变压器继电保护精选PPT.ppt

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1、关于变压器继电保护第1页，讲稿共94张，创作于星期日第2页，讲稿共94张，创作于星期日第3页，讲稿共94张，创作于星期日第4页，讲稿共94张，创作于星期日变压器的故障、异常状态及保护方式o一、变压器的故障一、变压器的故障o变压器的故障分为油箱内故障和油箱外故变压器的故障分为油箱内故障和油箱外故障。障。o油箱内的故障：绕组的相间短路、绕组的匝间油箱内的故障：绕组的相间短路、绕组的匝间短路、直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及短路、直接接地系统侧绕组的单相接地短路以及铁心的烧损等。铁心的烧损等。o油箱外的故障：主要是油箱外部绝缘套管和引出油箱外的故障：主要是油箱外部绝缘套管和引出线上发生相间短路或

2、一相碰接箱壳（接地短路）。线上发生相间短路或一相碰接箱壳（接地短路）。第5页，讲稿共94张，创作于星期日o二、变压器不正常工作状态二、变压器不正常工作状态o外部短路或过负荷外部短路或过负荷 过电流过电流o油箱漏油造成油面降低油箱漏油造成油面降低o变压器外部接地短路引起的中性点过电压变压器外部接地短路引起的中性点过电压o绕组外加电压过高或频率降低绕组外加电压过高或频率降低 过励磁等过励磁等第6页，讲稿共94张，创作于星期日应装设的继电保护装置应装设的继电保护装置o(1)瓦斯保护瓦斯保护o瓦斯保护作用：反应变压器油箱内的各瓦斯保护作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面的降低，对于种故障以及油面的

3、降低，对于0.8MVA及以上及以上的油浸式变压器和户内的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应以上变压器应装设气体保护。装设气体保护。o瓦斯保护基本原理：反应油箱内部所产瓦斯保护基本原理：反应油箱内部所产生的气体或油流速度而动作。生的气体或油流速度而动作。o瓦斯保护分类：瓦斯保护分类：轻瓦斯保护轻瓦斯保护动作于信号，动作于信号，重瓦斯保护重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断动作于跳开变压器各电源侧的断路器。路器。第7页，讲稿共94张，创作于星期日气体继电器安装示意图气体继电器安装示意图1-瓦斯继电器；瓦斯继电器；2-油枕；油枕；3-变压器顶盖；变压器顶盖；4-连接管道连接管道第8页，讲稿

4、共94张，创作于星期日开口杯挡板式气体继电器结构开口杯挡板式气体继电器结构图图1-罩；罩；2-顶针；顶针；3-气塞；气塞；4-永久磁铁；永久磁铁；5-开口杯；开口杯；6-重重锤；锤；7-探针；探针；8-开口销；开口销；9-弹弹簧；簧；10-挡板；挡板；11-永久磁铁；永久磁铁；12-螺杆；螺杆；13-千簧触点千簧触点(重瓦重瓦斯用斯用)；14-调节杆；调节杆；15-干簧触点干簧触点(轻瓦斯用轻瓦斯用)；16-套管；套管；17-排气口排气口第9页，讲稿共94张，创作于星期日 应装设的继电保护装置应装设的继电保护装置o瓦斯保护瓦斯保护 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低o 重瓦斯保护 动作于跳

5、闸o 轻瓦斯 保护 动作于信号o纵差动保护和电流速断保护纵差动保护和电流速断保护 防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路o保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器断路器。第10页，讲稿共94张，创作于星期日纵差保护适用范围纵差保护适用范围o并列运行的变压器，容量为并列运行的变压器，容量为6300KVA（6.3MVA）以上时；单独运行的变压）以上时；单独运行的变压器容量为器容量为10MVA及以上时；发电厂用变压器和工及以上时；发电厂用变压器和工业企业中的重要变压器，容量为业企业中的重要变压器，容量为6300

6、KVA以上时。以上时。o对于容量为对于容量为10MVA以下的变压器，且当其过电流以下的变压器，且当其过电流保护的动作时限大于保护的动作时限大于0.5s时，可装设电流速断保时，可装设电流速断保护，以代替纵差动保护。护，以代替纵差动保护。o对对2MVA以上的变压器，当电流速断保护的灵敏以上的变压器，当电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差动保护。度不能满足要求时，也应装设纵差动保护。第11页，讲稿共94张，创作于星期日o相间短路的后备保护相间短路的后备保护 作为瓦斯保护和纵差保护的作为瓦斯保护和纵差保护的后备，保护延时动作于跳开断路器。后备，保护延时动作于跳开断路器。n过电流保护过电流保

7、护n复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护n负序过电流保护负序过电流保护n过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流过电流保护宜用于降压变压器；复合电压起动的过电流保护宜用于升压变压器，系统联络变压器和采用过电流保护宜用于升压变压器，系统联络变压器和采用过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器；保护不满足灵敏度要求的降压变压器；6.3MVA及以上及以上的大容量升压变压器，采用负序电流保护及单相低电压的大容量升压变压器，采用负序电流保护及单相低电压起动的过电流保护；对于大型升压变压器或系统联络变起动的过电流保护；对于大型升压变压器或系统联络变压器，为了满足灵敏度要求，可采用阻抗保护

8、。压器，为了满足灵敏度要求，可采用阻抗保护。第12页，讲稿共94张，创作于星期日o零序电流保护零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路，保护延时动作于跳开断路器。o过负荷保护过负荷保护：对于0.4MVA及以上的变压器，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，应装设过负荷保护，对于自耦变压器或多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧的负荷情况，保护延时动作于信号。o过励磁保护过励磁保护：现代大型变压器，额定工作磁密与饱和磁密接近，当电压升高或频率降低时，工作磁密增加，使励磁电流增加，特别是铁心饱和后，励磁电流急剧增大，造成过励磁，将使变压器温度升高而遭受损坏。因此对于

9、高压侧电压为500KV及以上的大型变压器应装设励磁保护，按其过励磁的严重程度，保护动作于信号或跳开断路器。第13页，讲稿共94张，创作于星期日10.2 变压器的纵差保护 当中小型电力变压器选用电流速断保护的灵敏度当中小型电力变压器选用电流速断保护的灵敏度不能满足要求时，应采用差动保护；大型电力变不能满足要求时，应采用差动保护；大型电力变压器（并列运行的变压器容量在压器（并列运行的变压器容量在6300KVA及以及以上）均采用差动保护。上）均采用差动保护。变压器的纵差保护用来反应变压器绕组、引变压器的纵差保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的出线及套管上的各种短路故障，是

10、变压器的主保护。主保护。变压器纵差保护与线路、发电机的纵差保护原变压器纵差保护与线路、发电机的纵差保护原理相同，但由于变压器在结构和运行上具有一理相同，但由于变压器在结构和运行上具有一些特点。些特点。第14页，讲稿共94张，创作于星期日变压器差动保护单相原理接线图变压器差动保护单相原理接线图(a)(a)两绕组变压器；两绕组变压器；两绕组变压器；两绕组变压器；(b)(b)三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器三绕组变压器第15页，讲稿共94张，创作于星期日差动保护构成o原理如图中变压器两侧装有原理如图中变压器两侧装有电流互感器电流互感器TA1、TA2，电，电流互感器的一次绕组同名端流互感器的一次绕

11、组同名端接于靠近母线的一侧，二次接于靠近母线的一侧，二次绕组同极性端子相互连接，绕组同极性端子相互连接，差动继电器差动继电器KD跨接在跨接在TATA二二次绕组两条连线之间次绕组两条连线之间（环流法接线）。第16页，讲稿共94张，创作于星期日一、纵差动保护工作原理一、纵差动保护工作原理o1正常运行正常运行o流流过过变变压压器器中中的的是是穿穿越越性性电电流流。电电流流由由电电源源I流流向向负负荷荷侧侧II，在在图图中中，TA 二二次次电电流流以以反反方方向向流流过过继继电电器器KD的的线线圈圈，即即KD中中的的电电流流等等于于二二次次电电流流之之差差，故故该该回回路路称称为为差差回回路路，整整个

12、个保保护护称称为为差差动动保保护护。若若电电流流互互感感器器变变比比选选得得适适当当，使使得得KD中中电电流流为为0，KD不动作。不动作。第17页，讲稿共94张，创作于星期日纵差保护工作原理纵差保护工作原理o2外部故障时外部故障时o如如图图（a）中中K1点点短短路路，短短路路电电流流由由电电源源I流流向向负负荷荷侧侧II，KD中中的的电电流流等等于于和和之之差差，与与正正常常时时一一样样。适适当当选选择择电电流流互互感感器器，也也可可使使KD中中电电流流=0。亦亦即即正正常常运运行行和和外外部部短短路路时时，电电流流互互感感器器二二次次侧侧电电流流大大小小相相等等，方方向向相相反反，在在继继电

13、电器器中中流流过过电电流流等等于于零零，因因此此KD不动作。不动作。第18页，讲稿共94张，创作于星期日纵差保护工作原理纵差保护工作原理o3保护范围内部短路故障时保护范围内部短路故障时o所所谓谓保保护护范范围围是是指指各各侧侧TA所所包包围围的的电电气气部部分分。如如故故障障发发生生在在保保护护范范围围内内部部任任一一位位置置，且且I、II侧侧均均接接有有电电源源，则则有有电电流流和和同同时时流流向向短短路路点点K2，KD中中的的电电流流等等于于流流向向短短路路点点的的短短路路电电流流的的二二次次值值，当当此此电电流流大大于于KD动动作作电电流流时时，KD立立即即动动作作，跳跳开开两两侧侧QF

14、1和和QF2，将将故故障障变变压压器器从从系系统统中中切切除除。如如果果只只有有母母线线I有有电电源源，则则当当保保护护范范围围内内部部故故障障时时（如如K2点点），此此时时KD仍仍然然正正确确动动作作，切切除除T。o内内部部故故障障时时，流流过过KD中中的的电电流流一一般般远远大大于于它它的的动作电流，所以，差动保护的灵敏度很高。动作电流，所以，差动保护的灵敏度很高。第19页，讲稿共94张，创作于星期日4电流互感器变比的选择电流互感器变比的选择o由于变压器高低压侧额定电流不同，为了保证由于变压器高低压侧额定电流不同，为了保证变压器差动保护的正确动作，就必须适当选择变压器差动保护的正确动作，就

15、必须适当选择电流互感器的变比，使得变压器在正常运行和电流互感器的变比，使得变压器在正常运行和外部故障时，两侧电流互感器二次电流相等外部故障时，两侧电流互感器二次电流相等。o应有 即:KT为为变压器变比变压器变比第20页，讲稿共94张，创作于星期日二、纵差保护在稳态情况下的不二、纵差保护在稳态情况下的不平衡电流产生原因及减少措施平衡电流产生原因及减少措施 o在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流Iunb。o差动保护的动作电流应大于最大不平衡电流，差动保护的动作电流应大

16、于最大不平衡电流，以保证保护范围外部短路时差动保护不动作。以保证保护范围外部短路时差动保护不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。不平衡电流增大，将使保护的灵敏度降低。第21页，讲稿共94张，创作于星期日1 1由变压器两侧电流相位不同由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 o由于变压器常采用由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此，其两的接线方式，因此，其两侧电流相位差侧电流相位差300。如果两侧的。如果两侧的TATA仍采用通常的接线仍采用通常的接线方式、则二次电流由于相位不同，也会有一个不平方式、则二次电流由于相位不同，也会有一个不平衡电流流入继电器。衡电流流入

17、继电器。o为了消除这种不平衡电流的影响，通常采用为了消除这种不平衡电流的影响，通常采用相位补相位补偿偿方法接线，方法接线，即将变压器星形侧的三个即将变压器星形侧的三个TATA接成三接成三角形，而将变压器三角形侧的三个角形，而将变压器三角形侧的三个TATA接成星形，接成星形，并适当考虑联接方式后即可把二次电流的相位校正并适当考虑联接方式后即可把二次电流的相位校正过来。过来。第22页，讲稿共94张，创作于星期日Y，d11接线的变压器两侧电流互感器的接线及电流相量图接线的变压器两侧电流互感器的接线及电流相量图第23页，讲稿共94张，创作于星期日第24页，讲稿共94张，创作于星期日相位补偿的特点 采用

18、相位补偿以后，在互感器接成三角形侧的差动一臂时，电流又增大了 倍，为使保护在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧电流互感器的变比加大 倍，以减少二次电流，使之与另一侧的电流相等，故此时选择变比的条件是：第25页，讲稿共94张，创作于星期日2由由TATA计算变比与实际变比不计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流同而产生的不平衡电流 o以以一一台台容容量量为为31.5MVA、变变比比为为110/11的的Y，d11变变压压器器为为例例，列列出出了了由由于于TA的的实实际际变变比比与与计计算算变变比不等引起的不平衡电流（比不等引起的不平衡电流（0.63A）。）。o为为了了减减少少

19、这这一一不不平平衡衡电电流流，通通常常采采用用自自耦耦变变流流器器或或差差动动继继电电器器的的平平衡衡线线圈圈予予以以补补偿偿。一一般般自自耦耦变变流流器器接接于于电电流流互互感感器器二二次次电电流流较较小小的的一一侧侧。当当采采用用具具有有速速饱饱和和铁铁芯芯的的差差动动继继电电器器时时，通通常常都都是是利利用平衡线圈用平衡线圈Wph来消除此差电流的影响。来消除此差电流的影响。第26页，讲稿共94张，创作于星期日例如：例如：31.5MVA,1102*2.5%/11KV，Yd11变压器在额定负荷下变压器在额定负荷下第27页，讲稿共94张，创作于星期日补偿电流互感器计算变比与标准变比不同而引起不

20、平衡电流补偿电流互感器计算变比与标准变比不同而引起不平衡电流补偿电流互感器计算变比与标准变比不同而引起不平衡电流补偿电流互感器计算变比与标准变比不同而引起不平衡电流(a)(a)用自耦变压器用自耦变压器用自耦变压器用自耦变压器UTUT改变差动臂中电流；改变差动臂中电流；改变差动臂中电流；改变差动臂中电流；(b)(b)用中间变流器用中间变流器用中间变流器用中间变流器UAUA进行磁势补偿；进行磁势补偿；进行磁势补偿；进行磁势补偿；(c)(c)用改变电抗变压器绕组抽头和铁芯气隙大小调节平衡。用改变电抗变压器绕组抽头和铁芯气隙大小调节平衡。用改变电抗变压器绕组抽头和铁芯气隙大小调节平衡。用改变电抗变压器

21、绕组抽头和铁芯气隙大小调节平衡。第28页，讲稿共94张，创作于星期日平衡线圈消除不平衡电流平衡线圈消除不平衡电流o以以双双绕绕组组变变压压器器为为例例，假假设设在在区区外外故故障障时时如如下下图图，则则差差动动线线圈圈中中将将流流过过电电流流，由由它它所所产产生生的的磁磁势势为为Wcd（）。常常将将平平衡衡线线圈圈Wcd接接入入二二次次电电流流较较小小的的一一侧侧（如如图图）。适适当当地地选选择择Wph的的匝匝数数，使使磁磁势势Wph 能能完完全全抵抵消消Wcd ，则则在在二二次次绕绕组组W2里里就就不不会会感感应应电电势势，KA中中也也没没有有电电流流，达达到到了了消消除除差差电电流流影影响

22、响的的目目的的。由由此此可可见见，选选择择Wph与与Wcd的的关关系系为为o短路线圈的作用：加强继电器躲避励磁涌流的能力短路线圈的作用：加强继电器躲避励磁涌流的能力。第29页，讲稿共94张，创作于星期日利用速饱和变流器的平衡线圈消除差电流利用速饱和变流器的平衡线圈消除差电流第30页，讲稿共94张，创作于星期日 采用自耦变流器采用自耦变流器UT、中间速饱和变流器、中间速饱和变流器UA和和电抗变压器电抗变压器UX的绕组匝数不能平滑调节，所的绕组匝数不能平滑调节，所以整定匝数与计算匝数不可能完全一致。因此，以整定匝数与计算匝数不可能完全一致。因此，差动回路中仍残留一部分不平衡电流，在整定差动回路中仍

23、残留一部分不平衡电流，在整定计算中考虑。计算中考虑。第31页，讲稿共94张，创作于星期日3带负荷调变压器的分接头产生的不带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流平衡电流 在运行中不可能随变压器分接头改变而重新调整差动继电器的参数，因此，在运行中不可能随变压器分接头改变而重新调整差动继电器的参数，因此，UU引起的不平衡电流要在整定计算时考虑躲过。不带负载调压变压器取引起的不平衡电流要在整定计算时考虑躲过。不带负载调压变压器取 对于带负载调压的变压器，调压范围较大，各类产品不一，最大对于带负载调压的变压器，调压范围较大，各类产品不一，最大 。当系统运行方式改变时，需要调节变压器调压分接头以保证系统电

24、压水平。在当调压分当系统运行方式改变时，需要调节变压器调压分接头以保证系统电压水平。在当调压分接头位置改变时，在差动回路中引起很大不平衡电流。该不平衡电流的大小与调压范接头位置改变时，在差动回路中引起很大不平衡电流。该不平衡电流的大小与调压范围围U U及变压器一次电流成正比，可由下式计算及变压器一次电流成正比，可由下式计算第32页，讲稿共94张，创作于星期日4 4由两侧电流互感器的误差不同引起的由两侧电流互感器的误差不同引起的不平衡电流不平衡电流 式式中中Ik.max为为变变压压器器外外部部短短路路流流过过两两侧侧电电流流互互感感器器的的最最大大短短路路电电流流；Kst为为电电流流互互感感器器

25、的的同同型型系系数数，对对发发电电机机线线路路纵纵差差保保护护取取0.5；对对变变压压器器、母线差动保护取母线差动保护取1；K Kerer 为为TA 10%误差，取误差，取0.1。注注意意在在选选择择TATA时时，应应选选高高饱饱和和倍倍数数差差动动保保护护专专用用的的D D级级电电流流互互感感器器，并并在在外外部部短短路路最最大大短短路路电电流流下下以以TATA的的1010误误差差曲曲线线校校验验互互感感器器二二次次负负荷荷；采采用用铁铁芯芯具具有有小小气气隙隙的的TATA，减减少剩磁的影响。少剩磁的影响。第33页，讲稿共94张，创作于星期日三、暂态情况下的不平衡电流及三、暂态情况下的不平衡

26、电流及减少其影响的措施减少其影响的措施 o1外部短路时的不平衡电流外部短路时的不平衡电流o在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过在变压器差动保护范围外部发生故障的暂态过程中，由于变压器两侧程中，由于变压器两侧TATA的铁芯特性及饱和程的铁芯特性及饱和程度不同，在差回路中将产生暂态不平衡电流。度不同，在差回路中将产生暂态不平衡电流。o减少此不平衡电流的影响是在差回路中接入速减少此不平衡电流的影响是在差回路中接入速饱和中间变流器。饱和中间变流器。第34页，讲稿共94张，创作于星期日暂态过程中的不平衡电流暂态过程中的不平衡电流l差差动动保保护护要要躲躲过过外外部部短短路路时时暂暂态态过过程程中中的

27、的不不平平衡衡电电流流，其其中中含含有有很很大大非非周周期期分分量量，偏偏于于时时间间轴轴一一侧侧 如如图图（a a）l图图（b b）是是内内部部短短路路时时的的电电流流波波形形，短短路路电电流流虽虽然然在在初初瞬瞬也也具具有有一一定定成成分分的的非非周周期期分分量量，但但衰衰减减很很快快，只只是是短短暂暂地地延延迟迟了了非非周周期期分分量量的的传传变变。速速饱饱和和变变流流器器一一次次绕绕组组中中只只有有短短路路电电流流周周期期分分量量通通过过，此此时时铁铁芯芯中中B B变变化化很很大大，在在W2W2中中感感生生很很大大电电势势，使使差差动动继继电器可靠动作。电器可靠动作。中间速饱和变流器工

28、作原理中间速饱和变流器工作原理第35页，讲稿共94张，创作于星期日综和考虑暂态和稳态的影响，总的不综和考虑暂态和稳态的影响，总的不平衡电流：平衡电流：式中式中fs为为TA变比误差，取变比误差，取0.05。要保证差动保护在正常运行及保护范外部故障时不误动，要保证差动保护在正常运行及保护范外部故障时不误动，差动保护的动作电流按照躲开最大不平衡电流进行整定。差动保护的动作电流按照躲开最大不平衡电流进行整定。第36页，讲稿共94张，创作于星期日减小不平衡电流的方法减小不平衡电流的方法o1）对中小型电力变压器，允许加大动作电流和稍）对中小型电力变压器，允许加大动作电流和稍带延时躲过不平衡电流；带延时躲过

29、不平衡电流；o2）在差动回路中接入速饱和变流器，它对含有较）在差动回路中接入速饱和变流器，它对含有较大非周期分量的外部短路暂态不平衡电流有抵制作大非周期分量的外部短路暂态不平衡电流有抵制作用，而不含有非周期分量的交变分量能顺利通过；用，而不含有非周期分量的交变分量能顺利通过；o3）当采用上述措施仍不能满足灵敏度要求时，或）当采用上述措施仍不能满足灵敏度要求时，或根据保护元件具体情况要进一步提高差动保护灵敏根据保护元件具体情况要进一步提高差动保护灵敏度时，可以采用具有制动特性的差动继电器，制动度时，可以采用具有制动特性的差动继电器，制动方案有磁力制动和幅值比较制动。方案有磁力制动和幅值比较制动。

30、第37页，讲稿共94张，创作于星期日2.由变压器由变压器励磁涌流所产生的励磁涌流所产生的I Ibpbpo当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流，即为励时，则可能出现数值很大的励磁电流，即为励磁涌流磁涌流。这是因为在稳态工作情况下，如。这是因为在稳态工作情况下，如图图（a）。铁心中的磁通不能突变，因此，将出。铁心中的磁通不能突变，因此，将出现一个非周期分量的磁通，其幅值为现一个非周期分量的磁通，其幅值为+m。这。这样在经过半个周期以后，铁心之中的磁通达到样在经过半个周期以后，铁心之中的磁通达到2m，如，如图（图（b）。此时

31、铁芯严重饱和，励磁。此时铁芯严重饱和，励磁电流急剧增大，其数值最大可达额定电流的电流急剧增大，其数值最大可达额定电流的68倍，如倍，如图（图（c）。同时包含大量非周期分。同时包含大量非周期分量和高次谐波分量。量和高次谐波分量。第38页，讲稿共94张，创作于星期日变压器励磁涌流的产生及电流变化曲线变压器励磁涌流的产生及电流变化曲线变压器励磁涌流的产生及电流变化曲线变压器励磁涌流的产生及电流变化曲线(a)(a)稳态时，电压与磁通关系；稳态时，电压与磁通关系；稳态时，电压与磁通关系；稳态时，电压与磁通关系；(b)t=0(b)t=0，在，在，在，在u=0u=0瞬间空载合闸时，电压与磁通关系；瞬间空载合

32、闸时，电压与磁通关系；瞬间空载合闸时，电压与磁通关系；瞬间空载合闸时，电压与磁通关系；(c)(c)变压器铁芯的磁化曲线；变压器铁芯的磁化曲线；变压器铁芯的磁化曲线；变压器铁芯的磁化曲线；(d)(d)励磁涌流励磁涌流励磁涌流励磁涌流IexsIexs电流波形电流波形电流波形电流波形第39页，讲稿共94张，创作于星期日励磁涌流具有以下特点：励磁涌流具有以下特点：包含有很大成份的非周期分量，约占基波的包含有很大成份的非周期分量，约占基波的60%，涌流偏向时间轴的一侧；，涌流偏向时间轴的一侧；包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，约占基波包含有大量的高次谐波，且以二次谐波为主，约占基波3040%以上；

33、以上；波形之间出现间断角波形之间出现间断角 ，可达，可达80以上。以上。第40页，讲稿共94张，创作于星期日第41页，讲稿共94张，创作于星期日防止防止励磁涌流励磁涌流的方法的方法o采用具有速饱和铁芯的差动继电器；采用具有速饱和铁芯的差动继电器；o按比较波形间断角来鉴别内部短路电流和励磁按比较波形间断角来鉴别内部短路电流和励磁电流的差别；电流的差别；o利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。利用二次谐波制动而躲开励磁涌流。o由于速饱和变流器躲过分周期分量性能不够理由于速饱和变流器躲过分周期分量性能不够理想，目前中、小型变压器广泛采用加强型速饱想，目前中、小型变压器广泛采用加强型速饱和变流器（和变流器（

34、BCH-2型，在速饱和变流器基础型，在速饱和变流器基础上，加上短路绕组，改善躲开非周期分量的上，加上短路绕组，改善躲开非周期分量的性能。）性能。）第42页，讲稿共94张，创作于星期日序号不平衡电流产生的原不平衡电流产生的原因因克服方法克服方法备注备注1变压器两侧电流相位变压器两侧电流相位不一致不一致相位补偿法相位补偿法可减少或消可减少或消除其影响除其影响2计算变比与实际变比计算变比与实际变比不同不同采用平衡线采用平衡线圈圈3带负荷调整分接头带负荷调整分接头适当整定动作适当整定动作值值4电流互感器型号不一电流互感器型号不一致致适当整定动作适当整定动作值值5励磁涌流励磁涌流采用符合要求的差采用符合

35、要求的差动继电器动继电器适当整定，并由适当整定，并由现场试验确定现场试验确定变压器纵差保护中，克服不平衡电流影响的方变压器纵差保护中，克服不平衡电流影响的方法如下表法如下表第43页，讲稿共94张，创作于星期日四、速饱和变流器的工作原理四、速饱和变流器的工作原理o其铁芯截面较小，极易饱和，如其磁其铁芯截面较小，极易饱和，如其磁化曲线。当一次线圈只通入周期分量化曲线。当一次线圈只通入周期分量时，铁芯中磁感应强度时，铁芯中磁感应强度B B的变化的变化B B很大，则二次线圈中感应的电势很大，则二次线圈中感应的电势很大，因此周期分量很容易由速很大，因此周期分量很容易由速饱和铁芯传变到二次侧，使继电饱和铁

36、芯传变到二次侧，使继电器动作。器动作。o当一次线圈中通入励磁涌流时，由于当一次线圈中通入励磁涌流时，由于含有很大的直流分量，且电流偏于时含有很大的直流分量，且电流偏于时间轴一侧，此时间轴一侧，此时B B的变化很小，继电的变化很小，继电器不容易动作。器不容易动作。第44页，讲稿共94张，创作于星期日2 2、速饱和变流器工作原理速饱和变流器工作原理（1 1）区内故障：）区内故障：i idldl（非非周周期期分分量量衰衰减减快快）周周期期分分量量大大（磁磁感感应应强强度度变变化量）化量）e e2 2（感应电势）感应电势）i i2 2 继电器灵敏动作继电器灵敏动作（2 2）区外故障或励磁涌流：）区外故

37、障或励磁涌流：i ibpbp非非周周期期分分量量大大直直流流助助磁磁（铁铁芯芯饱饱和和）周周期期分分量量引引起起ee2 2ii2 2 继电器不动作继电器不动作（3 3）结结论论：速速饱饱和和变变流流器器的的直直流流助助磁磁作作用用可可有有效效地地躲躲开开外外部短路时的非周期分量和励磁涌流部短路时的非周期分量和励磁涌流3 3、各线圈的作用、各线圈的作用 （1 1）短路电圈的作用短路电圈的作用 a a、作用：消除作用：消除i ibpbp中非周期分量的影响中非周期分量的影响 b b、区内故障：区内故障：第45页，讲稿共94张，创作于星期日 原理：idl（非周期分量衰减快）IcdidlcdEdId（去

38、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：继电器可靠躲过外部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。第46页，讲稿共94张，创作于星期日 d、优优点点：Wcd流流过过周周期期分分量量，短短路路线线圈圈Wd不不影影响响继继电电器器的的动动作作安安匝数；匝数；e、缺缺点点：只只适适用用对对主主保保护护动动作作快快速速性性要要求求不不很很高高的的中中小小型型变变压压器器

39、差差动保护（区内故障时动保护（区内故障时idl非周期分量的影响）非周期分量的影响）（2）平衡线圈的作用）平衡线圈的作用 a、Wph1、Wph2消除消除TA实际变比与计算变比不同而产生的实际变比与计算变比不同而产生的ibp b、可与可与Wcd串联使用提高继电器灵敏度和调整范围。串联使用提高继电器灵敏度和调整范围。第47页，讲稿共94张，创作于星期日五、五、BCH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BCH-2型差动继电器由带短路绕组的三柱式速饱和变流型差动继电器由带短路绕组的三柱式速饱和变流器和器和DL-11/0.2型电流继电器组合而成。铁芯中间柱型电流继电器组合而成。铁芯中间柱B

40、的截面是边缘柱截面的二倍，其上绕有一个差动绕组的截面是边缘柱截面的二倍，其上绕有一个差动绕组Wd、两个平衡绕组、两个平衡绕组WbI、WbII以及短路绕组一部分，以及短路绕组一部分，短路绕组另一部分绕在左边芯柱短路绕组另一部分绕在左边芯柱A上，而且两者通过上，而且两者通过端子端子呈同向串联。在右边芯柱呈同向串联。在右边芯柱C上绕有二次绕组上绕有二次绕组W2，它通过端子，它通过端子、与与DL-11/0.2型电流继电器型电流继电器相连接相连接。第48页，讲稿共94张，创作于星期日BCH-2型差动继电器型差动继电器C柱中总磁通为：柱中总磁通为：图图6-9第49页，讲稿共94张，创作于星期日1、采用、采

41、用BCH-2型差动继电器构成的差动保型差动继电器构成的差动保护护BCH2BCH2型差动继电器的原理结构图型差动继电器的原理结构图第50页，讲稿共94张，创作于星期日BCH-2型继电器BCH2型差动继电器的内部电路图型差动继电器的内部电路图第51页，讲稿共94张，创作于星期日C柱中总磁通为：柱中总磁通为：令式则将将IK折算到折算到Wd侧，并以侧，并以 表示，即表示，即 于是式（于是式（10-9）可）可改写为改写为第52页，讲稿共94张，创作于星期日在一般情况下，选取在一般情况下，选取W W与与W W相同标号抽头相同标号抽头,维持两者匝数比维持两者匝数比 ，且因，且因B B柱截面为柱截面为A A柱

42、截面两倍，故磁阻柱截面两倍，故磁阻R RA A=2R=2RB B。即。即 中后两项中后两项去磁与增磁相等，这说明在保护区内部故障时，短路绕组的去磁与增磁相等，这说明在保护区内部故障时，短路绕组的存在不影响差动绕组中交变电流向二次绕组存在不影响差动绕组中交变电流向二次绕组W2W2的传递，不会的传递，不会改变继电器的动作安匝数和保护的灵敏性。只要流过它的电改变继电器的动作安匝数和保护的灵敏性。只要流过它的电流产生的磁势达到流产生的磁势达到604604安匝时，就可以保证接于安匝时，就可以保证接于W2W2上的电流上的电流继电器能可靠动作。继电器能可靠动作。C柱中总磁通为：柱中总磁通为：第53页，讲稿共

43、94张，创作于星期日消除了励磁涌流的影响消除了励磁涌流的影响在变压器空载投入或外部短路切除后，电压突然恢复时，励磁在变压器空载投入或外部短路切除后，电压突然恢复时，励磁涌流将以不平衡电流形式流入差动绕组涌流将以不平衡电流形式流入差动绕组WdWd，由于其中含有很大，由于其中含有很大成份非周期分量，使铁芯迅速饱和，磁阻增大，成份非周期分量，使铁芯迅速饱和，磁阻增大，RmRm将更加增大，将更加增大，会使会使 大大减小，而且铁芯饱和后磁路磁阻增大，由大大减小，而且铁芯饱和后磁路磁阻增大，由A A柱到柱到C C柱柱磁路长、漏磁增大，从而使磁路长、漏磁增大，从而使A A柱到柱到C C柱的助磁磁通显著减小，

44、而柱的助磁磁通显著减小，而B B柱到柱到C C柱磁路短，漏磁相对较小，故由柱磁路短，漏磁相对较小，故由B B柱到柱到C C柱的去磁磁通减柱的去磁磁通减少并不显著，但仍有较大去磁作用，因而使少并不显著，但仍有较大去磁作用，因而使C C柱贯穿于柱贯穿于W2W2的总的总磁通减少的更加显著，使磁通减少的更加显著，使DL-11/0.2DL-11/0.2型电流继电器不易动作，型电流继电器不易动作，这说明短路绕组的存在加强了躲过非周期分量的影响，即可靠这说明短路绕组的存在加强了躲过非周期分量的影响，即可靠地消除了励磁涌流的影响。地消除了励磁涌流的影响。第54页，讲稿共94张，创作于星期日I IDCDC直流分

45、量电流；直流分量电流；IacIac交流动作电流电流交流动作电流电流IacIacDCDC有直流分量的动作电流有直流分量的动作电流K=IK=IDCDC/Iac/IacDCDC-通入继电器直流电流占有直流分量通入继电器直流电流占有直流分量的动作电流的比例的动作电流的比例 =Iac =IacDCDC/Iac-/Iac-有直流分量的动作电流比无直流有直流分量的动作电流比无直流电流时交流动作电流提高的倍数。电流时交流动作电流提高的倍数。1201008060动作安匝动作安匝16/28=0.576/3=0.7516/16=12WK/WKB2-D1A2-B1B2-C1A2-A1，B2-B1C2-C1，D2-D1

46、短路绕组整定板上短路绕组整定板上的插孔位置的插孔位置短路绕组接入不同匝数比所对应的动作磁通势短路绕组接入不同匝数比所对应的动作磁通势K K值越大，动作电流倍数越大，躲过励值越大，动作电流倍数越大，躲过励磁涌流性能越好。磁涌流性能越好。BCH2BCH2型差动继电器直流助磁特型差动继电器直流助磁特性曲线性曲线第55页，讲稿共94张，创作于星期日BCH-2型继电器BCH2BCH2型差动继电器构成三绕组变压器差动保护单相原理接线图型差动继电器构成三绕组变压器差动保护单相原理接线图第56页，讲稿共94张，创作于星期日四、纵差动保护的整定计算原则和步骤四、纵差动保护的整定计算原则和步骤 1 1.确定基本侧

47、确定基本侧 2 2.动作电流计算动作电流计算 按下述三个条件中最大者作为基本侧动作电流按下述三个条件中最大者作为基本侧动作电流1)1)躲躲过过变变压压器器空空载载合合闸闸或或外外部部短短路路切切除除后后电电压压恢恢复复时时的的励励磁涌流：磁涌流：2)2)躲过躲过LHLH二次回路断线时引起的不平衡电流二次回路断线时引起的不平衡电流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 3 3.确定基本侧工作线圈匝数确定基本侧工作线圈匝数 4 4.确定非基本侧工作线圈匝数确定非基本侧工作线圈匝数 5 5.校验相对误差：校验相对误差：6 6.短路线圈抽头确定：短路线圈抽头确定：7 7.

48、灵敏度校验灵敏度校验第57页，讲稿共94张，创作于星期日o注意，注意，在差动保护范围内故障时，短路电在差动保护范围内故障时，短路电流中也含有直流分量，此时继电器也不能流中也含有直流分量，此时继电器也不能动作。待直流分量衰减之后，继电器才能动作。待直流分量衰减之后，继电器才能动作。动作。o机组容量越大时，其一次回路的时间常机组容量越大时，其一次回路的时间常数也越大，直流分量衰减就越慢。因此，数也越大，直流分量衰减就越慢。因此，大容量发电机采用带速饱和铁芯的差动继大容量发电机采用带速饱和铁芯的差动继电器无法满足快速性要求。电器无法满足快速性要求。第58页，讲稿共94张，创作于星期日变压器的电流速断

49、保护变压器的电流速断保护 o对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断保护，它与气体保护相互配合，可以保护变压器内保护，它与气体保护相互配合，可以保护变压器内部和电源侧套管及引出线上全部故障。部和电源侧套管及引出线上全部故障。o电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形接线。电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形接线。如非直接接地系统，则采用两相不完全星形接线，如非直接接地系统，则采用两相不完全星形接线，保护动作于跳开两侧断路器。如下图。保护动作于跳开两侧断路器。如下图。o接线简单，动作迅速，但系统容量不大时，保护区接线简单，动作迅速，但系统容量不

50、大时，保护区很小，甚至延伸不到变压器内部，不能保护变压器很小，甚至延伸不到变压器内部，不能保护变压器的全部，因此不能单独作为变压器的主保护。的全部，因此不能单独作为变压器的主保护。第59页，讲稿共94张，创作于星期日变压器电流速断保护单相原理接线图变压器电流速断保护单相原理接线图第60页，讲稿共94张，创作于星期日变压器相间短路的电流保护变压器相间短路的电流保护 o反应相间短路电流增大而动作的过电流保反应相间短路电流增大而动作的过电流保护作为变压器的后备保护。护作为变压器的后备保护。o为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、为满足灵敏度要求，可装设过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动低