平衡系数： 保证正常运行或外部故障时，差电流为零。 (3) 微机保护
10、中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 按照 构成差动电流会有不平衡电流 引入平衡系数： 此时不平衡电流与电流互感器 变比选取无关。 (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： Iunb = 4.550.9485 4.32 = -0.004(A) 两绕组变压器举例： Iunb = 4.55 4.32 = 0.23(A) 补偿前： (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 三绕组变压器举例：
11、容量S31.5MVA，变比110kV/38.5kV/11kV，接线方 式Y/Y/-12-11 计算变压器各侧额定电流： 110kV侧： 35kV侧： 10kV侧： (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 容量S31.5MVA，变比110kV/38.5kV/11kV，接线方 式Y/Y/-12-11 选择TA变比 ： 110kV侧：200/5 35kV侧： 500/5 10kV侧： 2000/5 三绕组变压器举例： (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的
12、措施： 容量S31.5MVA，变比110kV/38.5kV/11kV，接线方 式Y/Y/-12-11 平衡系数： 三绕组变压器举例： (3) 微机保护中采用平衡系数进行补偿 2. TA计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流 减小不平衡电流的措施： 假设在正常运行时该变压器满载运行，中压侧的容量 为20MVA，低压侧的容量为11.5MVA，则有高压侧电流 为165.3A，中压侧电流为300A，低压侧电流为603.6A。 在微机保护中整定时不再考虑该因素产生的不平衡电流， 可以认为 三绕组变压器举例： 3. 变压器有载调压产生的不平衡电流 调压的范围： 假定Y/d-11变压器的电流互感器计算变比
13、和实际变比一致 4. 由电流互感器传变误差产生的不平衡电流 由于电流互感器励磁电流的存在，电流互感器存在传 变误差，电流互感器的二次电流为： 变压器差动回路中流过的电流为： 实际上两侧TA特性不完全相同，则不平衡电流不为零 4. 由电流互感器传变误差产生的不平衡电流 考虑两侧误差方向相同，最严重情况为一侧无误差； 一侧有最大误差(10%) ：电流互感器的同型系数 同型时取0.5，不同型时取1 二、暂态运行条件下的不平衡电流 1. 暂态情况下互感器变换误差 计及非周期分量的影响，引入非周期分量系数： 非周期分量系数，取值1.52。 外部故障时，除了工频分量之外还有非周期分量，该分量 不易传送到互感器二次侧，成为励磁电流，导致互感器饱和 传变误差增大。 2. 励磁电流产生的不平衡电流 电力变压器正常运行时，用于建立磁场的励磁电流很小 (25%In)，不考虑其对差动保护的影响； 变压器在空载合闸或外部故障切除后电压恢复时，可 能产生很大的暂态励磁电流（励磁涌流48In）,一般不能 从定值躲励磁涌流。 综合考虑稳态和暂态条件下的不平衡电流，不考虑励磁 涌流的影响，变压器差动保护中的不平衡电流按下式计算：
