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1、第六章第六章 变压器的继电保护变压器的继电保护第一节第一节 变压器的故障类型变压器的故障类型 不正常运行状态及其保护方式不正常运行状态及其保护方式 q变压器是电力系统中十分重要的供电元变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电的可靠性和系统的件，它的故障将对供电的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响，同时大容量的正常运行带来严重的影响，同时大容量的变压器也是十分贵重的元件，因此需要根变压器也是十分贵重的元件，因此需要根据变压器容量和重要程度装设性能良好，据变压器容量和重要程度装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。工作可靠的继电保护装置。1.变压器内部故障变压器内部故障 油箱内故障：
2、油箱内故障：绕组的相间绕组的相间短路短路、接地短路、接地短路、匝间短路、铁心烧损等匝间短路、铁心烧损等.油箱外部故障：油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短套管和引出线上发生相间短路和接地短路路和接地短路油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会油箱内部故障非常危险，高温电弧不仅会烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产烧毁绕组和铁芯，还会使变压器油绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果生大量气体，引起变压器油箱爆炸的严重后果油箱内故障油箱内故障油箱外部故障油箱外部故障2.变压器不正常运行状态主要包括：变压器不正常运行状态主要包括：1)1)由于由于变压器外部相间短路变压器外部相间短路引起
3、的过电流引起的过电流（相间（相间短路短路过电流）过电流）2)2)由于由于变压器外部接地短路变压器外部接地短路引起的过电流和中性点引起的过电流和中性点过电压过电压（接地短路（接地短路过电流、中性点过电压）过电流、中性点过电压）3)3)由于由于负荷超过额定容量负荷超过额定容量引起的过负荷引起的过负荷（过负荷）（过负荷）4)4)由于由于漏油等原因漏油等原因而引起的油面降低而引起的油面降低（油面降低）（油面降低）5)5)在在过电压过电压或或低频率低频率等异常运行方式下，发生变压器等异常运行方式下，发生变压器的过励磁的过励磁（过励磁）（过励磁）变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯变压器的不正常运行状态会
4、使绕组和铁芯过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接过热。此外，对于中性点不接地运行的星形接线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变线方式变压器，外部接地短路时有可能造成变压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容压器中性点过电压，威胁变压器的绝缘；大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下量变压器在过电压或低频率等异常运行方式下会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属会发生变压器的过励磁，引起铁芯和其它金属构件的过热。构件的过热。变压器不正常运行时，继电保护应根据其变压器不正常运行时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应
5、的措施，以确保变压器的安全。现并采取相应的措施，以确保变压器的安全。3.保护方式保护方式 1)1)瓦斯保护瓦斯保护 q特点：特点：动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反动作迅速，灵敏性高，安装接线简单。反应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。应油箱内的各种故障，不反应油箱外部的故障。q对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，对变压器油箱内的各种故障、应装设瓦斯保护，它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其它反应于油箱内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开中轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。变压器各电源侧的断路器。q装
6、设范围：装设范围：800kVA及以上的油浸式变压器和及以上的油浸式变压器和400kVA及以上的车间内油浸式变压器。及以上的车间内油浸式变压器。2)2)纵差动保护或电流速断保护纵差动保护或电流速断保护q特点：特点：反应变压器油箱内外故障反应变压器油箱内外故障 对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动对变压器绕组、套管及引出线上的故障，应装设差动保护或电流速断保护。保护或电流速断保护。纵差动保护范围：纵差动保护范围：63006300kVAkVA以上并列运行的变压器；以上并列运行的变压器；1000010000kVAkVA以上单独运行的变压器；容量为以上单独运行的变压器；容量为63006300k
7、VAkVA以上以上的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。的发电厂厂用变压器和工业企业中的重要变压器。电流速断的保护适用：电流速断的保护适用：1000010000kVAkVA以下的变压器，且以下的变压器，且其过电流保护的时限大于其过电流保护的时限大于0.50.5s s时。时。纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各纵差动保护和电流速断动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器。电源侧的断路器。3)3)外部相间短路时，应采用的保护外部相间短路时，应采用的保护q对于外部相间短路引起的变压器过电流，对于外部相间短路引起的变压器过电流，应采用下列保护：应采用下列保护：a a、过电流保护：过电流保护
8、：用于降压变压器，保护的整定值考用于降压变压器，保护的整定值考虑在事故状态下可能出现的过负荷电流虑在事故状态下可能出现的过负荷电流 b b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保护：护：用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要用于升压变压器及过电流保护灵敏性不满足要求的降压变压器上求的降压变压器上 c c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用用于大容量升压变压器和系统联络变压器于大容量升压变压器和系统联络变压器 d d、阻抗保护：阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采对升压变压器和系统联络变压器当采
9、用用b b、c c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用阻抗保护。阻抗保护。4)4)外部接地短路时，应采用的保护外部接地短路时，应采用的保护a、中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护中性点直接接地电力网内，应装设零序电流保护b、自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元绕组变压器，当有选择性要求时，应增设零序方向元件件。5)5)过负荷保护过负荷保护 对对400kVA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
10、，应根据可能过运行并作为其它负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况，装设过负荷保护。负荷的情况，装设过负荷保护。6)6)过励磁保护过励磁保护高压侧电压为高压侧电压为500kV及以上的变压器，对频率降低和及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。励磁保护。（在变压器过励磁允许的范围内，保护作（在变压器过励磁允许的范围内，保护作用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）用于信号，超过允许值，可动作于跳闸）7)7)其它保护其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障，
11、应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。第二节变压器的纵差动保护第二节变压器的纵差动保护 q主要是变压器内主要是变压器内部绕组故障、外部部绕组故障、外部套管及引出线故障套管及引出线故障 双绕组变压器双绕组变压器1.构成变压器纵差动保护的基本原则构成变压器纵差动保护的基本原则 设变压器的变比设变压器的变比为为:-高压侧高压侧低压侧低压侧忽略变压器的损忽略变压器的损耗，正常运行和耗，正常运行和区外故障时有区外故障时有:q由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，为确保纵差动保护的正常工作，必须适当选取电为确保纵差动保
12、护的正常工作，必须适当选取电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，即应使：两个二次电流相等，即应使：其中其中 ：变压器高压侧电流互感器变比变压器高压侧电流互感器变比：变压器的变比变压器的变比：变压器低压侧变压器低压侧电流互感器电流互感器变比变比&或或要实现变压器的纵差保护，必要实现变压器的纵差保护，必须适当的选择两侧电流互感器须适当的选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比，使其比值等于变压器的变比的变比，即，即2.2.变压器纵差保护的特点变压器纵差保护的特点 q变压器的纵差保护同样需要躲开流过差动变压器的纵差保护同
13、样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，产生不平衡电流的原回路中的不平衡电流，产生不平衡电流的原因和消除方法如下：因和消除方法如下：I.I.由变压器励磁涌流由变压器励磁涌流I ILYLY所产生的不平衡电流所产生的不平衡电流 II.II.由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 III.III.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 IV.IV.由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流 V.V.由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流由变压器带负荷调整分接头而产生
14、的不平衡电流 1 1）由变压器励磁涌流）由变压器励磁涌流I ILYLY所产生的所产生的 不平衡电流不平衡电流 v变变压压器器的的励励磁磁电电流流I IL L仅仅流流经经变变压压器器的的某某一一侧侧，故故通通过过电电流流互互感感器器反反应应到到差差动动回回路路中中不不能能被被平平衡衡掉掉，正正常常情情况况下下此此电电流流很很小小，一一般般不不超超过过额额定定电电流流的的2%2%-10%-10%。在在外外部部故故障障时时，由由于于电电压压降降低低，励励磁磁电电流减小，影响就更小。流减小，影响就更小。v励励磁磁电电流流的的大大小小取取决决于于励励磁磁电电感感L Lu u的的数数值值，也就是取决于变压
15、器铁芯是否饱和。也就是取决于变压器铁芯是否饱和。v正正常常运运行行和和外外部部故故障障时时变变压压器器不不会会饱饱和和，励励磁磁电电流流一一般般不不会会超超过过额额定定电电流流的的2 25 5，对对纵差动保护的影响常常略去不计。纵差动保护的影响常常略去不计。v当当变变压压器器空空载载投投入入或或外外部部故故障障切切除除后后电电压压恢恢复复时时，变变压压器器电电压压从从零零或或很很小小的的数数值值突突然然上上升升到运行电压。到运行电压。v励励磁磁涌涌流流的的最最大大值值可可达达额定电流的额定电流的6 68 8倍。倍。v在在这这个个电电压压上上升升的的暂暂态态过过程程中中，变变压压器器可可能能会会
16、严严重重饱饱和和，产产生生很很大大的的暂暂态态励励磁磁电电流。这个暂态励磁电流称为流。这个暂态励磁电流称为励磁涌流励磁涌流。q励磁涌流的特点：励磁涌流的特点：1)1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧偏于时间轴的一侧 2)2)包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐波为主；波为主；3)3)波形之间出现间断，一个周期中间断角为波形之间出现间断，一个周期中间断角为。i iL Lq防止励磁涌流影响的方法：防止励磁涌流影响的方法：1)1)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 2)2)鉴
17、别短路电流和励磁涌流波形的差别鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别 3)3)利用二次谐波制动等（利用带比率制动利用二次谐波制动等（利用带比率制动的差动继电器）的差动继电器）q当励磁涌流进入差动回路时，其中有很当励磁涌流进入差动回路时，其中有很大的非周期分量使大的非周期分量使速饱和变流器速饱和变流器SBLSBL的铁的铁芯严重饱和，励磁芯严重饱和，励磁阻抗锐减，使得励阻抗锐减，使得励磁涌流中几乎全部磁涌流中几乎全部非周期分量及部分非周期分量及部分周期分量电流从周期分量电流从SBLSBL的一次绕组通过，的一次绕组通过，传变到二次回路的传变到二次回路的电流很小电流很小 。Iq由于变压器常采用由于变压器常采
18、用Y Y，d11d11的接线方式，因此，的接线方式，因此，其两侧电流的相位差为其两侧电流的相位差为 ，若两侧电流互感，若两侧电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消位不同，也会有一个差电流流入继电器，为消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并压器三角形侧的三个电流互感器接成星形，并适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位适当考虑联接方式后，即可把二
19、次电流的相位校正过来。校正过来。2)2)由变压器两侧电流相位不同而产生的由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流（副边超前原边电流不平衡电流（副边超前原边电流3030o o ）-变压器星形侧的三个电变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形流互感器接成三角形变压器三角形侧的三个变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形电流互感器接成星形变压器星形侧流入差变压器星形侧流入差动回路的二次电流动回路的二次电流变压器三角形侧流入变压器三角形侧流入差动回路的二次电流差动回路的二次电流星形侧一次电流星形侧一次电流三角形侧一次电流三角形侧一次电流星形侧二次电流星形侧二次电流三角形侧二次电流三角形侧二次电流=要使要
20、使A A相的继电器在正常运行相的继电器在正常运行及外部故障时不动作，需满足及外部故障时不动作，需满足：/=又：又：/=/即：即：=/=/而而所以所以=式式中中 、是是流流入入三三个个差差动动继继电电器器的的差差电电流流。这这样样就就可可以以消消除除两两侧侧电电流流相相位位不不一一致致的的影影响响。由由于于变变压压器器Y Y侧侧采采用用了了两两相相电电流流差差，相当于流入差动回路的二次电流增加了相当于流入差动回路的二次电流增加了 倍倍,因因此此变变压压器器三三角角形形侧侧的的电电流流互互感感器器变变比比应应扩扩大大 倍，即应满足：倍，即应满足：3)3)由计算变比与实际变比不同由计算变比与实际变比
21、不同 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 q由由于于两两侧侧电电流流互互感感器器都都是是根根据据产产品品目目录录选选取取标标准准变变比比，而而变变压压器器的的变变比比也也是是一一定定的的，因此，三者之间很难满足因此，三者之间很难满足:（或（或）的要求，此时差动回路中将有电流流过。的要求，此时差动回路中将有电流流过。采用具有速饱和铁芯的差动继电器，利用它采用具有速饱和铁芯的差动继电器，利用它的平衡线圈的平衡线圈W Wphph来消除此差电流的影响。来消除此差电流的影响。4)由两侧电流互感器型号的不同由两侧电流互感器型号的不同 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 由由于于两两侧侧电电流流互互感感
22、器器的的型型号号不不同同，它它们们的的饱饱和和特特性性，励励磁磁电电流流也也不不同同，故故在在差差动动回回路路中中产产生生的的不不平平衡衡电电流流就就很很大大。（根根据据第第四四章章，电电流流互互感感器器误误差差不不会会超超过过10%，最最大大可可能能值值）采用电流互感器同型系数采用电流互感器同型系数Ktx（同型号取同型号取0.5，不同型号取，不同型号取1）。）。对于变压器的纵差动保护，两侧电流互感器的变比对于变压器的纵差动保护，两侧电流互感器的变比不一样，互感器的型号肯定不同，故不一样，互感器的型号肯定不同，故K Ktxtx=1=1 。等效电路等效电路一次电流中的一部分消耗在一次电流中的一部
23、分消耗在绕组励磁上绕组励磁上区外故障时变压器两侧的一次电流为区外故障时变压器两侧的一次电流为 (折算到二次侧折算到二次侧)，故由电流互感器传变误差引起的不，故由电流互感器传变误差引起的不平衡电流为平衡电流为:5)5)由变压器带负荷调整分接头由变压器带负荷调整分接头 而产生的不平衡电流而产生的不平衡电流 注意：变压器两侧电流相位不同，注意：变压器两侧电流相位不同，注意：变压器两侧电流相位不同，注意：变压器两侧电流相位不同，计算变比与实际变比不同计算变比与实际变比不同计算变比与实际变比不同计算变比与实际变比不同 q调整变压器分接头是电力系统中常用的调压调整变压器分接头是电力系统中常用的调压方法，改
24、变分接头也就是改变了变压器的变比方法，改变分接头也就是改变了变压器的变比n nB B，分接头的改变，就会产生一个新的不平衡分接头的改变，就会产生一个新的不平衡电流。应在纵差保护的整定值中予以考虑。电流。应在纵差保护的整定值中予以考虑。（U=22.5%最大不平衡电流最大不平衡电流Ibp=U）总结总结q2 2、3 3项可通过选择电流互感器二次线圈的项可通过选择电流互感器二次线圈的接法和变比，以及采用平衡线圈的方法使其接法和变比，以及采用平衡线圈的方法使其降到最小，但降到最小，但1 1、4 4、5 5项（项（I Ilyly，K Ktxtx，n nB B）实实际上不可能消除，纵差保护必须躲开其影响，际
25、上不可能消除，纵差保护必须躲开其影响，在满足选择性的同时，要求保证内部故障时在满足选择性的同时，要求保证内部故障时有足够的灵敏性，困难很大。在稳态情况下，有足够的灵敏性，困难很大。在稳态情况下，为整定变压器纵差动保护所采用的最大不平为整定变压器纵差动保护所采用的最大不平衡电流衡电流I Ibp.maxbp.max 可由下式确定：可由下式确定：10%10%电流互感器容许的最大相对误差电流互感器容许的最大相对误差K Ktxtx 电流互感器的同型系数，取为电流互感器的同型系数，取为1 1UU由由带带负负荷荷调调压压引引起起的的相相对对误误差差，若若电电流流互互感感器器二二次次电电流流在在相相当当于于被
26、被调调节节变变压压器器额额定定抽抽头头的的情情况况下下处处于于平平衡衡时时，则则UU等等于于电电压压调调整整范范围围的一半。的一半。f fzaza由由所所采采用用的的互互感感器器的的变变比比或或平平衡衡线线圈圈的的匝匝数数与与计计算算值值不不同同时时，所所引引起起的的相相对对误误差差（百百分分数）数）I I d.maxd.max/n/nl l 保护范围外部最大短路电流归算到保护范围外部最大短路电流归算到 二次侧的数值二次侧的数值 三三绕组变压器绕组变压器电力系统中常常采用三绕组变压器。三绕组变压器的电力系统中常常采用三绕组变压器。三绕组变压器的纵差动保护原理与双绕组变压器是一样的。纵差动保护原
27、理与双绕组变压器是一样的。接入纵差动继电器的差电流为接入纵差动继电器的差电流为:设变压器的设变压器的1 13 3侧和侧和2 23 3侧的变比为侧的变比为 和和 ，考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧电流满足考虑到正常运行和区外故障时变压器各侧电流满足:+=0电电流流互互感感器器变变比比的选择应该满足的选择应该满足:=注意注意TATA的极性的极性高中压侧采用星形接线高中压侧采用星形接线低压侧采用三角形接线低压侧采用三角形接线3.变压器纵差动保护的整定计算原则变压器纵差动保护的整定计算原则1)1)起动起动电流电流的整定原则的整定原则 i.i.在正常运行情况下，为防止电流互感器二次在正常运行情况下，
28、为防止电流互感器二次回路断线时引起差动保护误动作，起动电流回路断线时引起差动保护误动作，起动电流应大于变压器的最大负荷电流应大于变压器的最大负荷电流I If.maxf.max，当负荷当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流电流不能确定时，可采用变压器的额定电流I Ie.Be.B,并引入可靠系数并引入可靠系数k k(一般取一般取1.3)1.3)，则保护，则保护装置的起动电流装置的起动电流ii.ii.躲开保护范围外部短路时流过继电器的躲开保护范围外部短路时流过继电器的 最大不平衡电流，最大不平衡电流，此时继电器的起动电此时继电器的起动电流应为：流应为：I Idz.Jdz.J=K Kk kI I
29、bp.maxbp.max （二次侧）二次侧）其其中中K Kk k:可靠系数采用可靠系数采用1.31.3I Ibp.maxbp.max 保护外部短路时流过继电器的最大保护外部短路时流过继电器的最大 不平衡电流不平衡电流Ibp.max=(Ktx.10%+U+fza)Id.max/nl互感器变比和平衡线圈匝数与计算值不同引起的互感器变比和平衡线圈匝数与计算值不同引起的q当变压器纵差保护采用波形鉴别或二次谐波当变压器纵差保护采用波形鉴别或二次谐波制动的原理构成时，本身就具有躲开励磁涌流制动的原理构成时，本身就具有躲开励磁涌流的特性，无需再作考虑。而当采用具有速饱和的特性，无需再作考虑。而当采用具有速饱
30、和铁芯的差动继电器时，虽可利用励磁涌流的非铁芯的差动继电器时，虽可利用励磁涌流的非周期分量使铁芯饱和，来避开励磁涌流的影响周期分量使铁芯饱和，来避开励磁涌流的影响但起动电流仍需整定为但起动电流仍需整定为I I dz.Jdz.J1.3I 1.3I e.Be.B/n/nl l，才才能躲开励磁涌流的影响。能躲开励磁涌流的影响。iii.iii.躲开变压器励磁涌流的影响躲开变压器励磁涌流的影响2 2）纵差保护灵敏系数的校验）纵差保护灵敏系数的校验q灵敏系数可按下式校验：灵敏系数可按下式校验：其中其中I Id.min.Jd.min.J采用保护范围内部故障时，流过继电器采用保护范围内部故障时，流过继电器的最
31、小短路电流，即采用在单侧电源供电时，系统在的最小短路电流，即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路的最小短路电流。最小运行方式下，变压器发生短路的最小短路电流。q按照要求，灵敏系数一般应大于，当不满按照要求，灵敏系数一般应大于，当不满足时，则需采用具有制动特性的差动继电器。足时，则需采用具有制动特性的差动继电器。v注意：注意：差动保护的整定值越大，则对变压器差动保护的整定值越大，则对变压器内部故障的反应能力就越低。内部故障的反应能力就越低。第三节变压器的电流和电压保护第三节变压器的电流和电压保护q为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过
32、电流，以及在变压器内部故障时作为差动保过电流，以及在变压器内部故障时作为差动保护和瓦斯保护的后备（护和瓦斯保护的后备（变压器主保护的近后变压器主保护的近后备保护，相邻母线或线路的远后备保护备保护，相邻母线或线路的远后备保护），），变压器应装设过电流保护，根据变压器容量和变压器应装设过电流保护，根据变压器容量和系统短路电流水平不同，实现保护的方式有：系统短路电流水平不同，实现保护的方式有：过电流保护，低电压启动的过电流保护，复合过电流保护，低电压启动的过电流保护，复合电压起动的过电流保护及负序过电流保护。电压起动的过电流保护及负序过电流保护。1.变压器的过电流保护变压器的过电流保护It跳跳跳跳变
33、压器过电流保护的单相原理接线图变压器过电流保护的单相原理接线图q变压器过电流保护与线路保护中定时限过变压器过电流保护与线路保护中定时限过电流保护原理相同，保护动作后应跳开变压电流保护原理相同，保护动作后应跳开变压器两侧的断路器。器两侧的断路器。q保护装置的起动电流应按照躲开变压器可能出保护装置的起动电流应按照躲开变压器可能出现的最大负荷电流现的最大负荷电流I I f.maxf.max来整定：来整定：2DL1DL1)对并列运行的变压器应考虑因故障突然切除对并列运行的变压器应考虑因故障突然切除一台所出现的过负荷，当各台变压器容量相一台所出现的过负荷，当各台变压器容量相同时，可按：同时，可按：其中：
34、其中：n n并列运行变压器的最小台数并列运行变压器的最小台数I I e.Be.B每台变压器的额定电流每台变压器的额定电流此时保护装置的起动电流应整定为：此时保护装置的起动电流应整定为：K Kk k=1.2-1.3 =1.2-1.3 K Kh h=0.85=0.85I If.maxf.max可按以下情况考虑，并取最大值：可按以下情况考虑，并取最大值：2)2)对降压变压器，考虑低压侧负荷电动机自起对降压变压器，考虑低压侧负荷电动机自起动时的最大电流动时的最大电流K KzqzqI I e.Be.B,起动电流应整定为：起动电流应整定为：K Kzqzq自起动系数。其值与负荷性质及用户自起动系数。其值与负
35、荷性质及用户 与电源间的电气距离有关与电源间的电气距离有关110110kVkV降压变电站的降压变电站的6 6-110kV-110kV侧侧:取取K Kzqzq=1.5-2.5;=1.5-2.5;110110kVkV降压变电站的降压变电站的35kV35kV侧侧:取取K Kzqzq=1.5-2.0=1.5-2.03)3)保护的动作时限应比相邻元件保护的保护的动作时限应比相邻元件保护的最大动作时限大最大动作时限大t tq按上述条件选择的起动电流，其值一按上述条件选择的起动电流，其值一般较大，往往不能满足作为相邻元件后般较大，往往不能满足作为相邻元件后备保护的要求，需采用以下几种提高灵备保护的要求，需采
36、用以下几种提高灵敏性的措施。敏性的措施。2.低电压起动的过电流保护低电压起动的过电流保护低电压起动过电流保护的原理接线图低电压起动过电流保护的原理接线图 abc 跳闸回路跳闸回路电压回路断线指示电压回路断线指示q只当电流元件和电压元件同时动作只当电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器，经过预定后，才能起动时间继电器，经过预定的延时，起动出口继电器动作于跳闸。的延时，起动出口继电器动作于跳闸。分析：分析：正常时，低压继电器的触点全部断开，中间继正常时，低压继电器的触点全部断开，中间继电器线圈中无电流，故中间继电器触点断开电器线圈中无电流，故中间继电器触点断开 abc 跳闸回路跳闸回路电
37、压回路断线指示电压回路断线指示 abc 跳闸回路跳闸回路电压回路断线指示电压回路断线指示当当a a、b b相相间短路，低压继电器（相相间短路，低压继电器（1 1）触头闭）触头闭合，中间继电器线圈有电流；电流继电器合，中间继电器线圈有电流；电流继电器I I1 1、I I2 2动作，跳闸回路有信号输出动作，跳闸回路有信号输出中间继电器中间继电器线圈有电流线圈有电流电流继电器电流继电器I1I1、I2I2动作动作低低压压继继电电器器触触头头闭闭合合 abc UU UUUU2过滤器过滤器I456电压回路电压回路跳闸回路跳闸回路当发生各种不对称短路时，由于出现负序电压，因此继电器当发生各种不对称短路时，由
38、于出现负序电压，因此继电器动作，其常闭触点打开，于是加于低电压继电器上的电压被迫动作，其常闭触点打开，于是加于低电压继电器上的电压被迫变成零，则动作，触点闭合。这时电流继电器中至少应变成零，则动作，触点闭合。这时电流继电器中至少应有两个动作，于是就可以起动时间继电器，经过预定的时限动有两个动作，于是就可以起动时间继电器，经过预定的时限动作于跳闸。作于跳闸。出现负序电压出现负序电压继电器动作，常继电器动作，常闭触点打开闭触点打开加于低电压继电器加于低电压继电器上的电压被迫变成零上的电压被迫变成零继电器动作，继电器动作，触点闭合触点闭合中间继电器中间继电器线圈有电流线圈有电流当发生三相短路时，由于
39、在短路开始瞬间一般会当发生三相短路时，由于在短路开始瞬间一般会短时出现一个负序电压，使继电器短时出现一个负序电压，使继电器4 4动作，因此，低动作，因此，低电压继电器电压继电器5 5动作动作 ，5 5触点闭合，待负序电压消失触点闭合，待负序电压消失后，继电器后，继电器4 4返回，触点闭合，则继电器返回，触点闭合，则继电器5 5又接于线又接于线电压电压U Ucaca上，由于三相短路时，三相电压均降低，故上，由于三相短路时，三相电压均降低，故继电器继电器5 5仍将处于动作状态，这时保护装置的工作情仍将处于动作状态，这时保护装置的工作情况就相当于一个低电压起动的过电流保护。况就相当于一个低电压起动的
40、过电流保护。负序电压元件的起动电压按躲开正常运行方式下负序电压元件的起动电压按躲开正常运行方式下负序过滤器出现的最大不平衡电压来整定。根据运负序过滤器出现的最大不平衡电压来整定。根据运行经验，起动电压行经验，起动电压U U2.dz2.dz可取为：可取为：U U 2.dz2.dz=(0.06-0.12)U=(0.06-0.12)U e.Be.Bv复合电压起动的过电流保护具有以下优点：复合电压起动的过电流保护具有以下优点：1)由于负序电压继电器的整定值小，故在不对称短由于负序电压继电器的整定值小，故在不对称短路时，电压元件的灵敏系数高。路时，电压元件的灵敏系数高。2)由于保护反应负序电压，因此对于
41、变压器的不对由于保护反应负序电压，因此对于变压器的不对称短路，与变压器的接线方式无关。称短路，与变压器的接线方式无关。3)3)在三相短路时，如果由于瞬间出现负序电压，使在三相短路时，如果由于瞬间出现负序电压，使继电器继电器4 4和和5 5动作，则在负序电压消失后，动作，则在负序电压消失后，5 5又接于又接于线电压上，只要线电压上，只要5 5不返回，就可保证保护装置继续不返回，就可保证保护装置继续处于动作状态。处于动作状态。q由于具有上述优点且接线比较简单，复合电由于具有上述优点且接线比较简单，复合电压起动的电流保护得到广泛应用。压起动的电流保护得到广泛应用。第四节第四节 变压器的瓦斯保护变压器
42、的瓦斯保护电电力力变变压压器器通通常常是是利利用用变变压压器器油油作作为为绝绝缘缘和和冷冷却却介介质质。当当变变压压器器油油箱箱内内故故障障时时，在在故故障障电电流流和和故故障障点点电电弧弧的的作作用用下下，变变压压器器油油和和其其它它绝绝缘缘材材料料会会因因受受热热而而分分解解，产产生生大大量量气气体体。气气体体排排出出的的多多少少以以及及排排出出速速度度，与与变变压压器器故故障障的的严严重重程程度度有有关关。利利用用这这种种气气体体来来实实现现保保护护的的装置，称为瓦斯保护。装置，称为瓦斯保护。瓦瓦斯斯保保护护能能够够保保护护变变压压器器油油箱箱内内的的各各种种轻轻微微故故障障(例例如如绕
43、绕组组轻轻微微的的匝匝间间短短路路、铁铁芯芯烧烧损损等等)。对对于于反反应应电电气气量量的的保保护护，这这些些故故障障往往往往灵灵敏敏度度不不够够。但但像像变变压压器器绝绝缘缘子子闪闪络络等等油油箱箱外外面面的的故故障障，瓦瓦斯斯保保护护不不能能反反应应，而而这这些些故故障障属属于于变变压压器器保保护护的的范范围围内内。所所以以瓦瓦斯斯保保护护和和纵纵差差动动保保护护一一起起构构成成变变压压器器的的主主保保护护。应应该该说说，瓦瓦斯斯保保护护的的动动作作速速度度是是比比较较慢慢的的，如如何何提提高高纵纵差差动动保保护护在在绕绕组组匝匝间间短短路路时时的的灵灵敏度仍是一个重要的课题。敏度仍是一个
44、重要的课题。瓦瓦斯斯继继电电器器有有两两个个输输出出接接点点，一一个个反反应应变变压压器器内内部部的的不不正正常常情情况况或或轻轻微微故故障障，称称为为轻轻瓦瓦斯斯；另另一一个个反反应应变变压压器器的的严严重重故故障障，称称为为重重瓦瓦斯斯。轻轻瓦瓦斯斯动动作作于于信信号号，使使运运行行人人员员能能够够迅迅速速发发现现故故障障并并及及时时处处理理；重重瓦瓦斯斯动动作作于于跳跳开开变压器各侧断路器。变压器各侧断路器。瓦斯保护的主要元件是瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器瓦斯继电器(又称气体又称气体继电器继电器)，它安装在油，它安装在油箱和油枕之间的连接管箱和油枕之间的连接管道上，如图所示。道上，如图
45、所示。瓦斯继电器安装图瓦斯继电器安装图11-1-瓦斯继电器；瓦斯继电器；22-2-油枕；油枕；33-3-钢垫块；钢垫块；44-4-阀门；阀门；55-5-导油管导油管 变压器发生轻微故障时，油箱内变压器发生轻微故障时，油箱内产生的气体较少且速度慢，由于油枕产生的气体较少且速度慢，由于油枕处在油箱的上方，气体沿管道上升到处在油箱的上方，气体沿管道上升到油面并集聚，使瓦斯继电器周围的油油面并集聚，使瓦斯继电器周围的油面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦面下降，当下降到动作门槛时，轻瓦斯动作，发出警告信号。斯动作，发出警告信号。发生严重故障时，故障点周围的发生严重故障时，故障点周围的温度剧增而迅速产生大量
46、的气体，变温度剧增而迅速产生大量的气体，变压器内部压力升高，迫使变压器油从压器内部压力升高，迫使变压器油从油箱经过管道向油枕方向冲击，继电油箱经过管道向油枕方向冲击，继电器感受到的油速达到动作门槛时，重器感受到的油速达到动作门槛时，重瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切瓦斯动作，瞬时作用于跳闸回路，切除变压器，以防事故扩大。除变压器，以防事故扩大。2过负荷保护过负荷保护变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。我国继电保护规程规定，容而受到损伤。我国继电保护规程规定，容量为量为400400kVAkVA及其以上的变压器，应根据过及其以上的变压器，应根据过负荷
47、的可能性及其大小装设过负荷保护。负荷的可能性及其大小装设过负荷保护。过负荷保护在检测到绕组电流大于动作电过负荷保护在检测到绕组电流大于动作电流后，经延时发出信号，运行人员据此通流后，经延时发出信号，运行人员据此通过减少负荷等措施使变压器保持正常运行过减少负荷等措施使变压器保持正常运行状态。由于变压器三相负荷是基本对称的，状态。由于变压器三相负荷是基本对称的，通常只检测一相电流。通常只检测一相电流。过过负负荷荷保保护护的的动动作作电电流流和和延延时时根根据据变变压压器器绕绕组组的的过过负负荷荷倍倍数数(相相对对于于额额定定电电流流的的倍倍数数)和和允允许许运行时间来整定。运行时间来整定。对对于于
48、三三绕绕组组变变压压器器，各各侧侧负负荷荷不不同同，额额定定容容量量也也不不一一定定相相同同，过过负负荷荷保保护护装装设设于于哪哪一一侧侧或或哪哪几几侧侧，需需以以能能够够反反映变压器各绕组可能的过负荷情况确定。映变压器各绕组可能的过负荷情况确定。对对于于双双绕绕组组变变压压器器，两两侧侧绕绕组组的的负负荷荷是是相相同同的的，而而绕绕组组的的额额定定容容量量也也相相同同，所所以以过过负负荷荷保保护护只只需需安安装装在在其其中中的的一侧。一侧。过过负负荷荷倍倍数数比比较较大大时时，允允许许运运行行时时间间较较短短；反反之之允允许许运运行行时时间间较较长长。对对于于大大型型变变压压器器，可可以以采
49、采用用反反时时限限的的过过负负荷荷保保护护，反反时时限限特特性性与与变变压压器器过过负负荷荷曲曲线线相相配配合合。对对于于一一般般的的变变压压器器，则则用用定定时时限限过过负荷保护，时限设一段或两段。负荷保护，时限设一段或两段。3过励磁保护过励磁保护由由于于电电压压升升高高或或频频率率降降低低，引引起起变变压压器器铁铁芯芯饱饱和和，励励磁磁电电流流急急剧剧增增加加。这这个个现现象象称称为为变变压压器器的的过过励励磁磁。变变压压器器过过励励磁磁后后，铁铁损损增增加加，使使铁铁芯芯的的温温度度上上升升；同同时时还还会会使使靠靠近近铁铁芯芯的的金金属属构构件件产产生生涡涡流流损损耗耗，使使这这些些部
50、部位位发发热热，引引起起高高温温。过过励励磁磁时时并并非非每每次次都都造造成成变变压压器器的的明明显显破破坏坏，往往往往容容易易被被人人忽忽视视，但但是是多多次次反反复复过过励励磁磁，将将因因过过热热而而使使绝绝缘缘老老化化，降降低低变变压压器器的的使使用用寿寿命命。我我国国继继电电保保护护规规程程规规定定，对对于于有有可可能能发发生生过过励励磁磁的的500kV变压器应装设过励磁保护。变压器应装设过励磁保护。当当加加在在铁铁芯芯绕绕组组上上的的电电压压是是正正弦弦波波时时，铁铁芯芯磁磁密密B(即即磁通与铁芯截面积之比磁通与铁芯截面积之比)与电压和频率之间的关系为：与电压和频率之间的关系为：其中