继电保护课件 第八章变压器保护

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1、第八章第八章 电力变压器保护电力变压器保护本章主要内容本章主要内容一、常见故障、不正常运行及保护一、常见故障、不正常运行及保护二、变压器主保护二、变压器主保护 三、变压器后备保护和过负荷保护三、变压器后备保护和过负荷保护 四、变压器接地保护四、变压器接地保护 第一节第一节 变压器常见故障、不正常运行状态及保变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置护配置 一、变压器常见故障、不正常运行状态变压器常见故障、不正常运行状态 内内部部故故障障：绕绕组组相相间间短短路路、匝匝间间短短路路、单相接地短路。单相接地短路。外外部部故故障障：绝绝缘缘套套管管及及引引出出线线各各种种相相间间短路、单相接地短路。短

2、路、单相接地短路。 变变压压器器不不正正常常运运行行状状态态：过过负负荷荷、油油箱箱漏漏油油造造成成的的油油面面降降低低、表表面面油油温温过过高高、外外部部短短路路引引起起的的过过电电流流、电电压压降降低低或或频频率升高引起的变压器过励磁。率升高引起的变压器过励磁。第一节第一节 常见故障和不正常见故障和不正常常运行及保护运行及保护上页下页返回瓦斯保护瓦斯保护纵差动保护或纵差动保护或电流速断保护电流速断保护 油箱外引出油箱外引出线相间短路线相间短路油箱内故障油箱内故障过电流保护过电流保护零序保护零序保护二、不正常运行：二、不正常运行：过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护一一、常常见见故故障障主主保保

3、护护（后备保护）（后备保护）外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部相间短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路外部接地短路第二节第二节 主变压器瓦斯保护主变压器瓦斯保护基本原理基本原理：它是反应油箱内部所产生的气：它是反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。体或油流而动作。作用作用：反应变压器油箱内的各种故障以及：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低油面降低测量元件测量元件：瓦斯继电器瓦斯继电器出口方式出口方式：跳开变压器各侧断路器；对于：跳开变压器各侧断路器；对于发变组接线，保护动作于全停、启动快切。发变组接线，保护动作于全停、启动快切。第二节第二节 变压器主保变压器主保护护上页下页返回一

4、、瓦斯保护原理及构成一、瓦斯保护原理及构成 反应变压器反应变压器油箱内部故障油箱内部故障产生的气体而产生的气体而动作动作, ,主要由瓦主要由瓦斯继电器构成斯继电器构成, ,轻瓦斯动作于轻瓦斯动作于信号信号, ,重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸. .瓦斯保护的主瓦斯保护的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯继电器，它安继电器，它安装在变压器的装在变压器的油箱和油枕之油箱和油枕之间的连接管道间的连接管道中中. .一、瓦斯继电器结构一、瓦斯继电器结构一、瓦斯继电器结构及工作情况一、瓦斯继电器结构及工作情况内部轻微故障：内部轻微故障：气体聚集在上部，使开口杯向气体聚集在上部，使开口杯向下转动，轻瓦斯干簧接点闭合

5、，发出信号（气下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气体容积定值：体容积定值：250-300250-300立方厘米）立方厘米）正常运行：正常运行：开口杯向上倾斜，干簧接点打开开口杯向上倾斜，干簧接点打开内部严重故障：内部严重故障：产生大量气体，推动档板运动，产生大量气体，推动档板运动，重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断开变压器两侧断路器（定值：油流速度开变压器两侧断路器（定值：油流速度1.11.1米米/ /秒秒) )漏油使油面降低：漏油使油面降低：上开口杯转动，轻瓦斯动作上开口杯转动，轻瓦斯动作也发出信号也发出信号。瓦斯保护原理接线瓦斯保护原理接线

6、上页下页返瓦斯继电瓦斯继电器器出口中间出口中间 继电器继电器信号继电器信号继电器连片连片瓦斯保护直流回路展开图瓦斯保护直流回路展开图第三节变压器纵差动保护第三节变压器纵差动保护一、基本原理及实现时的特点一、基本原理及实现时的特点 二、采用二、采用 BCHBCH型差动继电器构成的型差动继电器构成的 差动保护差动保护三、二次谐波制动的变压器差动保护三、二次谐波制动的变压器差动保护 第二节第二节 变压器主变压器主保护保护上页下页返回二、二、变压器纵差动保护变压器纵差动保护1 1、基本原理及实现的特点、基本原理及实现的特点: : 变压器纵差动保护通变压器纵差动保护通常采用环流法接线。原理常采用环流法接

7、线。原理与输电线路类似，但在实与输电线路类似，但在实现时应考虑变压器高、低现时应考虑变压器高、低压两侧电流的大小和相位压两侧电流的大小和相位不同。不同。一、基本原理一、基本原理二、变压器纵差保护特殊问题二、变压器纵差保护特殊问题引起不平引起不平衡电流增大的因素衡电流增大的因素变变压压器器高高、低低压压两两侧侧电电流流的的大大小小和和相相位位不同不同变压器空载投入的励磁涌流变压器空载投入的励磁涌流带负荷调压的变压器运行中改变分接头带负荷调压的变压器运行中改变分接头电流互感器计算变比与标准变比不同电流互感器计算变比与标准变比不同两侧电流互感器型号不同两侧电流互感器型号不同上页下页返回变压器星形侧变

8、压器星形侧电流互感器按电流互感器按角形接线角形接线变压器角形侧变压器角形侧电流互感器按电流互感器按星形接线星形接线 1 1、数值补偿和相位补偿、数值补偿和相位补偿 变压器星形侧电流互感器按角形变压器星形侧电流互感器按角形接线。互感器变比为：接线。互感器变比为： 变压器角形侧电流互感器按星形变压器角形侧电流互感器按星形接线。互感器变比为：接线。互感器变比为： 上页下页返回变压器纵差动保护变压器纵差动保护2 2、影响差动保护的因素及措施、影响差动保护的因素及措施: :分析励磁涌流分析励磁涌流的特点的特点励磁涌流励磁涌流的影响的影响变压器差动变压器差动保护的构成保护的构成 正常运行时，励磁电流仅为变

9、压器额定电流正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的的3 35 5，所以对保护无影响。而当变压器空，所以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流的流可达额定电流的6 68 8倍，这称为励磁涌流，可倍，这称为励磁涌流，可引起差动保护误动作。引起差动保护误动作。 含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧；含有大量的非周期分量，使波形偏于时间轴的一侧； 励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量； 励磁涌流相邻波形之间存在励磁涌流相邻波形之间存在“间断角间断角”。 采用具有速饱和变

10、流器的采用具有速饱和变流器的BCHBCH型差动继电器构成型差动继电器构成变压器纵差动保护；变压器纵差动保护； 采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护；采用二次谐波制动原理构成变压器纵差动保护； 采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。 2 2、变压器励磁涌流的影响、变压器励磁涌流的影响 正常运行时，励磁电流仅为正常运行时，励磁电流仅为变压器额定电流的变压器额定电流的3 35 5，所，所以对保护无影响。而当变压器空以对保护无影响。而当变压器空载投入或外部短路故障切除电压载投入或外部短路故障切除电压恢复时，励磁电流可达额定电流恢复时，励磁电流可达额

11、定电流的的6 68 8倍，这称为励磁涌流倍，这称为励磁涌流。 励磁涌流的特点及采取的措施励磁涌流的特点及采取的措施1 1）含有大量的非周期分量，使励磁）含有大量的非周期分量，使励磁涌流波形偏于时间轴的一侧；涌流波形偏于时间轴的一侧；2 2）励磁涌流中含有大量的二次谐波）励磁涌流中含有大量的二次谐波电流分量；电流分量；3 3）励磁涌流相邻波形之间存在）励磁涌流相邻波形之间存在“间间断角断角”。 （1 1）采用具有速饱和变流器）采用具有速饱和变流器的的BCHBCH型差动继电器构成变压型差动继电器构成变压器纵差动保护。器纵差动保护。 （2 2）采用二次谐波制动原理）采用二次谐波制动原理构成变压器纵差

12、动保护。构成变压器纵差动保护。 （3 3）采用鉴别波形间断角原）采用鉴别波形间断角原理构成变压器纵差动保护。理构成变压器纵差动保护。 三、采用三、采用 BCHBCH型差动继电器构成的差动保护型差动继电器构成的差动保护 1 1、速饱和变流器工作原理、速饱和变流器工作原理 2 2、BCHBCH2 2型差动继电器的工作原理型差动继电器的工作原理 3 3、原理接线图、原理接线图 非周期分量电流的存在，破坏了其非周期分量电流的存在，破坏了其中的周期分量电流的传变。中的周期分量电流的传变。 BCHBCH2 2型继电器，是在速型继电器，是在速饱和变流器的基础上，再加上饱和变流器的基础上，再加上短路线圈，以改

13、善躲过非周期短路线圈，以改善躲过非周期分量的性能。分量的性能。 保持短路线圈保持短路线圈 继电器的动作安匝不变。继电器的动作安匝不变。动作电流的整定原则动作电流的整定原则躲电流互感器二次回路断线躲电流互感器二次回路断线躲变压器空载投入的励磁涌流躲变压器空载投入的励磁涌流躲躲保保护护区区外外短短路路时时流流过过保保护护的的最最大大不不平平衡衡电流电流四、二次谐波制动的变压器差动保护四、二次谐波制动的变压器差动保护1 1、原理接线图、原理接线图 2 2、组成部分及作用、组成部分及作用 上页下页返回比率制动式差动继电器的组成及作用比率制动式差动继电器的组成及作用 比率制动部分是用于防止外部短路时，由

14、于不比率制动部分是用于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作；平衡电流影响而造成误动作； 二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作；投入时出现励磁涌流而造成保护误动作； 差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障；严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障； 差动部分作用，保证内部故障时正确动作。差动部分作用，保证内部故障时正确动作。电压形成回路及动作判据电压形成回路及动作判据 1 1、比率制动部分是用于防止外部短路时，、比率制动部分是用

15、于防止外部短路时，由于不平衡电流影响而造成误动作。由于不平衡电流影响而造成误动作。2 2、二次谐波制动部分的作用，是防止变压、二次谐波制动部分的作用，是防止变压器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误器空载投入时出现励磁涌流而造成保护误动作。动作。3 3、差动电流速断部分作用，防止变压器内、差动电流速断部分作用，防止变压器内部发生严重故障时，差动继电器拒动和加部发生严重故障时，差动继电器拒动和加快切除故障。快切除故障。 工作情况工作情况正常运行及区外短路：正常运行及区外短路：U U1 1小，小， U U4 4大，所以保护不动大，所以保护不动保护区内短路：保护区内短路：U U1 1大、大、 U U4

16、 4小、小、 U U2 2也较小，所以保护动作；若也较小，所以保护动作；若区内严重故障，满足差动速断动作条件时，区内严重故障，满足差动速断动作条件时，则差动速断保护动作。则差动速断保护动作。变压器空载投入：变压器空载投入：U U2 2较大，较大， U U1 1和和U U4 4相等，所以保护不会误动作。相等，所以保护不会误动作。I Ioperoper（ I Inubnub ）I Ibrkbrk （ I Ik k ）I Ioper.0oper.0I Ibrk.0brk.0I Ik.maxk.maxI Inub.maxnub.max动作区动作区动作值整定原则动作值整定原则电电流流速速断断保保护护单单

17、相相原原理理接接线线第四节第四节 电流速断保护电流速断保护整定原则：整定原则： 1 1）躲过外部）躲过外部K2K2短路时流过保护的最短路时流过保护的最 大短路电流。大短路电流。 2 2）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。 灵敏度校验灵敏度校验: : 在保护安装处在保护安装处K1K1点发生两相金属性短点发生两相金属性短路进行校验路进行校验 电流速断保护的特点电流速断保护的特点1 1、应用范围应用范围：容量较小的变压器，且其：容量较小的变压器，且其过电流保护动作时间大于过电流保护动作时间大于0.50.5秒。秒。2 2、作用作用：与瓦斯保护共同作为变压器相：与瓦斯保护

18、共同作为变压器相间短路主保护。间短路主保护。3 3、保护区：保护区：一般只能延伸到低压绕组的一般只能延伸到低压绕组的一部分。一部分。第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回一、变压器的过电流保护一、变压器的过电流保护1、原理接线：、原理接线：2、整定原则：、整定原则： 躲过变压器可躲过变压器可能出现的最大负荷能出现的最大负荷电流来整定。电流来整定。第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回二、低电压起动的过电流保护二、低电压起动的过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、低电压继电器整定原则及方法：低电压继电器整

19、定原则及方法： 应低于正常运行情况下母线上可能出现应低于正常运行情况下母线上可能出现的最低工作电压的最低工作电压 。 3、灵敏度校验：、灵敏度校验： 按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。 上页下页返回第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回三、三、复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护 1、原理接线：、原理接线：2、负序电压继电器整定原则及方法：、负序电压继电器整定原则及方法： 躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。衡电压。上页下页返回第三节第三

20、节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回四、负序电流和单相低电压起动的四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护过电流保护1、原理接线：、原理接线： 2、负序电流继电器整定原则及方法：、负序电流继电器整定原则及方法： 躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大不平衡电流大不平衡电流 。上页下页返回第三节第三节 变压器后备变压器后备保护和保护和 过负荷保护过负荷保护 上页下页返回五、变压器过负荷五、变压器过负荷 变压器过负荷电流大多数情况下三相是变压器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只对称

21、的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。作时经延时作用于信号。 过负荷保护的动作电流应躲过变压器额过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。定电流。 过负荷保护的动作时限，应比过电流保过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差护的最大时限增加一个时限阶差t t。 第四节第四节 变压器的接变压器的接地保护地保护 上页下页返回一、原理框图一、原理框图第四节第四节 变压器的接变压器的接地保护地保护 上页下页返回二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算二、整定计算 1 1、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保、零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。护动作电流配合整定。 2 2、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合、动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合 整整定。定。 3 3、零序电流元件、零序电流元件3I3I0 0的动作电流根据间隙击穿电流的经的动作电流根据间隙击穿电流的经验数据整定，一般一次值为验数据整定，一般一次值为100A100A。时间元件。时间元件T T的延时，一般的延时，一般取取0 05s5s。