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1、1,第六章 电力变压器的保护 6-1 电力变压器的故障类型和保护措施一、故障 1、油箱内部故障：绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等 2、油箱外部故障：绝缘套管及引出线上的多相短路、单相接地短路等 二、不正常运行情况 1、油箱渗漏造成油面降低 2、外部短路引起的过电流 3、过负荷三、变压器应设置的保护 1、瓦斯保护（800KVA以上）：重瓦斯（故障） 轻瓦斯（不正常运行）,2,反映油箱内部故障和油面降低2、纵联差动保护或电流速断保护（故障） 1000kVA及以上（并联运行：6300kVA以上）纵联差动 2000kVA以上，电流速断灵敏度不够 作为引出线、套管及油箱内故障主保护3、过电流保
2、护（故障） 外部短路及内部短路的后备保护4、过负荷保护（不正常运行） 反映对称过负荷 5、接地保护（故障） 110kV及以上大接地电流系统变压器零序电流保护,3,外部接地短路引起B过流 内部接地短路的后备保护 6、温度保护（不正常运行） 上层油温监视，自动启动冷却风扇 6-2 瓦斯保护一、原理： 1、适用：800kVA及以上油浸式变压器 反映变压器油箱内部故障的主要保护 2、原理：故障气体发挥流向油枕 3、构成：瓦斯继电器二、瓦斯继电器 1、作用：反映于气体的继电器,4,2、安装：位于油箱与油枕之间连接管的中部连接管坡度（24%）：油箱油枕气流顺利通过顶盖与水平面坡度（11.5%)：防止气泡聚
3、集在顶盖处 3、结构： 浮筒式（已淘汰）空心浮筒渗油，水银接点抗震性差 浮筒挡板式 开口杯挡板式 （1）浮筒挡板式 结构：上部密封空心浮筒下部金属挡板 水银接点（可绕轴转动）,5,原理：a、正常运行： 浮筒浮起挡板下降（重力作用）水银接点断开 b、轻微故障： 气体上升漏油层油面下降浮筒下转水银接点动作，发信号轻瓦斯 c、严重故障： 油流、气流冲击挡板水银接点动作DL跳闸，且发信号重瓦斯,6,放气阀作用： a、初次运行或换油油中气体可能导致轻瓦斯误动作，可将继电器顶部放气阀打开，放气 b、故障发生后，可通过放气阀收集瓦斯气体，分析其成分，便于故障分析 。 特点：浮筒长时间浸泡在油中会向内渗油，水
4、银接点抗震性差（2）浮筒挡板式 结构：上部开口杯 下部金属挡板 上附磁铁（可绕轴转动） 干簧接点（两对）,7,原理： a、正常运行： 开口杯上浮挡板下降（重力作用）磁铁远离干簧接点，不动作 b、轻微故障： 气体上升漏油层 油面下降开口杯下转干簧接点动作，发信号轻瓦斯 c、严重故障： 油流、气流冲击挡板干簧接点动作DL跳闸，且发信号重瓦斯 特点：抗震性能好,8,三、接线，P182图11-3WSJ：瓦斯继电器 BCJ：带自保持电流线圈（DZB-100，250或220系列）保证动作可靠 QP：试验用四、特点 只反应油箱内部故障，变压器引出线及变压器与断路器之间联线发生故障，不动作。,9,6-3 变压
5、器的电流速断保护一、原理接线 1、适用：2000kVA以下变压器 反映变压器电源侧引出线、套管及绕组的相间短路 与重瓦斯保护配合作为主保护 2、安装：主电源侧 3、缺点： 只可切除变压器电源侧及油箱内部发生的各种故障 负荷侧套管及引出线相间短路保护不到，只能由后备保护动作 4、整定原则：避开负荷侧母线短路最大短路电流；避开励磁涌流,10,5、灵敏系数：Klm2，否则，应装设纵联差动保护 6、原理接线： 中性点不接地两相式不完全星形接线 中性点接地三相式完全星形接线 由P183图11-4画出展开图 BCJ：带自保持电流线圈，防止LJ接点接触不可靠 二、原理简述复习提问：1、变压器应设置的保护装置
6、、各自保护范围2、瓦斯继电器的作用、安装、结构型式、工作原理3、瓦斯保护接线图特点，重瓦斯、轻瓦斯保护区别4、变压器电流速断保护的运用、安装、特点、原理接线图,11,6-4 变压器的纵联差动保护一、差动保护工作原理 1、适用：2000kVA及以上变压器 保护变压器绕组内部故障及其引出线的相间短路，与重瓦斯配合作为主保护 2、方式：环流法/均压法（少用） 3、环流法：比较流过被保护元件两端电流 4、接线：P210图6-5 被保护元件两端安装变比不同的LH； 同一相LH二次线圈反极性串联； LJ并接于两LH连线间,12,5、原理： 正常或外部短路=-=0（理论值）=（实际值） 内部故障=+（双端供
7、电）= （单端供电） 6、特点：保护具有绝对选择性，无须延时 7、动作值：IdzIbp.zd（外部短路时的最大不平衡电流）,13,二、变压器差动保护的特点 （不平衡电流产生的因素及其防止措施） 1、励磁涌流的影响 （1）励磁涌流： 变压器空载合闸（副边开路，原边投入电网称空载合闸）时的暂态励磁电流，只存在变压器电源侧 （2）产生原因： （3）特点： 变压器正常运行励磁涌流iL36%Ie 空载合闸励磁涌流iL68 IeIbp （4）采取措施：Idz 或采用具有速饱和变流器的BCH型差动继电器（对非周期分量传变不良）,14,2、变压器接线组别的影响（1）原因：变压器接线形式Y/-11 原、副边电流
8、相位差300Ibp（2）采取措施：相位补偿 Y侧LH接成，侧LH接成Y 接线图及相量图见P.189（3）变比选择：Y接LH变比nLH（Y）=IeB（）/5 侧LH变比nLH（）=IeB（Y）/5 实际上选一个接近和稍大于计算值的标准变比 3、LH实际变比和计算变比不同时的影响 （1）原因： 例：一台31.5MVA，两侧电压分别为10.5KV（）和115KV（Y），Y/-11接线的变压器,15,两侧额定电流： I1e=31.5MVA/*10.5KV=1730A I2e=31.5MVA/*115KV=158A 选择LH变比： 低压侧：nL1=2000/5=400 高压侧：nL2=*158/5300
9、/5=60 两臂电流：i1=1730/400=4.32A i2=158/60=4.55A 不平衡电流:Ibp=i2-i1=4.55-4.32=0.23A （2）采取措施：见P.188图11-7 BCH型差动继电器的平衡绕组Wph予以消除 Wph接于保护臂电流小的一侧，接线应注意极性，且i1Wph=（i2-i1）Wcd,16,4、两侧LH型号不同而产生不平衡电流（1）原因：高压侧套管式LH 低压侧线圈式LH （2）采取措施： a、采取Ktx提高保护动作电流 同型Ktx=0.5 不同型Ktx=1 b、按10%误差的要求选择两侧LH（即按此误差而形成的Iph10%I1（一次电流）)5、变压器分接头改
10、变的影响（1）原因：分接头变变比改变Iph （2）采取措施：引入相对误差系数提高Idz,17,复习提问：1、差动保护的工作原理2、变压器差动保护接线不平衡电流产生的原因及相应措施 三、采用BCH-2型继电器的差动保护 1、组成：带短路线圈的速饱和变流器； 执行元件DL-11/0.2型LJ 其中：中间柱（截面大一倍）Wcd、Wph1、Wph2、 匝数由抽头 速饱和变流器结构: 左边柱（与绕向相同）位置整定（三铁芯柱型） 右边柱W2,18,2、速饱和变流器工作原理（1）区内故障： idl（非周期分量衰减快）周期分量大（磁感应强度变化量）e2（感应电势）i2 继电器灵敏动作（2）区外故障或励磁涌流：
11、 ibp非周期分量大直流助磁（铁芯饱和）周期分量引起e2i2 继电器不动作（3）结论：速饱和变流器的直流助磁作用可有效地躲开外部短路时的非周期分量和励磁涌流3、各线圈的作用 （1）短路电圈的作用 a、作用：消除ibp中非周期分量的影响 b、区内故障：,19,原理：idl（非周期分量衰减快） IcdidlcdEdId（去磁） 结论：区内故障、不影响继电器的动作 c、区外故障、励磁涌流原理：ibp（非周期分量大） Icdibp铁芯迅速饱和R（磁阻）漏磁 （助磁）磁路长漏磁更大助磁作用减少更多 （去磁）磁路短漏磁稍小去磁作用减少稍小 C柱总磁通减少e2i2 继电器难以动作 结论：继电器可可靠躲过外部
12、短路产生的暂态不平衡电流的冲击和变压器空载投入时的励磁涌流。,20,d、优点：Wcd流过周期分量，短路线圈（、）不影响继电器的动作安匝数； e、缺点：只适用对主保护动作快速性要求不很高的中小型变压器差动保护（区内故障时idl非周期分量的影响） （2）平衡线圈的作用 a、Wph1、Wph2消除LH实际变比与计算变比不同而产生的ibp b、可与Wcd串联使用提高继电器灵敏度和调整范围 4、用BCH-2型继电器构成的双绕组变压器差动保护接线图 ，参见P215图6-13及P204（或中专教材）归总式原理图、展开式原理图,21,四、纵差动保护的整定计算原则和步骤 1、确定基本侧 2、动作电流计算 按下述
13、三个条件中最大者作为基本侧动作电流1)躲过变压器空载合闸或外部短路切除后电压恢复时的励磁涌流：2)躲过LH二次回路断线时引起的不平衡电流3) 躲过外部短路时的最大不平衡电流 3、确定基本侧工作线圈匝数 4、确定非基本侧工作线圈匝数 5、校验相对误差： 6、短路线圈抽头确定： 7、灵敏度校验,22,思考题：1、简述差动继电器的结构2、说明速饱和变流器的工作原理、作用3、说明短路线圈的作用，其匝数的变化对动作值的影响4、简述平衡线圈的作用,23,试验4：电磁型差动继电器一、熟悉DCD-2型CJ结构 中间速饱和变流器 执行元件二、改图编号 BCH-2型DCD-2型三、注意事项 1、Wph匝数整定：整
14、定板插头上、下各有一个 2、认真阅读实验指导书,24,6-5 变压器相间短路的后备保护一、保护作用 区外故障：过电流保护远后备 区内故障：近后备二、安装地点一般装于电源侧，动作于跳两侧DL，或按先后秩序跳闸。三、种类 过电流保护（降压变压器）Idz1 灵敏度低 带低电压起动的过电流保护Idz2 复合电压起动的过电流保护Idz3 ，灵敏度高 Idz1 Idz2 Idz3 ，Klm1 Klm2IBe）发信号，起动B的通风机,32,思考题：1、变压器应配置的各种保护及作用2、瓦斯保护的工作原理及其接线特点，瓦斯继电器的安装、结构及原理3、电流速断保护的装设及其原理、保护范围4、差动保护的原理，变压器差动保护Ibp产生的原因及其消除措施5、BCH-2型差动继电器的结构、原理，短路线圈及平衡线圈的作用 6、过电流保护，低电压起动的过电流保护及复合电压起动过电流保护的接线、原理、适用对象、动作结果及Idz整定值大小特点。,33,7、负序电压继电器的结构及特点8、变压器的过负荷保护接线特点、动作参数特点9、读懂35kV双绕组变压器保护接线全图课堂练习：1、画出两相两继电器式变压器电流速断保护原理图及展开图2、画出双绕组变压器差动保护接线图（BCH-2型继电器）,