电力变压器的继电保护

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1、第第6 6章章 电力变压器的继电保护电力变压器的继电保护第一节第一节 电力变压器的故障类型及其保护电力变压器的故障类型及其保护一、变压器的故障：一、变压器的故障：油箱内故障和油箱外故障。油箱内故障和油箱外故障。内部故障：内部故障：绕组的相间短路、匝间短路、接地短路、绕组的相间短路、匝间短路、接地短路、铁芯烧毁等。铁芯烧毁等。外部故障：外部故障：套管和引出线上发生的相间短路和接套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。地短路。 不正常运行状态：不正常运行状态：外部相间短路、接地短路引起外部相间短路、接地短路引起的过电流和零序过电压，过负荷，油面降低，过电的过电流和零序过电压，过负荷，油面降低，过电

2、压，过励磁等。压，过励磁等。1 1、瓦斯保护（气体保护）、瓦斯保护（气体保护）：反应变压器油箱内部：反应变压器油箱内部短路故障以及油面降低。短路故障以及油面降低。二、变压器继电保护的配置二、变压器继电保护的配置800KVA800KVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和400KVA400KVA以上的以上的车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。车间内油浸式变压器，应装设瓦斯保护。轻瓦斯保护轻瓦斯保护：动作于：动作于发出信号发出信号。重瓦斯保护重瓦斯保护：动作于：动作于跳开跳开变压器各电源侧变压器各电源侧断路器断路器。2 2、纵差保护、纵差保护或或电流速断保护：电流速断保护：反应变压器绕组、

3、反应变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障。套管及引出线发生的短路故障。6.3MVA6.3MVA及以上并列运行的变压器、及以上并列运行的变压器、10MVA10MVA及以上及以上单独运行的变压器、发电厂厂用工作变压器和工单独运行的变压器、发电厂厂用工作变压器和工业企业中业企业中6.3MVA6.3MVA及以上重要的变压器，应装设纵及以上重要的变压器，应装设纵差保护。差保护。10MVA10MVA及以下的电力变压器，应装设电流速断保及以下的电力变压器，应装设电流速断保护；对于护；对于2MVA2MVA以上的变压器，当电流速断保护灵以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。敏度不

4、能满足要求时，也应装设纵差保护。3 3、相间短路的后备保护：、相间短路的后备保护：反应外部相间短路引起反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护的的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护的后备保护。后备保护。 4 4、接地短路的零序保护：、接地短路的零序保护：反应变压器高压侧（或反应变压器高压侧（或中压侧）以及外部元件的接地短路。中压侧）以及外部元件的接地短路。 变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流保护。保护。变压器中性点可能接地或不接地运行时，应装变压器中性点可能接地或不接地运行时，应装设零序电流、电压保护。设零序电流、电压保

5、护。 5 5、过负荷保护、过负荷保护400KVA400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其它负荷的备用电源时，应装设过负运行并作为其它负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，延时动作荷保护。过负荷保护通常只装在一相，延时动作于发信号。于发信号。6 6、其它保护、其它保护电压为电压为500KV500KV及以上的变压器，应装设过励磁保及以上的变压器，应装设过励磁保护。护。对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，应装设相应的保护装置。统故障，应装设相应的保护装置。第二节第二节 变压

6、器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护反应变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组反应变压器油箱内各种短路故障，特别是绕组的相间短路和匝间短路，并且是变压器的相间短路和匝间短路，并且是变压器铁芯烧铁芯烧损的唯一保护方式，损的唯一保护方式，是变压器油箱内部各种故是变压器油箱内部各种故障的障的主保护。主保护。一、瓦斯保护的构成原理：一、瓦斯保护的构成原理：反应变压器油箱内部反应变压器油箱内部故障产生故障产生瓦斯气体瓦斯气体的特征构成。的特征构成。二、瓦斯保护的工作原理二、瓦斯保护的工作原理1、气体继电器的结构、气体继电器的结构1罩；2顶针；3气塞；4永久磁铁；5开口杯；6重捶；7探针；8开口销；9弹簧；10挡板

7、；11永久磁铁；12螺杆；13干簧触点（重）；14调节杆；15干簧触点（轻）；16套管；17排气口2、气体继电器的工作原理、气体继电器的工作原理a)变压器正常运行时变压器正常运行时上下两对触点都断开，上下两对触点都断开，不发出信号不发出信号b)变压器油箱内部发变压器油箱内部发生轻微故障生轻微故障上触点接通信号回路，上触点接通信号回路，发出音响和灯光信号，发出音响和灯光信号，为为“轻瓦斯动作轻瓦斯动作”。c)变压器油箱内部变压器油箱内部发生严重故障发生严重故障下触点接通跳闸回路，下触点接通跳闸回路，使断路器跳闸，同时发使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号，为出音响和灯光信号，为“重瓦斯动作重瓦斯

8、动作”。d)变压器油箱漏油变压器油箱漏油上触点接通，发出报警上触点接通，发出报警信号；信号；下触点接通，使断路器下触点接通，使断路器跳闸，同时发出跳闸信跳闸，同时发出跳闸信号。号。 3、气体继电器的安装、气体继电器的安装为什么变压器是斜着的？为什么变压器是斜着的？为了不妨碍气体的流通，变压器安装时为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有11.5的升高坡度，通往继电器的连接的升高坡度，通往继电器的连接管具有管具有24的升高坡度。的升高坡度。安装在油箱与油枕安装在油箱与油枕之间的连接管道上。之间的连接管道上。三、瓦斯保护的原理接

9、线图三、瓦斯保护的原理接线图主要优点：主要优点：动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应动作迅速、灵敏度高、安装接线简单、能反应油箱内部发生的各种故障。油箱内部发生的各种故障。四、对瓦斯保护的评价：四、对瓦斯保护的评价： 不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生不能反应油箱以外的套管及引出线等部位上发生的故障。的故障。 主要缺点：主要缺点：第三节第三节 变压器的电流速断保护变压器的电流速断保护对于容量较小的变压器，当灵敏系数满足对于容量较小的变压器，当灵敏系数满足要求时，可在要求时，可在电源侧电源侧装设电流速断保护，与装设电流速断保护，与瓦斯保护配合作为变压器油箱内部故障和套瓦斯保护配合作为

10、变压器油箱内部故障和套管及引出线上故障的管及引出线上故障的主保护主保护。一、变压器电流速断保护原理接线图一、变压器电流速断保护原理接线图安装安装在电在电源侧源侧二、电流速断保护的整定计算：二、电流速断保护的整定计算：（1）按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护装）按躲过变压器负荷侧母线短路时流过保护装置的最大短路电流整定：置的最大短路电流整定： （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。 选择其中的较大者作为保护的动作值。选择其中的较大者作为保护的动作值。取取1.31.31.41.4；式中式中1 1、动作电流、动作电流2 2、灵敏度、灵敏度式中式中 系系统最小运行方

11、式下，保最小运行方式下，保护安装安装处（图中中K K2 2点）点）发生两相金属性短路生两相金属性短路时流流过保保护装置装置的最小短路的最小短路电流。流。第四节第四节 变压器纵联差动保护变压器纵联差动保护一、变压器纵联差动保护的原理一、变压器纵联差动保护的原理1 1、纵联差动保护动作的理想判据：、纵联差动保护动作的理想判据：流入差流入差动继电器的器的电流。流。式中：式中：2 2、变压器纵联差动保护单相原理图、变压器纵联差动保护单相原理图3 3、期望：、期望：变压器正常运行和外部故障时变压器正常运行和外部故障时则：两侧电流互感器的变比关系则：两侧电流互感器的变比关系二、变压器纵联差动保护的稳态不平

12、衡电流及对策二、变压器纵联差动保护的稳态不平衡电流及对策稳态不平衡电流：在正常运行及保护范围外部稳稳态不平衡电流：在正常运行及保护范围外部稳态短路情况下流入纵差保护差动回路中的电流。态短路情况下流入纵差保护差动回路中的电流。为了保证动作的选择性，必须保证：为了保证动作的选择性，必须保证：1 1、变压器器正常运行正常运行时的励磁的励磁电流流产生的不平产生的不平 衡电流（影响可忽略）。衡电流（影响可忽略）。2 2、由变压器、由变压器各侧电流相位不同各侧电流相位不同而引起的不平衡电流。而引起的不平衡电流。对策：将变压器对策：将变压器Y Y侧的电流互感器侧的电流互感器 接，将变压器接，将变压器三角形接

13、线侧的电流互感器三角形接线侧的电流互感器Y Y接。接。 注意注意TATA极性连接极性连接 3 3、TATA实选变比与计算变比不等实选变比与计算变比不等而产生的不平衡电流。而产生的不平衡电流。变压器星形器星形侧电流互感器的流互感器的变比：比： 变压器三角形器三角形侧电流互感器的流互感器的变比：比： 变压器变比：变压器变比：两侧电流互感器变比关系：两侧电流互感器变比关系：当该不平衡电流大于额定值的当该不平衡电流大于额定值的5%5%时，必须进行时，必须进行补偿，常用的补偿措施有以下几种：补偿，常用的补偿措施有以下几种：由于所选电流互感器或平衡绕组匝数与计算由于所选电流互感器或平衡绕组匝数与计算值不同

14、而产生的相对误差系数。值不同而产生的相对误差系数。按以上方法计算，根据产品目录选取与之相邻按以上方法计算，根据产品目录选取与之相邻且较大的标准变比。由于且较大的标准变比。由于实选变比与计算变比不实选变比与计算变比不可能完全相同可能完全相同，在差动回路中引起不平衡电流的，在差动回路中引起不平衡电流的最大值为：最大值为：1 1）将自耦变流器（或称自耦变压器）将自耦变流器（或称自耦变压器）UTUT接于电接于电流较小的差动臂中变换其电流进行补偿。流较小的差动臂中变换其电流进行补偿。2 2）利用具有速）利用具有速饱和和铁芯的差芯的差动继电器的平衡器的平衡绕组进行磁动势补偿。进行磁动势补偿。 （ 接入二次

15、接入二次电流流较小的一小的一侧）4 4、由各侧、由各侧电流互感器型号不同电流互感器型号不同而引起的不平衡电流。而引起的不平衡电流。 电流互感器流互感器输出的二次出的二次电流流为 同理：同理：电流互感器等效流互感器等效电路路变压器正常运行或保护区外部故障时，归算至变压器正常运行或保护区外部故障时，归算至TATA二次二次 侧的电流相等：侧的电流相等：则流入差动回路的不平则流入差动回路的不平衡衡电流流为：引入引入电流互感器的同型系数流互感器的同型系数两两侧电流互感器型号相同流互感器型号相同时，对于于变压器器的的纵联差差动保保护，各，各侧电流互感流互感器的器的变比不相等，因此比不相等，因此电流互感器的

16、型号肯流互感器的型号肯定不同，故：定不同，故：两两侧电流互感器型号不同流互感器型号不同时，对策：对策：1 1）选用具有高饱和倍数差动保护专用的）选用具有高饱和倍数差动保护专用的D D级级TATA，并，并在流过在流过T T的外部短路电流为最大的条件下按的外部短路电流为最大的条件下按TA10TA10误差曲线选择其型号；误差曲线选择其型号；2 2）合理选择）合理选择TATA二次连接导线的截面积以减小二次负二次连接导线的截面积以减小二次负载阻抗，并尽量使差动保护各侧差动臂的阻抗相等，载阻抗，并尽量使差动保护各侧差动臂的阻抗相等，以减小不平衡电流；以减小不平衡电流；3 3）采用铁芯气隙小的）采用铁芯气隙

17、小的TATA，以减小铁芯剩磁对不平，以减小铁芯剩磁对不平衡电流的影响。衡电流的影响。变压器纵联差动保护中，由于各侧变压器纵联差动保护中，由于各侧TA型号不同型号不同而引起的稳态不平衡电流最大值：而引起的稳态不平衡电流最大值：电流互感器流互感器1010误差系数，取差系数，取0.10.1；电流互感器同型系数，流互感器同型系数，对于于变压器器纵联差差动保保护取取1 1；外部短路外部短路时流流过变压器的最大短路器的最大短路电流。流。 5 5、由变压器、由变压器带负荷调整分接头（改变带负荷调整分接头（改变K KT T）而引起的而引起的 不平衡电流。不平衡电流。 由由变压器分接器分接头调整而引起的相整而引

18、起的相对误差，差，取取变压器器调压范范围的一半。比如的一半。比如变压器的器的电压为11022.511022.5/11KV/11KV，则这一不平衡电流的最大值为：这一不平衡电流的最大值为：稳态情况下变压器差动保护的不平衡电流为：稳态情况下变压器差动保护的不平衡电流为：三、暂态情况下的不平衡电流及对策三、暂态情况下的不平衡电流及对策1 1、暂态过程中、暂态过程中短路电流非周期分量短路电流非周期分量的影响及对策的影响及对策导致外部故障致外部故障时TA二次二次侧不平衡不平衡电流的瞬流的瞬时值比比稳态时大，因此差大，因此差动保保护要要躲过外部短路外部短路暂态过程中的不平衡程中的不平衡电流。流。 对策：在

19、差动回路中对策：在差动回路中接入速饱和变流器。接入速饱和变流器。 ( (非周期分量影响系数非周期分量影响系数K Knpnp) )综合考虑暂态和稳态的不平衡电流，其最大值为综合考虑暂态和稳态的不平衡电流，其最大值为2 2、变压器、变压器空载合闸的励磁涌流空载合闸的励磁涌流所产生的不平衡所产生的不平衡电流及对策。电流及对策。励磁涌流具有以下特点：励磁涌流具有以下特点：（1 1）包含有很大成分的非周期分量，涌流偏向）包含有很大成分的非周期分量，涌流偏向时间轴的一的一侧；（2 2）包含有大量的高次）包含有大量的高次谐波，且以二次波，且以二次谐波波为主；主；（3 3）波形之）波形之间出出现间断。断。对策

20、：对策：（1 1）采用具有）采用具有速饱和铁芯速饱和铁芯的差动继电器；的差动继电器；（2 2）利用二次谐波制动；）利用二次谐波制动；（3 3）利用间断角鉴别内部短路电流和励磁涌流）利用间断角鉴别内部短路电流和励磁涌流 波形的差别来构成差动保护。波形的差别来构成差动保护。不平衡电流的产生原因不平衡电流的产生原因减轻和消除方法减轻和消除方法1变压器两侧电流相位不同变压器两侧电流相位不同 a.互感器的接法和变比；互感器的接法和变比；b.速饱和变流器；速饱和变流器；c.二次谐波制动；二次谐波制动；d.波形鉴别；波形鉴别；e.平衡线圈补偿。平衡线圈补偿。2励磁涌流的影响励磁涌流的影响3计算变比与实际变比

21、不同计算变比与实际变比不同4两侧电流互感器型号不同两侧电流互感器型号不同5变压器带负荷调整分接头变压器带负荷调整分接头四、变压器纵差动保护的整定原则四、变压器纵差动保护的整定原则（具有磁力制动（具有磁力制动 的差动保护）的差动保护） 1 1、BCH-1BCH-1型差动继电器结构型差动继电器结构制动电流的作用：使两个边柱的铁芯饱和，加大制动电流的作用：使两个边柱的铁芯饱和，加大继电器的动作安匝（区外故障时）。继电器的动作安匝（区外故障时）。 2 2、带有制动绕组的变压器差动保护原理接线、带有制动绕组的变压器差动保护原理接线制动绕组的接入原则：保护制动绕组的接入原则：保护区外区外短路时短路时制动作

22、用制动作用最大最大，而保护，而保护区内区内部短路时部短路时制动作用最小制动作用最小。 (A(A侧有电源，侧有电源，B B侧无电源时：制动绕组接在侧无电源时：制动绕组接在B B侧。侧。) )区外：制动最大区外：制动最大区内：无制动区内：无制动继电器的最小动作电流继电器的最小动作电流 ：制动绕组中无电流：制动绕组中无电流 时，为使差动继电器动作，需要在差动绕组中通时，为使差动继电器动作，需要在差动绕组中通 入的最小电流。入的最小电流。制动特性曲线：制动特性曲线：动作电流动作电流 与制动电流与制动电流 的关的关 系曲线。系曲线。差动继电器的制动特性曲线差动继电器的制动特性曲线 3 3、具有磁力制、具

23、有磁力制动的差的差动继电器的整定器的整定a、当、当无制动作用无制动作用时，差动继电器的动作电流整定：时，差动继电器的动作电流整定：（1 1）躲开开变压器空器空载投入投入时的的励滋涌流励滋涌流： （2 2）躲开开电流互感器二次流互感器二次侧断断线产生的不平衡生的不平衡电流：流： （3 3）躲开外部短路开外部短路时的最大不平衡的最大不平衡电流：流：可靠系数，取1.3；取以上结果中的最大值作为取以上结果中的最大值作为 。 当当无制动作用无制动作用时，时，按（按（3 3）整定的）整定的差动继电器动作差动继电器动作动作电流图解法动作电流图解法： 具有制动特性的差动继电器的整定图解法具有制动特性的差动继电

24、器的整定图解法21a3区内故障区内故障时提高保护灵敏度的作用机理：时提高保护灵敏度的作用机理：仅仅A侧有电源侧有电源A、B侧均有电源侧均有电源仅仅B侧有电源侧有电源结论：结论： 在变压器差动在变压器差动保护区内部故障保护区内部故障时，带制动时，带制动特性差动继电器的特性差动继电器的动作电流在动作电流在 之间之间变化。变化。比比无制动特性差动继电器的动无制动特性差动继电器的动作电流作电流 小得多小得多，所以，所以制动特性差动保制动特性差动保护的灵敏度护的灵敏度比无制动特性差动保护比无制动特性差动保护高高。4 4、BCH-1BCH-1型差动保护整定计算步骤型差动保护整定计算步骤（1 1）确定变压器

25、各侧）确定变压器各侧TATA接线，计算变压器各侧额接线，计算变压器各侧额定电流，确定定电流，确定TATA变比，选择基本侧。变比，选择基本侧。a a：将变压器：将变压器Y Y侧的电流互感器侧的电流互感器 接，将变压器三角接，将变压器三角形接线侧的电流互感器形接线侧的电流互感器Y Y接。接。 b b：计算变压器各侧额定电流。：计算变压器各侧额定电流。c c：计算变压器各侧：计算变压器各侧TATA一次侧额定电流。一次侧额定电流。选择比计算值大并且最接近的实际值最为实选结果。选择比计算值大并且最接近的实际值最为实选结果。d d：确定变压器各侧：确定变压器各侧TATA变比，选择基本侧。变比，选择基本侧。

26、各各TATA二次侧电流：二次侧电流：选选TA二次电流最大的一侧作为基本侧。二次电流最大的一侧作为基本侧。（2）计算变压器各侧外部短路时归算到基本侧的）计算变压器各侧外部短路时归算到基本侧的 最大短路电流。最大短路电流。（3）确定）确定BCH-1型差动继电器制动绕组的接入方型差动继电器制动绕组的接入方式：式：保证保护区外部短路时制动作用最大，保护区保证保护区外部短路时制动作用最大，保护区内部短路时制动作用最小内部短路时制动作用最小（P138) )。 （4）按以下条件确定保）按以下条件确定保护装置在无制装置在无制动情况下的一情况下的一 次次动作作电流流（各参数都（各参数都归算到基本算到基本侧电压级

27、）： 1 1）躲开开变压器空器空载投入投入时的的励滋涌流励滋涌流： 2 2）躲开开电流互感器二次流互感器二次侧断断线产生的不平衡流：生的不平衡流： 3 3）躲开外部短路开外部短路时的最大不平衡的最大不平衡电流：流：取以上结果中的最大值作为取以上结果中的最大值作为 。 （5 5）确定基本侧差动绕组和平衡绕组的匝数：）确定基本侧差动绕组和平衡绕组的匝数： 1 1）基本侧差动继电器动作电流计算值为：）基本侧差动继电器动作电流计算值为：2 2）工作绕组匝数：）工作绕组匝数：式中：式中： 差差动继电器的器的动作安匝。作安匝。选择比计算值小而接近的匝数作为工作绕组实用选择比计算值小而接近的匝数作为工作绕组

28、实用匝数匝数W WW W；由；由W WW W W WD D+ W+ Wb b选择差动绕组实际匝数选择差动绕组实际匝数W WD D和平衡绕组实际匝数和平衡绕组实际匝数W Wb b。3 3）根据实际选择匝数，计算出差动继电器对应基）根据实际选择匝数，计算出差动继电器对应基本侧的实际动作电流：本侧的实际动作电流： （6 6）其它侧平衡绕组计算匝数：）其它侧平衡绕组计算匝数：四舍五入取整选择实际的平衡绕组匝数。四舍五入取整选择实际的平衡绕组匝数。（8 8）确定制动系数：）确定制动系数：或或(9)(9)计算制算制动绕组匝数匝数 ：应该按躲过外部故障应该按躲过外部故障最不利的曲线最不利的曲线1 1选择制选

29、择制动绕组匝数（制动最动绕组匝数（制动最小）。小）。 则：则：选用与用与计算算值相近且相近且较大大的匝数作的匝数作为制制动绕组实选匝数匝数（1010）灵敏度校验）灵敏度校验 1 1）计算最小运行方式下保护区内故障时流）计算最小运行方式下保护区内故障时流入继电器的最小短路电流；入继电器的最小短路电流；2 2）计算继电器的工作安匝：）计算继电器的工作安匝：所所计算的内部故障情况下流算的内部故障情况下流过继各各侧工作工作绕组匝数。匝数。电器各侧工作绕组的电流；电器各侧工作绕组的电流；3）计算继电器的制动安匝（要考虑通过接制动）计算继电器的制动安匝（要考虑通过接制动绕组侧的负荷电流和短路电流）绕组侧的

30、负荷电流和短路电流） ：4 4）在制）在制动特性曲特性曲线中，根据中，根据计算出的算出的横坐横坐标上找到上找到H H点点；在；在图中找到坐中找到坐标为在在的的K K点点；连接；连接HK,HK,与制动特性曲线与制动特性曲线2 2相交于相交于P P点点， P P点点的纵坐标即为校验最小灵敏度所用的动作安匝的纵坐标即为校验最小灵敏度所用的动作安匝 。5)5)计算最小灵敏系数算最小灵敏系数。例例6-1 6-1 对一台容量一台容量为40.5MVA40.5MVA的三相三的三相三绕组降降压变压器器进行差行差动保保护整定整定计算（采用算（采用BCH-1BCH-1型差型差动继电器）。器）。变压器的接器的接线及各

31、及各侧的短路的短路电流如下流如下图所示。所示。电压：11022.511022.5kVkV38.522.538.522.5kVkV11kV11kV，接，接线方式方式为：Y Y，d11d11，d11d11，变压器的器的额定定电流：流：213A213A608A608A2130A2130A。图中中标出了最大运行方式下出了最大运行方式下归算到算到110kV110kV侧的三相短路的三相短路电流流值，括号内的数，括号内的数值为最最小运行方式下小运行方式下归算到算到110kV110kV侧的两相短路的两相短路电流流值。dldl点点单相接地相接地时, , 。解：解：（1 1）确定基本侧。）确定基本侧。（110KV

32、110KV侧为基本侧）侧为基本侧） （2 2）制动绕组的接入方式：将制动绕组接在）制动绕组的接入方式：将制动绕组接在35KV35KV侧。侧。 （3 3）差动保护无制动情况下的一次动作电流计算：）差动保护无制动情况下的一次动作电流计算：1 1）躲过励磁涌流）躲过励磁涌流 2 2）躲开电流互感器二次侧断线产生的不平衡电流：）躲开电流互感器二次侧断线产生的不平衡电流： 3 3）躲过外部短路时的最大不平衡电流）躲过外部短路时的最大不平衡电流 (10KV (10KV侧侧d2d2点点) )： (4) (4) 确定基本侧差动绕组和平衡绕组的接法、差动确定基本侧差动绕组和平衡绕组的接法、差动绕组匝数：绕组匝数

33、：1 1）对于三绕组变压器，基本侧接差动绕组，其余两）对于三绕组变压器，基本侧接差动绕组，其余两侧接相应的平衡绕组。侧接相应的平衡绕组。2 2）差动继电器基本侧动作电流计算：）差动继电器基本侧动作电流计算： 3 3）差）差动线圈匝数圈匝数：差差动绕组计算匝数：算匝数：实选匝数取匝数取为 匝。匝。 4 4）基本侧差动继电器实际动作电流为：）基本侧差动继电器实际动作电流为：（5 5）计算非基本侧平衡绕组的匝数：）计算非基本侧平衡绕组的匝数：1 1）35KV35KV侧平衡绕组匝数：侧平衡绕组匝数：实选匝数匝数为 匝。匝。2 2）10KV10KV侧平衡绕组匝数：侧平衡绕组匝数：实选匝数匝数为 匝。匝。

34、 （6 6）实选匝数与匝数与计算匝数不等而算匝数不等而产生的相生的相对误差差 ：1 1）35KV35KV侧：侧：2 2）10KV10KV侧：侧：（7 7）计算制动绕组匝数（）计算制动绕组匝数（35KV35KV侧）：侧）：1 1）制）制动系数系数 ：2 2）制）制动绕组匝数：匝数：制制动绕组的的实选匝数：匝数：（8 8）灵敏度校验）灵敏度校验（10KV10KV侧出口处）：侧出口处）：1 1）相间短路的最小灵敏度：）相间短路的最小灵敏度：工作安匝：工作安匝： 制动安匝：制动安匝：查查BCH-1BCH-1型差动继电器制动特性曲线，求出校验最小型差动继电器制动特性曲线，求出校验最小灵敏度所用的灵敏度所

35、用的动作安匝动作安匝为：为： 相相间短路最小灵敏系数：短路最小灵敏系数：2 2）单相接地短路的灵敏度校验：）单相接地短路的灵敏度校验：第五节第五节 变压器的电流和电压保护变压器的电流和电压保护过电流保护过电流保护低压启动的过电流保护低压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护负序过电流保护负序过电流保护阻抗保护。阻抗保护。变压器相间短路的后备保护：变压器相间短路的后备保护：一、变压器相间短路的过电流保护一、变压器相间短路的过电流保护 1 1、使用条件：、使用条件：宜用于降压变压器。宜用于降压变压器。2 2、安装地点：、安装地点：电源侧。电源侧。4 4、单相原理接线图、单

36、相原理接线图 3 3、动作：经整定延、动作：经整定延时动作于变压器各时动作于变压器各侧侧QFQF跳闸。跳闸。 5 5、保护的整定计算：、保护的整定计算：变压器的最大负荷电流应考虑下述情况：变压器的最大负荷电流应考虑下述情况：（1 1）动作电流）动作电流 ：按躲开变压器的按躲开变压器的最大负荷电流最大负荷电流整定。整定。 1 1）对并列运行的变压器：）对并列运行的变压器：2 2）对降压变压器：）对降压变压器： （2 2）保护的灵敏度）保护的灵敏度二、低电压启动的过电流保护二、低电压启动的过电流保护 1 1、保护原理接线图、保护原理接线图2 2、保护的整定计算：、保护的整定计算：（1）KA的动作电

37、流：的动作电流：按躲开变压器按躲开变压器额定电流额定电流整定：整定：按躲开正常运行时母线上可能出现的最低工作电按躲开正常运行时母线上可能出现的最低工作电压，且在外部故障切除后电动机自启动的过程中，压，且在外部故障切除后电动机自启动的过程中，低电压元件必须可靠返回。根据运行经验，一般低电压元件必须可靠返回。根据运行经验，一般取取（2 2）低电压继电器）低电压继电器KVKV的动作电压的动作电压（3 3）保护的灵敏度）保护的灵敏度1 1）电流元件的灵敏系度校验）电流元件的灵敏系度校验 2 2）电压元件的灵敏度校验）电压元件的灵敏度校验 最大运行方式下，后备保护范围末端金属最大运行方式下，后备保护范围

38、末端金属性三相短路时，保护安装处的最大线电压。性三相短路时，保护安装处的最大线电压。 三、复合电压起动的过电流保护三、复合电压起动的过电流保护1、保护原理接线图、保护原理接线图2 2、保护的整定计算、保护的整定计算火电厂升压变压器：火电厂升压变压器：（3 3）负序电压元件：）负序电压元件：（1 1）KAKA的动作电流：的动作电流：按躲开变压器按躲开变压器额定电流额定电流整定：整定：（2 2）低电压继电器）低电压继电器KVKV的动作电压：的动作电压：动作值：动作值：灵敏度：灵敏度： 电流元件：电流元件：（要求大于（要求大于1.2）负序电压元件：负序电压元件：（要求大于（要求大于1.2）低电压元件

39、：低电压元件：（要求大于（要求大于1.2） 保保护末端金属性两相短路末端金属性两相短路时，保，保护安装安装处的最小的最小负序序电压。 四、负序电流及单相式低压起动的过电流保护四、负序电流及单相式低压起动的过电流保护1 1、保护原理接线图、保护原理接线图2 2、保护的整定计算、保护的整定计算负序电流元件负序电流元件（1 1）躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出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；的最大不平衡电流； 灵敏度灵敏度（要求大于（要求大于1.2）（2 2）躲过变压器相邻线路发生一相断线时出现的负序）躲过变压器相邻线路发生一相断线时出现的负序电流；电流； （3 3）与

40、相邻元件的负序电流保护在灵敏系数上相配合。）与相邻元件的负序电流保护在灵敏系数上相配合。 五、三绕组变压器后备保护的配置原则五、三绕组变压器后备保护的配置原则六、变压器的过负荷保护六、变压器的过负荷保护过负荷保护：过负荷保护：反应变压器对称过负荷引起的过电流反应变压器对称过负荷引起的过电流。过负荷保。过负荷保护只需护只需接于一相电流接于一相电流上，装于各侧的过负荷保护上，装于各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器经整定延时（一般取均经过同一时间继电器经整定延时（一般取9 910s10s）作用于信号作用于信号。 过负荷保护的安装侧：过负荷保护的安装侧：(1)(1)对双侧电源的三绕组升压变压器，装于

41、发电机对双侧电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。电压侧和无电源侧。(2)(2)对三侧有电源的三绕组变压器，三侧均应装对三侧有电源的三绕组变压器，三侧均应装设。设。(3)(3)仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不等，则装于电源侧及容量较小侧。等，则装于电源侧及容量较小侧。(4)(4)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。应装设。(5)(5)对双绕组变压器，装于电源侧。对双绕组变压器，装于电源侧。第六节第六节 变压器的零序

42、保护变压器的零序保护变压器高压绕组中性点是否接地运行与变压器绝变压器高压绕组中性点是否接地运行与变压器绝缘水平有关：缘水平有关：220kV220kV及以上的大型变压器，高压绕组采用分级绝及以上的大型变压器，高压绕组采用分级绝缘，缘，若其中性点绝缘水平较低若其中性点绝缘水平较低（如（如500kV500kV系统中，系统中，中性点绝缘水平为中性点绝缘水平为38kV38kV的变压器），则的变压器），则中性点必须中性点必须接地运行；接地运行；若其绝缘水平高若其绝缘水平高（如（如 220kV220kV变压器中性点绝缘水平变压器中性点绝缘水平为为110kV110kV的情况），则的情况），则中性点可直接接地运

43、行，也中性点可直接接地运行，也可在系统不失去接地中性点的条件下不接地运行。可在系统不失去接地中性点的条件下不接地运行。 1 1、中性点直接接地变压器的零序保护、中性点直接接地变压器的零序保护 (1) (1)中性点直接接地变压器零序电流保护原理框图中性点直接接地变压器零序电流保护原理框图 (2) (2)中性点直接接地变压器零序电流保护原理图中性点直接接地变压器零序电流保护原理图(3)(3)零序电流保护整定计算零序电流保护整定计算1)1)零序电流保护零序电流保护段：与引出线零序电流保护段：与引出线零序电流保护段段在灵敏系数上相配合。在灵敏系数上相配合。a a、动作电流：、动作电流：零序零序电流分支

44、系数最大流分支系数最大值； 引出引出线零序零序电流保流保护段段动作作值。 b b、保护动作时限、保护动作时限: : 2)2)零序电流零序电流段：与相邻元件零序保护的后备段相配合。段：与相邻元件零序保护的后备段相配合。 a a、动作电流：、动作电流： 零序零序电流分支系数最大流分支系数最大值； 引出引出线零序零序电流保流保护后后备段段动作作值。 b b、保护动作时限、保护动作时限: :2 2、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护、中性点可能接地或不接地变压器的接地保护对于对于110kV110kV及以上中性点直接接地的系统中，当变及以上中性点直接接地的系统中，当变压器的中性点可能接地运行或不接地

45、运行时，对应外压器的中性点可能接地运行或不接地运行时，对应外部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中性部单相接地短路引起的过电流，以及因失去接地中性点引起的电压升高，点引起的电压升高，应按变压器绝缘情况装设相应的应按变压器绝缘情况装设相应的保护。保护。 全绝缘变压器：全绝缘变压器：若因某种原因造成若因某种原因造成QF3QF3拒绝跳拒绝跳闸，则保护闸，则保护先由零序电流保护动作于先由零序电流保护动作于QF1QF1跳闸。跳闸。当当QF1QF1和和QF4 QF4 跳闸后，系统成为中性点不接地系跳闸后，系统成为中性点不接地系统，而且统，而且T2T2仍带着接地故障继续运行。仍带着接地故障继续运行。T

46、2T2的中的中性点对地电压将升高为相电压，两非接地相的性点对地电压将升高为相电压，两非接地相的对地电压将升高相间电压。此时，可利用在其对地电压将升高相间电压。此时，可利用在其中性点不接地运行时出现的零序电压，实现中性点不接地运行时出现的零序电压，实现零零序过电压保护，作用于断开序过电压保护，作用于断开QF2QF2。分级绝缘变压器：分级绝缘变压器：必须必须先将先将T2T2切除切除，然后切除然后切除T1T1，以防止不接地变压器在系统失去中性点后产生，以防止不接地变压器在系统失去中性点后产生的中性点过压将其绝缘击穿。的中性点过压将其绝缘击穿。中性点有两种运行方式的变压器，需要装设：中性点有两种运行方

47、式的变压器，需要装设：零序过电流保护零序过电流保护用于中性点接地运行方式；用于中性点接地运行方式；零序过电压保护零序过电压保护用于中性点不接地运行方式。用于中性点不接地运行方式。分级绝缘变压器：分级绝缘变压器：先切除中性点不接地运行的变先切除中性点不接地运行的变压器，后切除中性点接地运行的变压器；压器，后切除中性点接地运行的变压器；全绝缘变压器：全绝缘变压器：先切除中性点接地运行的变压器，先切除中性点接地运行的变压器，后切除中性点不接地运行的变压器。后切除中性点不接地运行的变压器。b、保护动作原则：、保护动作原则：a、保护设置原则：、保护设置原则：c c、全绝缘变压器零序保护原理框图、全绝缘变

48、压器零序保护原理框图d d、全绝缘变压器零序保护原理图、全绝缘变压器零序保护原理图e e、中性点无放电间隙的中性点无放电间隙的分级绝缘变压器零序分级绝缘变压器零序保护原理框图保护原理框图中性点无放电间隙的分级绝缘变压器零序保护原理框图f f、中性点装有放电间隙的分级绝缘变压器零序、中性点装有放电间隙的分级绝缘变压器零序保护原理框图保护原理框图第七节第七节 变压器的过励磁保护变压器的过励磁保护一、变压器过励磁的危害一、变压器过励磁的危害变压器一次侧电压变压器一次侧电压 可表示为：可表示为：式中：式中： 铁芯的工作磁通密度；芯的工作磁通密度； 铁芯截面芯截面积（常数）；（常数）；电源源频率。率。变

49、压器一次器一次绕组匝数（常数）；匝数（常数）；即：变压器工作磁密即：变压器工作磁密B B与与U U和和f f的比值成正比的比值成正比, ,电压电压升高或频率下降升高或频率下降都会使磁通密度增加，使铁芯饱都会使磁通密度增加，使铁芯饱和。铁芯饱和后，励磁电流急剧增大，造成变压和。铁芯饱和后，励磁电流急剧增大，造成变压器过励磁。器过励磁。 二、变压器过励磁的原因二、变压器过励磁的原因（1 1）电力系统由于发生事故而解列，造成系统中某一部）电力系统由于发生事故而解列，造成系统中某一部分因大量甩负荷使变压器电压升高，或由于发电机自励分因大量甩负荷使变压器电压升高，或由于发电机自励磁引起过电压；磁引起过电

50、压；（2 2）由于发电机铁磁谐振过电压，使变压器过励磁；）由于发电机铁磁谐振过电压，使变压器过励磁；（3 3）发电机组启动过程中，由于误操作引起过励磁；）发电机组启动过程中，由于误操作引起过励磁；（4 4）在正常运行情况下，突然甩负荷也会引起变压器过）在正常运行情况下，突然甩负荷也会引起变压器过励磁。因为励磁调节系统与原动机调速系统都是由惯性励磁。因为励磁调节系统与原动机调速系统都是由惯性环节组成，突然甩负荷后电压迅速上升，而频率上升缓环节组成，突然甩负荷后电压迅速上升，而频率上升缓慢，则电压频率比增大，从而使变压器过励磁。慢，则电压频率比增大，从而使变压器过励磁。（1 1）变压器铁损增加）变

51、压器铁损增加, ,铁芯温度升高；铁芯温度升高；（2 2）使漏磁场增强）使漏磁场增强, ,使靠近铁芯的绕组导线、油箱使靠近铁芯的绕组导线、油箱 壁和其它金属构件产生涡流损耗、发热、引起高壁和其它金属构件产生涡流损耗、发热、引起高 温，严重时造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。温，严重时造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。三、过励磁的危害：三、过励磁的危害：500KV500KV及以上电压级的变压器及以上电压级的变压器, ,应装设过励磁保护。应装设过励磁保护。 四、过励磁的对策：四、过励磁的对策：五、变压器的过励磁保护五、变压器的过励磁保护1 1、构成原理：过励磁时、构成原理：过励磁时磁通密度增加，远大于磁通密度增加，远大于正常时的数值。正常时的数值。2 2、变压器过励磁保护原理框图、变压器过励磁保护原理框图的大小反的大小反应了工作磁通密度了工作磁通密度 。因此，可因此，可将将 的大小作的大小作为变压器器过励磁保励磁保护的判据。的判据。过励磁保励磁保护的整定，可以按的整定，可以按饱和磁通密度和磁通密度 整定。整定。