继保课件 第六章 变压器继电保护
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继电保护 第六章 电力变压器的继电保护
六章电力变压器的继电保护第一节概述一、变压器的故障：各相绕组之间的相间短路油箱内部故障单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障引出线的相间短路油箱外部故障绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路二、变压器不正常工作状态：外部短路或过负荷过电流油箱漏油造成油面降低外加电压过高或频率降低过励磁等三、应装设的继电保护装置（1）瓦斯保护防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低重瓦斯跳闸轻瓦斯信号（2）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（3）相间短路的后备保护。
作为（1）(2)的后备（a）过电流保护（b）复合电压起动的过电流保护（c）负序过电流（4）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（5）过负荷保护：防御变压器对称过负荷（6）过励磁保护：防御变压器过励磁第二节：变压器纵差动保护一、构成变压器纵差动保护的基本原则....I-J1'I双绕组变压器纵差动保护单相原理图正常运行或外部故障时B n I I =2'1'/所以两侧的CT 变比应不同，且应使 2"1"I I = 即：212'1'l l n I n I =或2'1'/21I In n l l ==B n即：按相实现的纵差动保护，其电流互感器变比的选择原则是两侧CT 变比的比值等于变压器的变比。
二．不平衡电流产生的原因和消除方法：理论上，正常运行和区外故障时，Ij =I1"- I2"=0 。
实际上，很多因素使Ij = Ibp≠0 。
（Ibp 为不平衡电流）下面讨论不平衡电流产生的原因和消除方法：1． 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流：（Υ/Δ-11）Y.d11 接线方式——两侧电流的相位差30°。
消除方法：相位校正。
电力变压器的继电保护 ppt课件
ppt课件 13
3、气体继电器的安装
安装在油箱与油枕
之间的连接管道上。
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 应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有 1％～1.5％的升高坡度，通往继电器的连接 管具有2％～4％的升高坡度。
ppt课件 14
ppt课件
15
三、瓦斯保护的原理接线图
ppt课件
18
一、变压器电流速断保护原理接线图
1QF 1YR _ + KA 信号 + KS + KM _
TA K2 T
2QF K1
2YR _
ppt课件 19
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 的最大短路电流整定：
I act Krel I k 2.max
I act (3 ~ 5) ITN
34
2、BCH-1型差动继电器构成的差 动保护整定计算原则和步骤
（1）按额定电压和额定容量计算变压器各侧额定电流 感器的变比并计算其二次回路额定电流 ； ，选择电流互
I N T
I N 2
I NT
SN 3U N
I N 2
Kcon I NT KTA
选择二次回路额定电流最大的一侧作为基本侧。
ppt课件 35
（2）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。 （3）确定差动继电器制动绕组的接入方式。保证保护 区外部短路时制动作用最大，而保护区内部短路时 制动作用最小。按以下方法接入制动绕组：
1) 对单侧电源的双绕组变压器，制动绕组应接于负荷侧，外部 故障时有制动作用，内部故障时没有制动作用； 2) 对于双侧电源的双绕组变压器，制动绕组应接于大电源侧； 3）对于带厂用分支的发电机－双绕组变压器组，制动绕组一般 接于厂用分支线上；
3、气体继电器的安装
安装在油箱与油枕
之间的连接管道上。
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 应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有 1％～1.5％的升高坡度，通往继电器的连接 管具有2％～4％的升高坡度。
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三、瓦斯保护的原理接线图
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一、变压器电流速断保护原理接线图
1QF 1YR _ + KA 信号 + KS + KM _
TA K2 T
2QF K1
2YR _
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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 的最大短路电流整定：
I act Krel I k 2.max
I act (3 ~ 5) ITN
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2、BCH-1型差动继电器构成的差 动保护整定计算原则和步骤
（1）按额定电压和额定容量计算变压器各侧额定电流 感器的变比并计算其二次回路额定电流 ； ，选择电流互
I N T
I N 2
I NT
SN 3U N
I N 2
Kcon I NT KTA
选择二次回路额定电流最大的一侧作为基本侧。
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（2）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。 （3）确定差动继电器制动绕组的接入方式。保证保护 区外部短路时制动作用最大，而保护区内部短路时 制动作用最小。按以下方法接入制动绕组：
1) 对单侧电源的双绕组变压器，制动绕组应接于负荷侧，外部 故障时有制动作用，内部故障时没有制动作用； 2) 对于双侧电源的双绕组变压器，制动绕组应接于大电源侧； 3）对于带厂用分支的发电机－双绕组变压器组，制动绕组一般 接于厂用分支线上；
《继电保护》PPT课件
- 目前，高频保护是220KV及以上电压等级复杂电网的主要保护 方式。
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4.2.1 高频保护的基本概念
二、高频保护的构成 - 高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和高频通道构成
三、高频保护的分类 - 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位 - 按比较方式分：直接比较方式和间接比较方式 - 按两侧发信机工作频率的异同分：有单频制和双频制。 - 按高频通道的工作方式分：有长期发信方式、故障起动发信方式 和移频发信方式。
- 借助于通道构成全线速动的线路保护称为线路纵联式保护。
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4
输电线的纵联保护
2、分类
- 按线路纵联保护原理及所使用的通信信道
1）、线路高频相差保护；闭锁式高频方向保护；闭锁式高频距离
保护（输电线本身作为通道 继电保护专用高频收发信机 超高压输电
线路中最典型的一种纵联保护）
2）、导引线纵差保护 （导引线 架空地线：铁塔中三相线路上
对于超高压电路，一般要求采用能够瞬时切除本线路任意点故障的
全线速动保护------输电线纵联保护
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2
反映单侧电气量保护的缺陷
- 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至 少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
（距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除）
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20
4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
一、高频通道的工作方式 - 高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式
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4.2.1 高频保护的基本概念
二、高频保护的构成 - 高频保护由继电保护部分、高频收、发信机和高频通道构成
三、高频保护的分类 - 按工作原理分为方向高频保护和相差高频保护 方向高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的功率方向 相差高频保护的基本原理是比较被保护线路两侧的电流相位 - 按比较方式分：直接比较方式和间接比较方式 - 按两侧发信机工作频率的异同分：有单频制和双频制。 - 按高频通道的工作方式分：有长期发信方式、故障起动发信方式 和移频发信方式。
- 借助于通道构成全线速动的线路保护称为线路纵联式保护。
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输电线的纵联保护
2、分类
- 按线路纵联保护原理及所使用的通信信道
1）、线路高频相差保护；闭锁式高频方向保护；闭锁式高频距离
保护（输电线本身作为通道 继电保护专用高频收发信机 超高压输电
线路中最典型的一种纵联保护）
2）、导引线纵差保护 （导引线 架空地线：铁塔中三相线路上
对于超高压电路，一般要求采用能够瞬时切除本线路任意点故障的
全线速动保护------输电线纵联保护
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反映单侧电气量保护的缺陷
- 距离保护的第一段能保护线路全长的85%，对双侧电源的线路，至 少有30%的范围保护要以II段时间切除故障。
（距离保护可实现中间70%的速动，其余部分发生的短路，则要靠带 时限的保护来切除）
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4.2.3 高频通道的工作方式和高频信号的作用
一、高频通道的工作方式 - 高频通道的工作方式有正常无高频电流方式、正常有高频电流方式
电力系统继电保护——电力变压器的继电保护PPT课件
• 定义： • 瓦斯是一种气体，瓦斯保护是一种反映于非电气量的保护。它检测气体及内部液体的流动。当变压器 邮箱内部发生各种故障时，油温上升，气体膨胀，瓦斯保护动作。
• 保护的对象： • 反应变压器油箱内各种短路以及油面的降低。
分类：
• 轻瓦斯保护动作于信号 • 重瓦斯保护动作于跳闸
6
第6页/共79页
4. 变压器应装设的后备保护（2）
• 反应外部接地故障的后备保护 • 变压器中性点接地运行：零序电流保护 • 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：零序方向电流保护 • 防止中性点过电压：零序电压保护、间隙零序电流保护
9
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5. 变压器应装设的其他保护
• 过负荷保护：接一相电流，一般延时动作于信号 • 过励磁保护：严重过励磁时动作于跳闸 • 其他非电量保护：
(1
nTAnM nN
)I2
(1
nTAnM nN
)I2
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(4) 两侧电流互感器型号不同
I2
理想
1LH
2LH
Iumb
0
I1
Iunb 0.1Kst I R.max Kst 1.0 同型系数 Ik max 外部故障最大短路电流
由于两侧电流互感器的型号不同，因此同型系数Ktx取1.0
具有制动特性的差动继电器的整定
Iact.r (无制动) 2 a
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3
Iact.r f IR 1
Iumb f IR
a
I R2.max
• 起动电流随着外部短路电流的 增大而增大
• 由于曲线3始终在直线1之上， 因此外部故障时差动继电器不 会误动
zh.3
• 保护的对象： • 反应变压器油箱内各种短路以及油面的降低。
分类：
• 轻瓦斯保护动作于信号 • 重瓦斯保护动作于跳闸
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4. 变压器应装设的后备保护（2）
• 反应外部接地故障的后备保护 • 变压器中性点接地运行：零序电流保护 • 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：零序方向电流保护 • 防止中性点过电压：零序电压保护、间隙零序电流保护
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5. 变压器应装设的其他保护
• 过负荷保护：接一相电流，一般延时动作于信号 • 过励磁保护：严重过励磁时动作于跳闸 • 其他非电量保护：
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)I2
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(4) 两侧电流互感器型号不同
I2
理想
1LH
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Iumb
0
I1
Iunb 0.1Kst I R.max Kst 1.0 同型系数 Ik max 外部故障最大短路电流
由于两侧电流互感器的型号不同，因此同型系数Ktx取1.0
具有制动特性的差动继电器的整定
Iact.r (无制动) 2 a
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 3
Iact.r f IR 1
Iumb f IR
a
I R2.max
• 起动电流随着外部短路电流的 增大而增大
• 由于曲线3始终在直线1之上， 因此外部故障时差动继电器不 会误动
zh.3
继电保护变压器保护讲课文档
3、保护区：一般只能延伸到低压绕组的一部分。
第三十三页，共62页。
第五节 变压器相间短路的后备保护及过负 荷保护
作用：作为变压器相间短路的近后备保护 ，一般情况 下，还作为下一相邻元件的远后备保护
出口方式：保护延时动作于跳闸。
第三十四页，共62页。
一、变压器的过电流保护； 二、低电压起动的过电流保护； 三、复合电压起动的过电流保护 ；
2、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。 3、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。
第二十七页，共62页。
工作情况
正常运行及区外短路：
U1小， U4大，所以保护不动
保护区内短路： U1大、 U4小、 U2也较小，所以保护动作；若区内
四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护。
第三十五页，共62页。
各电流保护原理示意框图
KA t
KA ﹠ t
第三十六页，共62页。
KA ﹠ t
1Leabharlann KA ﹠1 1tKA2
第三十七页，共62页。
一、变压器过电流保护
应用范围：容量较小变压器
接线：与线路过电流保护类似 问题：应用在大容量变压器上时，该保护灵敏度很难
•基本原理：它是反应油箱内部所产生的气体 或油流而动作。
•作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降 低
•测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：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。
第五页，共62页。
瓦斯继电器安装示意图
第六页，共62页。
一、瓦斯继电器结构及工作情况
正常运行：开口杯向上倾斜，干簧 接点打开
第三十三页，共62页。
第五节 变压器相间短路的后备保护及过负 荷保护
作用：作为变压器相间短路的近后备保护 ，一般情况 下，还作为下一相邻元件的远后备保护
出口方式：保护延时动作于跳闸。
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一、变压器的过电流保护； 二、低电压起动的过电流保护； 三、复合电压起动的过电流保护 ；
2、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。 3、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。
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工作情况
正常运行及区外短路：
U1小， U4大，所以保护不动
保护区内短路： U1大、 U4小、 U2也较小，所以保护动作；若区内
四、负序电流和单相低电压起动的 过电流保护。
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各电流保护原理示意框图
KA t
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KA ﹠ t
1Leabharlann KA ﹠1 1tKA2
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一、变压器过电流保护
应用范围：容量较小变压器
接线：与线路过电流保护类似 问题：应用在大容量变压器上时，该保护灵敏度很难
•基本原理：它是反应油箱内部所产生的气体 或油流而动作。
•作用：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降 低
•测量元件：瓦斯继电器 •出口方式：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。
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瓦斯继电器安装示意图
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一、瓦斯继电器结构及工作情况
正常运行：开口杯向上倾斜，干簧 接点打开
电力系统继电保护--电力变压器保护与发电机保护 ppt课件
（1）变压器外部短路引起的过电流、负荷长时间超过额定容量引起 的过负荷，风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等； （2）中性点不接地运行的星形接线变压器，中性点过电压 （3）过电压或低频率等异常运行工况下变压器过励磁
ppt课件 3
变压器的不正常运行状态主要有：
二、变压器纵差动保护
1. 两边电流互感器的变比不同 2. Yd11的接线方式，改变纵差动保护的接 线方式消除这个电流 1. 计算变比与实际变比不一致 2. 变压器带负荷调节分接头 3. 电流互感器传变误差产生的不平衡电流 1). 不平衡电流实际上是两个电流互感器励 磁电流之差 2). 铁芯是否饱和以及饱和的程度，除了与 电流互感器的磁化曲线和一次电流有关外， 还与二次负载有关 3). 非周期分量的存在将大大增加电流互感 器的饱和程度->电流互感器的暂态误差 4). 差动保护是瞬时动作的，必须考虑非周 期分量引起的暂态不平衡电流
七、变压器保护配置原则
2. 纵差动保护或电流速断保护 对于容量为 6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂用变压 器和并列运行的变压器，10000kVA及以上的发电厂厂用备用 变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断 保护用于对于容量为10000kVA以下的变压器，当后备保护的 动作时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。对2000kVA以上 的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，应装 设纵差动保护。 3. 外部相间短路和接地短路时的后备保护 变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启 动的过电流保护、过电压复合启动的过电流保护以及负序过 电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。 接地短路时，变压器中性点零序电流，母线零序电压。 14 ppt课件
ppt课件 3
变压器的不正常运行状态主要有：
二、变压器纵差动保护
1. 两边电流互感器的变比不同 2. Yd11的接线方式，改变纵差动保护的接 线方式消除这个电流 1. 计算变比与实际变比不一致 2. 变压器带负荷调节分接头 3. 电流互感器传变误差产生的不平衡电流 1). 不平衡电流实际上是两个电流互感器励 磁电流之差 2). 铁芯是否饱和以及饱和的程度，除了与 电流互感器的磁化曲线和一次电流有关外， 还与二次负载有关 3). 非周期分量的存在将大大增加电流互感 器的饱和程度->电流互感器的暂态误差 4). 差动保护是瞬时动作的，必须考虑非周 期分量引起的暂态不平衡电流
七、变压器保护配置原则
2. 纵差动保护或电流速断保护 对于容量为 6300kVA及以上的变压器，以及发电厂厂用变压 器和并列运行的变压器，10000kVA及以上的发电厂厂用备用 变压器和单独运行的变压器，应装设纵差动保护。电流速断 保护用于对于容量为10000kVA以下的变压器，当后备保护的 动作时限大于0.5s时，应装设电流速断保护。对2000kVA以上 的变压器，当电流速断保护的灵敏性不能满足要求时，应装 设纵差动保护。 3. 外部相间短路和接地短路时的后备保护 变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启 动的过电流保护、过电压复合启动的过电流保护以及负序过 电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。 接地短路时，变压器中性点零序电流，母线零序电压。 14 ppt课件
变压器继电保护_PPT课件
即:
KTA2 KTA1
I2 I1
KT
KT为变压器变比
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
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Iunb。
差动保护的动作电流应大于最大不平衡电 流，以保证保护范围外部短路时差动保护 不动作。不平衡电流增大，将使保护的灵 敏度降低。
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 6300KVA及以上）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 出线及套管上的各种短路故障，是变压器的 主保护。
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 有一些特点。
1．由变压器两侧电流相位不同 而产生的不平衡电流
由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此，其 两侧电流相位差300。如果两侧的TA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 不平衡电流流入继电器。
为了消除这种不平衡电流的影响，通常采用相位 补偿方法接线，即将变压器星形侧的三个TA 接成三角形，而将变压器三角形侧的三个TA 接成星形，并适当考虑联接方式后即可把二次电
如图（a）中K1点短路，短路电流由电 源I流向负荷侧II，KD中的电流等于和之 差，与正常时一样。适当选择电流互感 器，也可使KD中电流=0。亦即正常运 行和外部短路时，电流互感器二次侧电 流大小相等，方向相反，在继电器中流 过电流等于零，因此KD不动作。
纵差保护工作原理
3．保护范围内部短路故障时
过电流
油箱漏油造成油面降低
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又：
A2 A1
2
B2
C2
B2
I JC I Y I Y I C2 A2 C2
即： 3 I Y 1 / n1 = I A1/ n A 2
所以
3 n 2
n1
= nB
I I 式中 I JA 、 JB 、 JC 是流入三个差动继电器的差电流。这样就可以 消除两侧电流相位不一致的影响。由于Y 侧采用了两相电流差， 相当于变压器的变比增加了 3倍，因此电流互感器变比的选择应 该满足
1 1
其中
n1：高压侧电流互感器变比 n 2 ：低压侧电流互感器变比 nB ：变压器的变比
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 的变比，使其比值等于变压器 的变比 nB ，即
n 2 nB n1
2.
变压器纵差保护的特点
变压器的纵差保护同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因和 消除方法如下：
' ' I1 / nl1 I1' / nl 2 区外故障时变压器两侧的一次电流为
1 ' '1L I 1 I n1
' 1 I ' I ' I2 1 1L n1 '' 1 I '' I '' I2 1 1L n 2 1 '' ''1L I 1I nl 2 .
保护的动作电流按以下两个条件计算，然后取其中较大者。 （1）按大于变压器负荷侧母线上d1短路时流过保护器的最大电 流计算，即
I dz k I d1max
（2）按大于变压器空载投入时的励磁涌流计算，通常取
I dz 3 ~ 5）I eB （
保护的灵敏系数按d2点最小两相短路电流效验，即
变压器的电流速断保护
对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断 保护。电流速断保护与瓦斯保护配合，以反映变压器绕 组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。
跳１ＤＬ 跳２ＤＬ
1DL
I d2
2DL
d1
当变压器的电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形，若 为非直接接地系统时，则采用两相不完全星形接线，保护动作跳开 两侧断路器。
2)
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30o ）
由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此， 其两侧电流的相位差为 30 ，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 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 星型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 适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位 校正过来。
iL
α
t
防止励磁涌流影响的方法：
1) 采用具有速饱和铁芯的差动继电器
2) 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别 3) 利用二次谐波制动等（利用带比率制动 的差动继电器）
当励磁涌流进入差动回路时，其中有很 大的非周期分量使速饱和变流器SBL的铁 芯严重饱和，励磁 阻抗锐减，使得励 I 磁涌流中几乎全部 ＳＢＬ 非周期分量及部分 周期分量电流从SBL 的一次绕组通过， 传变到二次回路的 电流很小 。
在这个电压上升的暂态过程中，变压器可能会严 重饱和，产生很大的暂态励磁电流。这个暂态励 磁电流称为励磁涌流。
励磁涌流的最大值可达额定电流的6～8倍。
励磁涌流的特点：
1) 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 2) 包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐 波为主；
3) 波形之间出现间断，一个周期中间断角为α。
Y I A2
Y Y I B2 IC 2 Y IC1
星形侧一次电流
Y I B1
Y IC 2
Y I B2
I A1
Y Y I C 2 I A2
I A2
星形侧二次电流
30
I B1
三角形侧一次电流
I B2
三角形侧二次电流
IC1
IC 2
Y Y I JA I A2 I B 2 I A2 I IY IY I
2)纵差动保护或电流速断保护
特点：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 动保护或电流速断保护。 纵差动保护范围：6300kVA以上并列运行的变压器； 10000kVA以上单独运行的变压器；容量为6300kVA以 上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：10000kVA以下的变压器，且 其过电流保护的时限大于0.5s时。 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。
3 n 2
n1
= nB
3)
由计算变比与实际变比不同 而产生的不平衡电流
由于两侧电流互感器都是根据产品目录选 取标准变比，而变压器的变比也是一定的， 因此，三者之间很难满足: n 2 nB （或 3n 2 n ） B n
1
n1
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
采用电流互感器同型系数Ktx（同型号取0.5， 不同型号取1，一般取1，考虑大一点 ）。
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Ktx=1 。
I1'
' I1L
等效电路
I 2'
一次电流中的一部分消耗在 绕组励磁上
I ' I '' IJ 2 2
变压器的励磁电流IL 仅流经变压器的 某一侧，故通过电流互感器反应到差动 回路中不能被平衡掉，正常情况下此电 流很小，一般不超过额定电流的 2%~10%。在外部故障时，由于电压降 低，励磁电流减小，影响就更小。
励磁电流的大小取决于励磁电感Lu 的数值，也就是取 决于变压器铁芯是否饱和。正常运行和外部故障时变压 器不会饱和，励磁电流一般不会超过额定电流的2％～5 ％，对纵差动保护的影响常常略去不计。当变压器空载 投入或外部故障切除后电压恢复时，变压器电压从零或 很小的数值突然上升到运行电压。
4)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
b、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 件。
5)过负荷保护
对400kVA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，应根据可能过 负荷的情况，装设过负荷保护。
I. 由变压器励磁涌流ILY所产生的不平衡电流 II. 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 III.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 IV. 由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
V. 由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
1) 由变压器励磁涌流ILY所产生的 不平衡电流
3) 由于负荷超过额定容量引起的过负荷（过负荷） 4) 由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低） 5) 在过电压或低频率等异常运行方式下，发生变压 器的过励磁（过励磁）
变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯 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 等异常运行方式下会发生变压器的过励磁， 引起铁芯和其它金属构件的过热。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，使运行人员及时发现 并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
变压器星型侧的三个电流互感器接成三角形
n1
I Y1 A Y I B1
Y I Y 2 I B2 A
Y IC1
Ｉ-ＩＩ-ＩＩ源自Ｉn 2 I A1 I B1
I A2
IC1
变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形
I
Y A1
Y Y I A2 I B 2
第六章 变压器的继电保护
第一节 变压器的故障类型 不正常运行状态及其保护方式
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 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
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。
油箱内故障
1. 变压器内部故障 油箱外部故障
6)过励磁保护
高压侧电压为500kV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
励磁保护。（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）
7)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，
应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
第二节
3)外部相间短路时，应采用的保护
对于外部相间短路引起的变压器过电流， 应采用下列保护：
a、过电流保护：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 b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保 护：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 c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用 于大容量升压变压器和系统联络变压器 d、阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采 用b、c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用 阻抗保护。
油箱内故障：绕组的相间、接地短路、匝间 短路、铁心烧损等. 油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短
路和接地短路 （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
绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸
的严重后果）
2. 变压器不正常运行状态主要包括：
A2 A1
2
B2
C2
B2
I JC I Y I Y I C2 A2 C2
即： 3 I Y 1 / n1 = I A1/ n A 2
所以
3 n 2
n1
= nB
I I 式中 I JA 、 JB 、 JC 是流入三个差动继电器的差电流。这样就可以 消除两侧电流相位不一致的影响。由于Y 侧采用了两相电流差， 相当于变压器的变比增加了 3倍，因此电流互感器变比的选择应 该满足
1 1
其中
n1：高压侧电流互感器变比 n 2 ：低压侧电流互感器变比 nB ：变压器的变比
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 的变比，使其比值等于变压器 的变比 nB ，即
n 2 nB n1
2.
变压器纵差保护的特点
变压器的纵差保护同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因和 消除方法如下：
' ' I1 / nl1 I1' / nl 2 区外故障时变压器两侧的一次电流为
1 ' '1L I 1 I n1
' 1 I ' I ' I2 1 1L n1 '' 1 I '' I '' I2 1 1L n 2 1 '' ''1L I 1I nl 2 .
保护的动作电流按以下两个条件计算，然后取其中较大者。 （1）按大于变压器负荷侧母线上d1短路时流过保护器的最大电 流计算，即
I dz k I d1max
（2）按大于变压器空载投入时的励磁涌流计算，通常取
I dz 3 ~ 5）I eB （
保护的灵敏系数按d2点最小两相短路电流效验，即
变压器的电流速断保护
对于容量较小的变压器，可在电源侧装设电流速断 保护。电流速断保护与瓦斯保护配合，以反映变压器绕 组及变压器电源侧的引出线套管上的各种故障。
跳１ＤＬ 跳２ＤＬ
1DL
I d2
2DL
d1
当变压器的电源侧为直接接地系统时，保护采用完全星形，若 为非直接接地系统时，则采用两相不完全星形接线，保护动作跳开 两侧断路器。
2)
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30o ）
由于变压器常采用Y，d11的接线方式，因此， 其两侧电流的相位差为 30 ，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 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 星型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 适当考虑联接方式后，即可把二次电流的相位 校正过来。
iL
α
t
防止励磁涌流影响的方法：
1) 采用具有速饱和铁芯的差动继电器
2) 鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别 3) 利用二次谐波制动等（利用带比率制动 的差动继电器）
当励磁涌流进入差动回路时，其中有很 大的非周期分量使速饱和变流器SBL的铁 芯严重饱和，励磁 阻抗锐减，使得励 I 磁涌流中几乎全部 ＳＢＬ 非周期分量及部分 周期分量电流从SBL 的一次绕组通过， 传变到二次回路的 电流很小 。
在这个电压上升的暂态过程中，变压器可能会严 重饱和，产生很大的暂态励磁电流。这个暂态励 磁电流称为励磁涌流。
励磁涌流的最大值可达额定电流的6～8倍。
励磁涌流的特点：
1) 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 2) 包含有大量的直流及高次谐波，而以二次谐 波为主；
3) 波形之间出现间断，一个周期中间断角为α。
Y I A2
Y Y I B2 IC 2 Y IC1
星形侧一次电流
Y I B1
Y IC 2
Y I B2
I A1
Y Y I C 2 I A2
I A2
星形侧二次电流
30
I B1
三角形侧一次电流
I B2
三角形侧二次电流
IC1
IC 2
Y Y I JA I A2 I B 2 I A2 I IY IY I
2)纵差动保护或电流速断保护
特点：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 动保护或电流速断保护。 纵差动保护范围：6300kVA以上并列运行的变压器； 10000kVA以上单独运行的变压器；容量为6300kVA以 上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：10000kVA以下的变压器，且 其过电流保护的时限大于0.5s时。 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。
3 n 2
n1
= nB
3)
由计算变比与实际变比不同 而产生的不平衡电流
由于两侧电流互感器都是根据产品目录选 取标准变比，而变压器的变比也是一定的， 因此，三者之间很难满足: n 2 nB （或 3n 2 n ） B n
1
n1
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
采用电流互感器同型系数Ktx（同型号取0.5， 不同型号取1，一般取1，考虑大一点 ）。
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Ktx=1 。
I1'
' I1L
等效电路
I 2'
一次电流中的一部分消耗在 绕组励磁上
I ' I '' IJ 2 2
变压器的励磁电流IL 仅流经变压器的 某一侧，故通过电流互感器反应到差动 回路中不能被平衡掉，正常情况下此电 流很小，一般不超过额定电流的 2%~10%。在外部故障时，由于电压降 低，励磁电流减小，影响就更小。
励磁电流的大小取决于励磁电感Lu 的数值，也就是取 决于变压器铁芯是否饱和。正常运行和外部故障时变压 器不会饱和，励磁电流一般不会超过额定电流的2％～5 ％，对纵差动保护的影响常常略去不计。当变压器空载 投入或外部故障切除后电压恢复时，变压器电压从零或 很小的数值突然上升到运行电压。
4)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
b、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 件。
5)过负荷保护
对400kVA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，应根据可能过 负荷的情况，装设过负荷保护。
I. 由变压器励磁涌流ILY所产生的不平衡电流 II. 由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 III.由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 IV. 由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
V. 由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
1) 由变压器励磁涌流ILY所产生的 不平衡电流
3) 由于负荷超过额定容量引起的过负荷（过负荷） 4) 由于漏油等原因而引起的油面降低（油面降低） 5) 在过电压或低频率等异常运行方式下，发生变压 器的过励磁（过励磁）
变压器的不正常运行状态会使绕组和铁芯 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 等异常运行方式下会发生变压器的过励磁， 引起铁芯和其它金属构件的过热。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，使运行人员及时发现 并采取相应的措施，以确保变压器的安全。
变压器星型侧的三个电流互感器接成三角形
n1
I Y1 A Y I B1
Y I Y 2 I B2 A
Y IC1
Ｉ-ＩＩ-ＩＩ源自Ｉn 2 I A1 I B1
I A2
IC1
变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形
I
Y A1
Y Y I A2 I B 2
第六章 变压器的继电保护
第一节 变压器的故障类型 不正常运行状态及其保护方式
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 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
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。
油箱内故障
1. 变压器内部故障 油箱外部故障
6)过励磁保护
高压侧电压为500kV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
励磁保护。（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）
7)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，
应装设可作用于信号或动作于跳闸的保护装置。
第二节
3)外部相间短路时，应采用的保护
对于外部相间短路引起的变压器过电流， 应采用下列保护：
a、过电流保护：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 b、复合电压（负序电压和线电压）起动的过电流保 护：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 c、负序电流及单相式低电压起动的过电流保护：用 于大容量升压变压器和系统联络变压器 d、阻抗保护：对升压变压器和系统联络变压器当采 用b、c的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，采用 阻抗保护。
油箱内故障：绕组的相间、接地短路、匝间 短路、铁心烧损等. 油箱外部故障：套管和引出线上发生相间短
路和接地短路 （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
绝缘分解产生大量气体，引起变压器油箱爆炸
的严重后果）
2. 变压器不正常运行状态主要包括：