变压器保护原理与整定PPT课件
电力变压器保护PPT课件
（一）变压器故障
变压器故障类型：油箱内部故障和油箱外部故障。
油箱内故障： 绕组相间、匝间短路、绕组接地（绕组和外壳短路）
铁芯烧损。 油箱外故障： 套管和引出线上发生相间和接地故障。
6.1 电力变压器的故障、不正常工作状态及 保护方式 (二) 变压器不正常工作状态 变压器不正常工作状态：
电流变换到二次侧过程中的传变误差不一致，从而在差
动回路中产生较大的不平衡电流。
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.2不平衡电流产生的原因
（一）稳态情况下的不平衡电流
3）变压器正常运行时由励磁电流引起的不平衡电流
变压器的励磁支路相当于变压器内部故障支路，
励磁电流全部流入差动继电器。变压器正常运行时，励
变压器 一次侧按Y 接n线TA(时Y)电 流3I互T5N感(Y器) 的变比为：
nTA()
ITN() 5
ITN变(Y压) 器 二ITN次()侧按Δ接线时电流互感器的变比为：
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.4 减小不平衡电流的措施
（二）减小暂态不平衡电流的影响
1. 采用带小气隙的电流互感器 2. 采用速饱和变流器以减小暂态过程中非周期分量电流的影响
6.2 变压器的纵差动保护 6.2.4减小不平衡电流的措施
（一）减小稳态情况下的不平衡电流
1. 采用自耦变流器
图6.6 不平衡电流的补偿
I2.Y I2.
6.2 变压器的纵差动保护
6.2.4减小不平衡电流的措施
（一）减小稳态情况下的不平衡电流
2. 利用带速饱和铁芯的差动继电器中的平衡线圈 3. 减小电流互感器的二次负荷 4. 减小因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流。 5. 减小因 接线两侧相位不一致引起的稳态不平衡电流。
变压器的纵差动保护原理及整定方法
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩一、构成变压器纵差动保护的基本原则我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。
由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。
例如在图1中，应使图1 变压器纵差动保护的原理接线'2I =''2I =1'1l n I =21''l n I 或 12l l n n 1'1''I I =B n 式中：1l n —高压侧电流互感器的变比；2l n —低压侧电流互感器的变比；B n —变压器的变比（即高、低压侧额定电压之比）。
由此可知，要实现变压器的纵差动保护，就必须适当地选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比B n ，这是与前述送电线路的纵差动保护不同的。
这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。
二、变压器纵差动保护的特点变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于İ1′′ n İ1′差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。
励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。
电力变压器继电保护整定计算详解
Wd ——差动绕组；
Wb1 、 Wb2 ——平衡绕组
11
3. 变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流 在整定计算中加以考虑，即用提高保护动作电流的
方法来躲过这种不平衡电流的影响。
4．变压器接线组别的影响及其补偿措施 （1）常规保护相位补偿方法 以常用的Ｙ，d11接线的电力变压器为例，通常都
nTAcal
K con I N 5
（2-9）
三K角con形—接—线电流互感器接线系数，星形接线
K
c
=1；
on
Kcon 3
根据式（2-9）求出的电流互感器计算变比，选择
标准变比 nTA nTAcal 。
25
3）计算各侧电流互感器的二次额定电流
I2N
K conI N nTA
取二次额定电流最大一侧的电流为基本侧。
17
为了消除励磁涌流的 影响，在纵联差动保 护中通常采取的措施 是：
（1）接入速饱和变流 器。如图2-5所示。
图2-5 带速饱和变流器接线
18
（2）采用差动电流速断保护。借保护固有的动作 时间，躲开最大的励磁涌流，从而取保护的动作电 流，可躲过励磁涌流的影响。
（3）采用以二次谐波制动原理构成的纵联差动保 护装置。
7
2.3 电力变压器的纵差 保护整定计算
2.3.1 变压器纵差保护 单 相原理图
8
2.3.2 变压器纵联差动保护的不平衡电流
1．两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
则在整定计算中，当两侧电流互感器的型号相同时，
取 则取
，当两侧电流互感器的型号不同时，
K
st K st
继电保护-第章变压器保护
继电保护-第章变压器保护————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：第七章变压器保护第一节概述一、电力变压器的故障和继电保护的设置变压器在电力系统中使用非常普遍而且占有十分重要的地位。
如果变压器发生故障和处于不正常运行状态，将会给系统运行和安全供电带来严重的后果，所以有必要根据变压器的电压等级、容量和重要成度装设专用的继电保护装置。
变压器可能发生的故障一般分为变压器箱体内部故障和箱体外部故障两大类。
箱体内部故障主要有：变压器绕组的相间短路、绕组内的层间或匝间短路，单相接地短路故障。
这些故障对供用电系统及其设备会产生很大的危害，短路电流产生的电弧会破坏绕组的绝缘，烧毁铁芯，电弧还会使绝缘材料和变压器油受热分解产生大量气体，可能导致密闭的变压器油箱因气体迅速膨胀而爆炸。
箱体外部故障主要是：引出线绝缘套管的故障，它可能引起引出线的相间短路或对变压器外壳的接地短路。
由于变压器的故障，危及供用电系统的安全运行和供电的可靠性，所以应装设动作于跳闸的继电保护装置。
变压器的不正常运行状态有：外部短路或过负荷所引起的绕组中过电流、油面降低，电压升高等。
长时间的不正常运行状态会使变压器的温度升高、绝缘老化、寿命缩短，甚至会引起故障，因此，应装设动作于信号或跳闸的继电保护装置：二、继电保护的设置根据以上情况分析，变压器一般应装设下列继电保护装置：（1）瓦斯保护。
变压器箱体内部故障的保护，即箱体内发生故障伴随油分解产生气体或变压器油面不论任何原因下降时，瓦斯保护动作。
轻瓦斯保护动作于信号，重瓦斯保护动作于变压器的断路器跳闸。
瓦斯保护一般装设在容量为800千伏安及以上的变压器上。
（2）电流速断保护。
变压器套管处及变压器箱体内部故障的保护，即变压器发生故障引起绕组电流突然增大时，电流速断保护动作。
电流速断保护一般装设在容量为10000千伏安以下单台运行的变压器和容量在6300千伏安以下并列运行的变压器上，动作于变压器的断路器跳闸。
变压器保护
UR1
C2 C3 C1
UR3
R6
RW 1
R2 R1
U1
2.5 2 1.5
KP 1
C4
4
R7
R8 R9
U3
R10
C5
RW 2
KC
KP KC
电压形成回路及动作判据
比率制动部分：
••
••
动作电压U1 | I1 I2 |；比率制动电压U4 | I1 I2 |
二次谐波制动部分：
••
二次谐波制动电压U2 | I1 I2 |2
K点短路保护配合工作情况
3QF
1QF
QF 2QF
TA1
1QS F
TA2
TA1
2QS F
TA2
第七节 三绕组变压器过电流保护特点
K1
1QF
K
K2
2QF
3QF
K3
结论
1、单侧电源的三绕组变压器，过流保护宜装于电源 侧及主负荷侧。
2、多侧电源的三绕组变压器，过流保护装于各侧并 且在保护动作时间最小侧加装一套方向过电流保护。
第八节 变压器的过励磁保护
一、变压器的过励磁
变压器绕组感应电压为： U 4.44 f N S B 104 令 : K 104
4.44NS 则:B K U
f
二、过励磁保护工作原理
变压器过励磁倍数：n B U fN U* Bn U N f f*
过励磁保护构成原理：通过测量过励倍数n来实现的。
路进行校验
电流速断保护的特点
1、应用范围：容量较小的变压器，且其过电流保护 动作时间大于0.5秒。
2、作用：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主保 护。
3、保护区：一般只能延伸到低压绕组的一部分。
主变保护的原理及作用讲解课件
变压器保护情况简介
◆非电量保护 ● 变压器非电量保护主要有瓦斯保护、压力保护、温度保护、油位保护及冷却 器全停保护。 ● 非电量保护和差动保护都是变压器的主保护，且对于差动保护反映不了的绕组 很少的匝间短路故障或星形接线中绕组尾部的相间短路故障有很灵敏的判别能 力
变压器保护情况简介
●瓦斯保护 瓦斯保护是变压器油箱内绕组短路故障及异常的主要保护，其作用原理是：变 压器内部故障时，在故障点产生有电弧的短路电流，造成油箱内局部过热并使 变压器油分解，并产生气体（瓦斯），进而造成喷油、冲动气体继电器，瓦斯 保护动作。 瓦斯保护分为轻瓦斯及重瓦斯两种。轻瓦斯作用于信号，重瓦斯作用于切除变 压器。有载调压的变压器，在有载调压部分也配置气体继电器。
变压器保护情况简介
◆后备保护 ●复合电压闭锁方向过流保护 复合电压闭锁元件是由正序低电压和负序过电压元件构成，作为被保护设备及 相邻设备相间故障的后备保护。 保护的接入电路为变压器某侧TA二次三相电流，接入电压为变压器本侧或其他 侧的TV二次三相电压。为提高保护的灵敏度，三相电流一般取自电源侧，而 电压可以取自负荷侧。
主变差动保护要考虑的一个基本原则是要保证正常情况和区外故障时，用以比 较的主变高低压侧电流幅值是相等，相位相反或相同，从而在理论上保证差流 为0。
变压器保护情况简介
◆ 差动保护（比率制动式） ●如果差动保护动作电流是固定值，按躲过区外故障最大不平衡电流来整定，此 时如果发生匝间短路，离开中性点较近的单相接地短路，就不能灵敏动作。 ●比率制动式差动保护的动作电流是随外部短路电流按比率增大，既能保证外部 短路不误动，又能保证内部故障有较高的灵敏度。
变压器保护情况简介
●压力保护 压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护，含压力和压力突变量保护。其作 用原理与重瓦斯保护基本相同，但它反映的是变压器油的压力。当变压器内部 故障时，温度升高，油膨胀压力增高，使压力继电器动作，切除变压器。 ●温度及油位保护 当变压器温度升高或油位异常时，温度或油位保护动作发出报警信号。
变压器间隙保护的整定原理及配合
变压器间隙保护的整定原理及配合
针对终端系统，如110kV终端变电站，为了防止站内间隙保护误动，在进行整定时，会有更多的因素纳入考虑范畴。
本文以终端主变间隙作为分析对象，讨论终端侧间隙保护整定时，应采取哪些防误动措施。
一、误动的机理
以终端侧为研究对象，进行分析
其中，Z L1、Z L2、Z L0分别表示线路正序、负序零序阻抗。
如上图所示，强电源的馈供系统，终端变电站中主变中性点经间隙接地。
在馈供线路末端K点发生单相接地故障时，有如下序网络分量图。
正序网络：
其中，U F|0|表示系统在故障前的正序电压，Z S1表示电源正序阻抗，U K1表示故障点正序电压。
其中，Z S2表示电源负序阻抗，U K2表示故障点负序电压。
其中，Z S0表示电源零序阻抗，Z L0’表示故障点K至终端变电站母线部分线路零序阻抗；Z Tp、Z Ts分别表示变压器两侧绕组漏抗，Z Tm0表示零序励磁电抗。
由于Z Tm0 >> Z Ts，零序网络图简化后可得到：
其中，Z T表示变压器零序阻抗。
变压器差动保护整理PPT教学课件
（一）比率制动的纵差保护 1.和差式比率制动的差动保护
21ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
正常及外部故障时
Ir
I2－I2
1 KTA
I1－I1 Iunb
22
内部故障时
Ir
I2
I2
1 KTA
I1 I1
Ik kTA
23
取：动作分量 Iop I2 I2 Ih IL
29
根据：励磁涌流波形有间断角的特点‘ 采用：波形比较技术将变压器的励磁涌流和故障电
流分开。 判据如下：
set
set
通常取：
set 140 set 65
30
只要任一相差动电流大于差动 速断的整定值，保护瞬时动作。
设以高压侧二次额定电流为基准，则：
高压侧平衡系数为
Kbh 1
中压侧平衡系数为
Kbm
I nm.c I nh.c
低压侧平衡系数为
K bl
I nl.c I nh.c
12
1.励磁涌流的影响 Iexs
变压器的励磁涌流是指在变压器空载合 闸或者外部故障切除后电压恢复时，可能出 现的较大的励磁电流。
13
1.励磁涌流的影响 Iexs
I1 I2 Im
Ir
Iunb
Im KTA
14
铁芯中的磁通不能突变
铁芯中出现一个暂态磁通 铁芯中的磁通将达到最大值
2m s
铁芯严重饱和，励磁电流将剧烈增大
15
3．励磁涌流的特点
（1）包含有非周期分量 （2）幅值大，但衰减快 （3）包含有高次谐波分量 （4）波形之间有间断
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例1：常规保护中互感器变比选择计算。
变压器20MVA Un=(110+-2*2.5%)/11KV,Uk=10.5%
Yn,d11接线.试选择TA变比并计算不平衡电流.
110KV侧
11KV侧
一次额定电流(KA) 20/(√3*110) 20/(√3*11)
=0.105
=1.05
TA的接线方式
d11
Y，Y，d-12-11，试选择TA变比并计算平衡系数
110KV侧 38.5KV侧 11KV侧
额定电流(A)31.5/(√3*110) 473
1650
=165
TA的接线方式 Y
Y
Y
TA的计算变比 165/5
473/5 1650/5
选用TA的变比 200/5=40
500/5 2000/5
各侧二次电流 165/40=4.125 4.73 4.125
Krel取1.2；Kr取0.9—0.95； Kss大于1；
时间:阶梯形时限
灵敏度:电流保护灵敏度大于1.5(近后备)及1.2(远后备)
应用:末端馈线保护一般只需二段式。
4
三段式电流保护动作电流及时限特性
A
B
C
D
A
B
C
D
5
方向电流保护
方向问题图4-54
方向元件用900接线： - 900<arg(Ig/Ug*eja)< 900为正方向
对穿越性正序,负序电流两侧差动回路的电流反相。
18
3.
数
字
式
纵
差
动
保
护
接
线
19
Y侧用软件进行相位校正(和d侧相位一致)
Iα= (IaY-IBy) /√3
电 流
Iβ=(IbY-IcY) /√3
的
Iγ=3(IcY-IAy) /√3
相 电Байду номын сангаас平衡调整
位
一次电流I1N=SN/√3*UＮφφ
校
二次电流I2N=I1N/nTA
6
低电压闭锁方向电流保护
其中一段的逻辑图4-55
7
低周、低压减载
低周减载逻辑见图4-56
8
低周、低压减载
低压减载逻辑见图4-57
9
重合闸和保护加速
逻 辑 框 图 4 | 58
10
二.中性点不接地电网单相接地检测
✓ 基波零序电流大小选线 ✓ 基波零序电流与零序电压的相位关系选线 ✓ 基波零序群体比幅比相选线 ✓ 基波零序电流补偿选线 ✓ 零序电压移相后的零序功率选线 ✓ 零序无功功率选线
Y12
TA的一次计算电流(A) √3*105=182 1050
TA的标准变比
200/5=40
1200/5=240
TA的一次额定电流(A) 182/40=4.55 1050/240
=4.375
差动回路不平衡电流(A) Ibp=4.55-4.375=0.175
23
例2：微机保护中互感器变比选择计算
变压器31.5MVA Un=(110+-2*2.5%)/38.5/11KV
3
三段式电流保护
电流速断保护(Ⅰ段)
Iset.Ⅰ=Krel*Ik.max
(Krel取1.2—1.3)
带时限电流速断保护(Ⅱ段)
Iset.Ⅱ.1=Krel*Iset.Ⅰ.2 过电流保护(Ⅲ段)
(Krel取1.1—1.2)
Iset.Ⅲ.1=Krel*Iset. Ⅲ.2
(Krel取1.1)
Iset.Ⅲ.1=Krel*Kss*Iloa.max/Kr
正
以高压侧为基准侧（I2N.B）
计算其他各侧平衡系数Kbal=I2N.B/I2N
其他各侧电流：I2N’=Kbal*I2N
20
2. 常 规 纵 差 动 保 护 接
线
21
一.变压器的故障和保护配置
2.变压器保护配置 ➢ 瓦斯保护（主保护） ➢ 纵差动保护或电流速断保护（主保护） ➢ 外部相间短路的后备保护 ➢ 接地保护 ➢ 不正常运行的保护
平衡系数
1
0.872 I1/I3=1
24
三．数字式变压器纵差动保护
1.变压器纵差动保护遇到的问题
✓ 正确识别励磁涌流和内部短路电流 ✓ 区外短路时的不平衡电流和保护的灵敏度 ✓ 外部短路切除电压突然恢复的暂态过程中
不误动作 ✓ 电流互感器饱和不影响纵差动保护的正确
动作
25
2.变压器励磁涌流及其判别
一.变压器的故障和保护配置
1.变压器的故障和不正常运行 ➢ 变压器的故障
油箱内部故障 油箱外部故障 ➢ 不正常运行工况 过负荷（对称） 过励磁（大容量变压器） 温度压力
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一.变压器的故障和保护配置
2.变压器保护配置 ➢ 瓦斯保护（主保护） ➢ 纵差动保护或电流速断保护（主保护） ➢ 外部相间短路的后备保护 ➢ 接地保护 ➢ 不正常运行的保护
的 IaY-IcY=(IA1-IC1)/nTA1
相 三角形侧差动回路电流：
位 校
-Ia/nTA2=(Iad-Ibd)/nTA2=(IA1-IB1)/nTA2*(Ny/Nd)
正 -Ib/nTA2=(Ibd-Icd)/nTA2=(IB1-IC1)/nTA2*(Ny/Nd)
-Ic/nTA2=(Icd-Iad)/nTA2=(IC1-IA1)/nTA2*(Ny/Nd)
11
三.中性点经消弧线圈接地 电网中单相接地检测
❖ 5次谐波分量选线 ❖ 5次谐波群体比幅比相选线 ❖ 零序有功功率选线
12
第二部分 电力变压器的继电保护
❖ 变压器的故障和保护配置 ❖ 变压器纵差动保护接线 ❖ 数字式变压器纵差动保护 ❖ 数字式纵差动保护整定计算 ❖ 变压器相间短路的后备保护
13
中低压变压器及电动机保护 原理与整定计算
高亮
上海电力学院 电气技术研究所
1
第一部分 10/35KV线路保护
➢ 继电保护保护功能 ➢ 低周、低压减载 ➢ 重合闸和保护加速 ➢ 中性点不接地电网单相接地检测 ➢ 中性点经消弧线圈接地电网中单相接地检测
2
一.继电保护保护功能
➢ 三段式电流保护 ➢ 方向电流保护 ➢ 低电压闭锁方向电流保护 ➢ 低周、低压减载 ➢ 重合闸和保护加速
15
二．变压器纵差动保护接线
1.纵差动保护的 基本工作原理
相位校正、 幅值校正、 接地故障时零
序电流问题 原理接线 如图3-12
16
2. 常 规 纵 差 动 保 护 接
线
17
星形侧差动回路电流：
IbY-IaY=(IB1-IA1)/nTA1
电 流
IcY-IbY=(IC1-IB1)/nTA1
励磁涌流的特点
➢ 励磁涌流幅值大、衰减、含非周期分量 ➢ 波形呈间断特性图3-14 ➢ 含有明显2次谐波（15%以上）和偶次谐波
26
2次谐波电流制动
三相差动电流中的2次谐波
判别式:Id2φ>K2φ*Idφ K2φ取15%--20%
差动电流Idφ可以用基波分量Idφ1。 制动方式分为：