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1、四川省电力公司培训中心 赵镇变电站继电保护及自动装置第三部分 变压器保护配置 一、变压器故障类型1、绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地侧的单相接地短路；2、绕组的匝间短路；3、外部相间短路引起的过电流；4、中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；5、过负荷；6、油面降低；7、变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。根据故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设的保护类型1、瓦斯保护对变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。应装设瓦斯保护的
2、变压器容量界限是：800KVA及以上的油浸式变压器和 400kVA及以上的车间内油浸式变压器。同样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。2、纵差保护或电流速断保护对变压器内部绕组、套管及引出线上的故障，应根据容量的不同，装设纵差动保护或电流速断保护。纵差保护适用于：并列运行的变压器，容量为6300kVA 以上时；单独运行的变压器，容量为l0000kVA以上时；发电厂厂用工作变压器和工业企业中的重要变压器，容量为 6300kVA 以上时。对高压侧电压为220kV及以上的变压器，可装设双差动保护。电流速断保护用于: 1O000kVA以下的变压器，且其过电流保护的时限大于0.5s时
3、。对200OkVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，也应装设纵差动保护。上述各保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。3、外部相间短路时，应采用的保护对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护作为后备保护。(l）过电流保护， 一般用于降压变压器，保护装置的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上；(3）负序电流及单相式低电压起动的过电流保护， 一般用于容量为63MVA及以上的升压变压器和系统联络变压器，当采用第（2）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要
4、求时，可采用阻抗保护。对500kV系统联络变压器高、中压侧均应装设阻抗保护。保护可带两段时限，以较短的时限用于缩小故障影响范围；较长的时限用于断开变压器各侧断路器。4、外部接地短路时，应采用的保护 对中性点直接接地电力网内，由外部接地短路引起过电流时， 如变压器中性点接地运行，应装设零序电流保护。零序电流保护可由两段组成，每段可各带两个时限，并均以较短的时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器。对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应装设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行，为防止发生接地短路时，中性
5、点接地的变压器跳开后，中性点不接地的变压器（低压侧有电源）仍带接地故障继续运行，应根据具体情况，装设专用的保护装置，如间隙零序过电压保护、间隙零序电流保护，中性点装放电间隙等。5、过负荷保护对 400kVA以上的变压器，当数台并列运行，或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。过负荷保护接于一相电流上，并延时作用于信号。对于无经常值班人员的变电站，必要时过负荷保护可动作于自动减负荷或跳闸。6、过励磁保护高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁
6、超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比（称为过励磁倍数）而动作。7、其他保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，应按现行变压器标准的要求，装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。 如：冷却器全停保护（跳闸），温度及油位保护（信号）。变压器保护配置 -新津顺江站主变保护配置图二、变压器主保护配置及保护范围 变压器主保护配置： 为防止变压器内部各种故障以及油面的降低，应装设瓦斯保护 。 为防止变压器内部线圈、引出线、套管的相间及线圈的匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路，应装设纵联差动保护 。变压器主保护比较 两种保护由于基本原理不
7、一样，因而在作用和保护范围上也有所区别。差动保护为变压器的主保护；瓦斯保护为变压器内部故障时的主保护。 差动保护的保护范围为主变压器及各侧差动电流互感器之间的一次电气部分，主要反映以下故障：（1）主变压器引出线及变压器绕组发生多相短路；（2）单相严重的匝间短路；（3）在大电流接地系统中各绕组及引出线上的接地故障。 瓦斯保护的范围是变压器内部，主要反映以下故障：（1）变压器内部多相短路；（2）匝间短路，匝间与铁芯短路；（3）铁芯故障(发热烧损)；（4）油面下降或漏油；（5）分接开关接触不良或导线焊接不良。变压器主保护比较 差动保护的优点：能够迅速有选择地切除保护范围内的故障，接线正确调试得当不发
8、生误动。 缺点：对变压器内部不严重的匝间短路反映不够灵敏。 瓦斯保护的优点：瓦斯保护不仅能反映变压器油箱内部各种故障，而且还能反映出差动保护反映不出来的不严重的匝间短路和铁芯故障、内部进入空气等。因此是灵敏度高、结构简单、并且动作迅速的保护。 缺点：它不能反映变压器外部故障(套管和引出线)，因此瓦斯保护不能作为变压器各种故障的唯一保护；瓦斯保护抵抗外界干扰的性能较差，比如地震时就容易造成误动作；如果在装设瓦斯保护引线电缆时不能很好处理防油或瓦斯继电器不能很好处理防水，有可能因漏油腐蚀电缆绝缘或漏水造成误动作。1.1变压器瓦斯保护基本原理瓦斯继电器KG的上触点接至信号，为轻瓦斯保护；下触点为重瓦
9、斯保护，经信号继电器KS、连接片XE起动出口中间继电器KOM，KOM的两对触点闭合后，分别使断路器QF1、QF2、断路器跳闸线圈YT励磁。跳开变压器两侧断路器，即：直流+ KG KS XE KOM 直流， 起动 KOM。直流+ KOM QF1 YT 直流，跳开断路器 QF1。直流+ KOM QF2 YT 直流，跳开断路器QF2 。连接片XE也可接至电阻R，使重瓦斯保护不投跳闸而只发信号。1.2变压器瓦斯保护范围 范围：变压器内部各种故障以及油面的降低。它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作，是变压器油箱内部故障的主保护。瓦斯保护分重瓦斯和轻瓦斯保护，重瓦斯保护动作于跳闸，轻瓦斯保护动作于发出
10、信号。 对于装有有载调压分接头开关的变压器，应装设有载调压瓦斯保护。2.1变压器差动保护基本原理正常及区外故障时，差动继电器KD中的电流等于两侧电流互感器二次电流之差，忽略变压器的励磁电流，流入差动继电器的电流i=0 ； 区内故障，流入差动继电器的电流为变压器两侧流向短路点的短路电流二次值之和（空载时KD与TA2并联关系）： i=Ik2.2变压器差动保护范围 范围：变压器内部线圈、引出线、套管的相间及线圈的匝间短路，以及在中性点直接接地系统侧的引出线和线圈上的接地短路。 差动保护按照循环电流原理构成，差动元件采用分相式比较各侧电流差而动作，是变压器的主保护。 当变压器差动保护范围（差动TA）内
11、发生各种短路故障时，瞬时动作跳开变压器的各侧断路器。2 .3差动保护中的比率制动（比率差动）比率制动：原因： 正常时，互感器变比不一致和互感器传变误差、TA 特性不同造成不平衡电流较小，当外部短路时不平衡电流增大，即流入差动继电器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。可能造成差动保护误动；2 .3差动保护中的比率制动（比率差动） 解决方法： 1、增大差动动作电流，降低了动作灵敏度2、采用比率制动，动作电流随外部短路时不平衡电流增大而自动提高，并能正确区分励磁涌流、TA断线判别和TA饱和判别后才出口。 比率制动重点在制动电流选择上，要求外部短路时尽可能大，
12、内部短路时尽可能小： 常规保护如BCH-1 采用制动绕组完成比率制动特性，在差动继电器中引入一个能够反应变压器穿越电流大小的制动电流，继电器的动作电流不再是按躲过最大穿越电流整定，而是根据制动电流自动调整。 微机保护当检测到某相中的三次谐波与该基波的比值大于某一定值时，自动提高比率制动差动的动作值、改变比率制动系数和最小制动电流。2.4变压器差动保护不平衡电流原因 变压器接线组别 产生 TA实际变比与计算变比不同产生 各侧 TA特性不同产生 变压器调压产生 空载合闸产生（ 励磁涌流 ） 和应涌流 （在一台变压器空载合闸时，不仅合闸变压器有励磁涌流，而且在与之并联运行的变压器中也出现涌流现象）2
13、.5变压器 励磁涌流1） 励磁涌流幅值大且衰减，含有非周期分量；2） 中小型变压器励磁涌流大（可达10 倍以上），衰减快；大型变压器一般不超过4.5 倍，衰减慢。3）励磁涌流中含有明显的二次谐波和偶次谐波，短路时很少。4）为保证变压器空载合闸或切除外部出线短路时，在励磁涌流作用下纵差保护不误动，在第一次投运纵差保护时，必须做变压器的冲击合闸试验，而且应进行57 次，有条件的应记录励磁涌流和合闸方的电源电压波形，以便对空载合闸条件( 电压大小和合闸初相角) 和涌流大小作出估计，确认变压器纵差保护（包括差动电流速断保护) 避越励磁涌流的能力。2.6变压器接线组别的影响及其补偿措施2.6.1变压器接
14、线组别影响的常规补偿措施常规变压器的差功保护，利用二次接线进行相位和幅值补偿（外转角）。2.6.2微机保护相位纠正的二次接线微机保护二次TA 均接成 Y型，微机保护由软件对变压器电流进行相位校准及电流补偿。（内转角）微机保护在变压器的Y侧进行转角，微机保护在变压器的d侧进行转角。（外转角）2.7 变压器的差动速断保护 当变压器内部严重故障 TA 饱和时， TA 二次电流的波形将发生严重畸变，含有大量的谐波，使差动保护拒动或延缓动作，严重损坏变压器。 为克服纵差保护的上述缺点，设置差动速断元件。差动速断元件反映的也是差流。与差动元件不同的是：它反映 差流的有效值 。不管差流的波形如何及含有谐波分
15、量的大小，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。三、主变后备保护配置 (35KV主变)三、主变后备保护配置 (110KV主变)1、主变相间短路后备保护（过电流保护）保护范围： 是防御变压器本体、外部相间短路引起的变压器过电流。其保护范围延伸到母线和线路。1.1过电流保护的配置过流保护主要作为 变压器相间故障 的主保护的后备保护、又是 外部 相邻母线或线路 相间短路 的后备保护。它的保护的 定值和动作时间要与相邻元件的保护相配合。220kV主变压器的相间后备保护一般除有过电流保护外，还有复合电压闭锁过电流保护以及带方向的复合电压闭锁方向过电流保护。1.2、过电流保护工作原理图过电流保护装置其工作原理与线路定时限过电流保护相同。保护经时限动作后，跳开变压器 两侧的断路器。保护的启动电流按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。过电流保护宜用于降压变压器，保护整定值应考虑事故时可能出现的过负荷。2、主变相间短路后备保护 （复压过流）2.1、复合电压闭锁方向过流 保护配置：过电流保护按躲过可能出现的最大负荷电流整定、启动电流比较大，对于容量较大的降压变压器或升压变压器，灵敏度往往不能满足要求。为此可以采用低电压启动的过电流保护。 复合电压启动过电流保护在不对称故障时电压继电器的灵敏度高，并且接线比较简单，
