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1、变压器保护原理与配置,2,操作说明,表示回到最近观看的幻灯片 表示回到“主目录” 表示回到第一页 表示上翻一页 表示下翻一页 表示回到最后一页,#1变压器,电流互感器,#1变高压侧开关,220kV母线电压互感器,高压配电线路,220kV母线,10kV母线,发电厂一次设备简图,系统介绍,220kV变电站一次设备简图,220kV变电站一次设备简图,#1变压器,电流互感器,#1变高压侧开关,220kV母线PT,220kV母线,10kV母线,#1变低压侧开关,#2变压器,220母联,100母联,10kV母线 PT,5,变 压 器,主变虎踞创效益,银线条条连四方,6,主变二次回路简述,计量,保 护 A
2、柜,220kV母线,10kV母线,保 护 B 柜,直流电源,测控,7,变压器保护柜（南瑞继保RCS-978）,打印机,压板,8,变压器保护柜(许继WBH-801A),打印机,压板,9,500kV变压器保护柜,10,空气开关,11,端子排,电流电压回路,直流回路,12,电量保护/非电量保护,电量保护 由电气量反映的故障动作或发信号的保护。 保护的判据是电量：电流、电压、频率、阻抗等。,非电量保护 由非电气量反映的故障动作或发信号的保护。,保护的判据是非电量，如瓦斯保护（通过油速整定）、温度保护（通过温度高低）、压力保护等。,13,4.1.1 电力系统中的电力设备和线路，应装设短路故障和异常运行的
3、保护装置。电力设备和线路短路故障应有主保护和后备保护，必要时可增设辅助保护。 4.1.1.1 主保护 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。,继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）,14,继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）,4.1.1.2 后备保护 主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。后备保护可分为远后备和近后备两种。 a）远后备是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护实现后备。 b）近后备是当主保护拒动时，由该电力设备或线路的另一套保护实现后备的保护；当断路器拒动时
4、，由断路器失灵保护来实现的保护。,15,继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）,4.1.1.4 异常运行保护 异常运行保护是反应被保护电力设备或线路异常运行状态的保护。,16,主目录,原理与配置,17,概 述,三 变压器保护配置,二 变压器故障及不正常运行方式,一 变压器的基本结构及联结组别,18,油浸式变压器结构,绝缘套管,铁芯绕组,散热器,储油柜,油箱,1、YNy联结组别：适用于1800kVA以下 的小容量变压器。,2、YNd联结组别：适用于大容量变压器。在YNd接线的变压器联结组别中，以YNd11为最多，YNd1及YNd5的也有。,变压器的联结组别,YNd11
5、联结组别的含义： 1）变压器高压绕组接成Y形，且中性点接地，而低压侧绕组接成d。 2）低压侧线电压或线电流分别滞后高压侧对应相线电压或线电流330。,变压器的联结组别,Y/-11变压器绕组接线方式及两侧电流相量图,30O,结论：YNd11接线的变压器，低压侧三相电流分别滞后于高压侧相应三相电流330。,21,概 述,三 变压器保护配置,二 变压器故障及不正常运行方式,一 变压器的基本结构及联结组别,22,油浸式变压器结构,绝缘套管,铁芯绕组,散热器,储油柜,油箱,23,变压器故障,相间短路 单相接地,绕组引线与外壳发生 单相接地短路,铁芯烧损,内部故障,外部故障,相间短路,匝 间 短 路,变压
6、器的故障,引出线间相间短路,外部故障,变压器故障,内部故障,引出线单相接地短路,绕组相间短路,绕组与铁芯间的短路,绕组断线故障,绕组引线与外壳单相接地,绕组匝间短路,25,变压器异常运行状态,油位异常、油箱压力过高,油温、绕组温度过高,冷却系统故障,2、变压器的异常运行方式,1）过负荷 2）过励磁：系统电压升高或频率降低 3）油位异常 4）变压器油温、绕组温度过高、油箱压力过高和冷却系统故障,27,概 述,三 变压器保护配置,一 变压器的基本结构及联结组别,二 变压器故障及不正常运行方式,28,变压器主保护的配置,4.3.3 对变压器内部、套管及引出线的短路故障，按其容量及重要性的不同，应装设
7、下列保护作为主保护，并瞬时动作于断开变压器各侧断路器： 4.3.3.1 电压在10kV及以下，容量在10MVA及以下的变压器，采用电流速断保护。 4.3.3.2 电压在10kV以上、容量在10MVA及以上的变压器，采用纵差保护。,29,变压器主保护的配置,4.3.3.3 电压为220kV及以上的变压器装设数字式保护时，除非电量保护外，应采用双重化保护配置。 4.3.2 0.40.8MVA油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当壳内故障产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护。,30,变压器保护
8、柜（南瑞继保RCS-978）,220kV变电站一次设备简图,#1变压器,电流互感器,#1变高压侧开关,220kV母线电压互感器,220kV母线,10kV母线,#1变低压侧开关,#2变压器,220母联,100母联,10kV母线 PT,发电机,高压输电线路,32,变压器相间后备保护的配置,4.3.5 对外部短路引起的变压器过电流，变压器应装设相间后备保护。保护带延时跳开相应的断路器。 4.3.6 相间后备保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的故障。 4.3.5.1 35kV66kV及以下中小容量的降压变压器，宜采用过电流保护。 4.3.5.2 110kV500kV降压变压器，宜采用复合电压起动的
9、过电流保护。,33,变压器相间后备保护的配置,4.3.6.1 单侧电源变压器，相间短路后备保护宜装于各侧。非电源侧保护带两段或三段时限，一时限断开本侧母联或分段断路器，缩小故障影响范围；二时限断开本侧断路器；三时限断开变压器各侧断路器。 4.3.6.2 两侧或三侧有电源的变压器，各侧相间短路后备保护可带两段或三段时限。为满足选择性的要求或为降低后备保护的动作时间，相间后备保护可带方向，方向宜指向各侧母线。,34,变压器接地后备保护的配置,4.3.7 110kV及以上中性点直接接地电网连接的变压器，对外部单相接地短路引起的过电流，应装设接地短路后备保护，该保护宜考虑能反映电流互感器与断路器之间的
10、接地故障。 4.3.7.1对单相接地引起的变压器过电流，应装设零序过电流保护，有两段组成。每段两个时限，以较短时限动作于缩小故障影响范围，或动作于本侧断路器，以较长时限断开变压器各侧断路器。,35,变压器接地后备保护的配置,4.3.8 中性点不接地运行时，还应增设零序过压保护。经0.30.5s时限断开变压器各侧断路器。,220kV变电站一次设备简图,#1变压器,电流互感器,#1变高压侧开关,220kV母线PT,220kV母线,10kV母线,#1变低压侧开关,#2变压器,220母联,100母联,10kV母线 PT,高压输电线路,变压器保护,变压器保护,主保护,后备保护,瓦斯保护,纵差保护,电流速
11、断保护,重瓦斯保护,轻瓦斯保护,异常运行保护,相间后备保护,接地后备保护,过电流保护,复压过流（方向）保护,阻抗保护,零序电流（方向）保护,间隙零序过流保护,零序电压保护,非电量保护,220kV变压器保护配置图,第一纵差保护 （二次谐波制动）,第二纵差保护 （比率制动）,瓦斯保护,中压侧复压过电流保护,高压侧复压过电流（方向）,中压侧零序过流（方向）,高压侧过负荷,中压侧过负荷,低压侧过负荷,低压侧复压过电流保护,其他非电量保护,高压侧零序过流（方向）,39,主保护,变压器主保护,纵差保护,瓦斯保护,电流速断保护,变压器纵差保护,二 变压器纵差保护需要解决的问题,一 变压器纵差保护的构成原理,
12、5,2,3,4,1,纵差保护 构成原理,差动电流速断,纵差保护相位和幅值校正,变压器纵差保护构成原理,纵差动保护基本原理,TA断线闭锁,差动元件比率特性曲线,220kV变压器保护配置图,第一纵差保护 （二次谐波制动）,第二纵差保护 （比率制动）,5,2,3,4,1,纵差保护 构成原理,差动电流速断,纵差保护相位和幅值校正,变压器纵差保护构成原理,纵差动保护基本原理,TA断线闭锁,差动元件比率特性曲线,变压器纵差保护的构成原理,J,高压侧,低压侧,1、正常运行或外部故障,基尔霍夫电流定律,代表的物理意义：变压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的
13、电流。此时，纵差保护不应动作。,变压器纵差保护的构成原理,J,高压侧,低压侧,2、内部故障,结论：内部故障时，只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。,现场案例,J,高压侧,低压侧,变压器正常运行或外部故障时，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。此时，纵差保护不应动作。TA极性接反会造成什么后果呢？,110kV李固变#2主变保护综自改造,5,2,3,4,1,纵差保护 构成原理,差动电流速断,纵差保护相位和幅值校正,变压器纵差保护构成原理,纵差动保护构成原理,TA断线闭锁,差动元件比率特性曲线,为什么要进行相位和幅值校正？,答：变压器正常运行时，若不计传输损耗，则流入功率应等于流出功率。但由于两侧的电压不同，其两侧的电流也不相同。,变压器接线的联接组别不同，其流入变压器的电流与流出变压器的电流相位不可能相同。,缺点：第一次投运的变压器，若某相差动TA的极性接错，分析及处理相对较麻烦。另外，实现差动元件的闭锁也比较困难。,纵差保护-相位校正,1、改变差动TA接线方式进行相位补偿,纵差保护-相位校正,Y,主 变 差 动 保 护 装 置,Y/-11,Ic,ib,Ia,30O,IB,IC,IA,以D侧电流为基准，用Y侧移相,2、利用软件进行相位补偿,相位校正方法一: 以d侧电流相位为基准，
