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1、供 配 电 系 统,第七章 供配电系统的继电保护 第五节 电力变压器的继电保护 南京师范大学电气与电子工程学院 2004年10月 制作,本节主要内容,一、常见故障类型、不正常工作状态及其保护方式 二、变压器的电流和电压保护 三、变压器的瓦斯保护 四、变压器的差动保护,一、 常见故障类型、不正常工作 状态及其保护方式 常见故障类型 不正常工作状态 相应的保护方式 二、变压器的电流和电压保护 电流速断保护 过电流保护 复合电压启动的过电流保护 变压器的过负荷保护,三、变压器的瓦斯保护 瓦斯继电器的结构和基本原理 瓦斯保护的运行与接线 四、 变压器的差动保护 纵联差动保护的工作原理 变压器差动保护中
2、不平衡电流产生原因及抑制措施（5点） BCH-2型继电器的结构与工作原理 差动保护整定计算,故障类型,内部故障：指油箱内的短路故障 变压器绕组的相间短路 包括 变压器绕组的匝间短路 中性点接地侧的单相接地短路 外部故障：指油箱外引出线的短路故障 相间短路 单相接地短路,不正常工作状态,外部短路引起的过电流 过电压 过负荷 油面降低 油温过高等,保护方式,瓦斯保护 （气体保护） 纵联差动保护 电流速断保护 定时限过电流保护 过负荷保护 单相接地保护：零序电流保护 过励磁保护,主 保 护,选其一,轻瓦斯：动作于信号 重瓦斯：动作于跳闸,后备保护：,辅助保护,车间变610/0.4kV，容量1000k
3、VA左右，主保护采用电流速断保护和瓦斯保护 1。动作电流整定 保护装置动作电流：躲过变压器二次侧母线上最大三相 短路电流归算至一次侧的值,可靠系数 ，一般DL取1.31.4， GL取1.51.6 。 为躲过励磁涌流，需,电流速断保护,2。灵敏度校验 一次侧最小两相短路电流值 如不满足要求，则改用差动保护。 3。接线 同线路段保护 4。评价 优点：简单，动作迅速； 缺点：有死区，不能保护变压器二次侧出口处短路，必须与过电流保护配合使用。,过电流保护,过电流保护既可作本级变压器的近后备保护，又可 作下级线路的远后备保护。 1。动作电流整定 动作电流：躲过最大负荷电流,可靠系数 ，DL取1.21.3
4、， 返回系数 ，DL取0.85。,最大负荷电流的计算： （1）并列运行的m台变压器,（2）降压变压器,电动机自启动系数， 35kV取1.52， 610 kV取1.52.5。 2。动作时限整定：时限阶梯原则,3。灵敏度校验 要求：（1）作为本级变压器的近后备保护时： KS 1.5 （2）作为相邻元件的远后备保护时： KS 1.2 式中： 保护范围末端最小两相 短路电流值。 如不满足要求，则改用低电压启动的过电流保护或复合电压启动的过电流保护。,4。接线 同线路段保护,复合电压启动的过电流保护,1。接线,低电压启动过电流保护接线,（2）对称短路时，因短路瞬间存在非周期分量，出现负序，继电器4，5，
5、6相继动作，同时继电器1，2，3动作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧断路器。 （3）当YH断线时，继电器4，5均动作，但1，2，3不动作，不会误动。,2。工作原理 （1）不对称短路时，负序电压继电器4动作，其常闭接点断开低电压继电器5的线圈，5接点返回，中间继电器6动作，如电流继电器1，2，3中有一个动作，则时间继电器7启动，继电器9的接点去跳变压器两侧断路器。,3。整定计算 动作电流： 低电压继电器动作电压： 负序电压继电器动作电压： 灵敏度校验不作要求 如大型变压器仍不满足要求，可采用负序电流保护反应不对称短路。,变压器的过负荷保护,过负荷一般情况下都是对称的，因此只装一
6、相，延时动作于预告信号 注意： 对双绕组降压变，装于高压侧。 对一侧电源的三绕组变压器，如三侧容量相同，只装电源侧；如容量不同，则装电源侧和容量较小侧。 对双绕组升压变，装于低压侧。,1。动作电流整定,可靠系数 ，取1.05， 返回系数 ，取0.85。,2。动作时限整定： 比后备保护大t以上，一般取510 s。,一、瓦斯继电器的结构和基本原理,瓦斯保护，又称为气体继电保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。 国标规定，800KVA及以上的一般变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。 瓦斯保护只能反映变压器油箱内部的故障，而对变压器外部端子上的故障情况则
7、无法反映。,瓦斯保护 （气体保护）,轻瓦斯：动作于信号 重瓦斯：动作于跳闸,安装： 气体继电器装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。变压器安装时应取1%1.5%的倾斜度；联通管对油箱顶盖也有2%4%的倾斜度。,二、瓦斯保护的运行与接线,轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于跳闸(跳开变压器两侧断路器)。 在充油或变压器修理后重新灌油时，为了防止误动作，将重瓦斯切换至动作用于信号，一般约为两、三天。在瓦斯继电器试验时也应切换至信号。 注意：保护的出口中间继电器必须是自保持中间继电器KM，因为重瓦斯是靠油流的冲击而动作的，油流的速度不恒定(即不稳定)，且断路器跳闸有它的固有动作时间，为了防止短时闭合造成
8、动作不可靠。出口中间继电器KM 采用“自保持”回路。,接 线,纵联差动保护的工作原理,变压器纵联差动保护是反应变压器原副边两侧电流差值的一种快速动作的保护装置。 保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。,（2）在差动保护的保护区内d点短路时，对于单端供电的变压器来说 =0，所以 = ，继电器动作。对于双端供电的变压器来说 = + ，继电器也动作。,（1）在正常运行和外部短路时: = - =0（或差流值极小），继电器不动作。,变压器差动保护中不平衡电流产生原因及抑制措施,（1）由于变压器励磁涌流引起的不平衡电流。 在变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能有很大的励磁电流(即励磁涌流
9、)。 励磁涌流有如下特点： 含有很大成分的非周期分量，其波形偏向时间轴的一侧。 含有大量高次谐波，而且以二次谐波为主。 波形之间出现间断角。,减小励磁涌流影响的方法如下： 采用具有速饱和铁心的差动继电器。 利用BCH-2型差动继电器来实现。 采用比较波形间断角来鉴别内部故障和励磁涌流的差动保护。 利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。 微机保护装置可实现,（2）由于变压器一、二次侧结线不同引起的不平衡电流,Y/-11接线的变压器原副边相位相差30，因此必须补偿回来。 补偿方法为：,（3）由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流,可以在电流互感器二次回路接入自耦电流互感器来进行平衡，
10、或利用速饱和电流互感器中的或专门的差动继电器中的平衡线圈来进行补偿，消除不平衡电流。 但差动继电器的平衡线圈只有整数匝数可供选择。因而不能完全补偿，需在动作电流整定时躲过。,（4）各侧电流互感器型号和特性不同引起的不平衡电流,当变压器两侧电流互感器的型号和特性不同时，其饱和特性也不同(即使型号相同，其特性也不会完全相同)。 因此尽可能选择同型号或相近型号的电流互感器，并在动作电流整定时躲过。,（5）由于变压器分接头改变引起的不平衡电流,变压器在运行时，往往采用改变分接头位置(即改变高压线圈的匝数)进行调压。因为分接头的改变，就是变压器变比的改变，电流互感器二次侧电流因而改变，引起新的不平衡电流
11、。 通过提高保护动作电流躲过。按“0”分接头整定，考虑5%的变动。 结论：变压器差动保护中的不平衡电流要完全消除是不可能的，但采取措施，减小其影响，用以提高差动保护灵敏度是可能的。,BCH-2差动继电器的结构原理,B柱面积是A、C柱面积的两倍。,5，6，8，10，13，20,0，1，2，3,0，1，2，3,4，8，12，16,1-1 2-2 3-34-4 14 28 42 56 7 14 21 28,(1) 速饱和变流器工作原理,作用：抑制励磁涌流产生的不平衡电流 缺点：当内部短路时，会因短路电流非周期分量的存在，动作有一定延时。,工作原理：,(2) 短路线圈工作原理,工作原理：正常或内部短路时，铁心未饱和，短路线圈不起作用；外部短路或有励磁涌流时，铁心饱和A柱比B柱严重，因此对主磁通起削弱作用，防止误动作。 作用：抑制励磁涌流和外部短路时产生的不平衡电流。而且匝数越多，作用越大。同时内部短路时延时越严重。一般10M容量左右的变压器选3-3抽头。,(3) 平衡线圈工作原理,工作原理： 作用：抑制由两侧电流互感器变比的计算值与标准值不同引起起的不平衡电流 。 但因平衡线圈只能取整数匝，不能完全消除。,本节作业,7.15 7.22,
