第八章 电力变压器保护
电力系统第八章 电力系统故障的分析与实用计算解析资料p
（8-3）
式（8-3）是一个一阶常系数线性非齐次微分方程式，其解为
（8-4）
式中， 为电源电压的幅值；Z为短路回路的阻抗， ； 为短路瞬间电压 的相位角，一般称合闸相角； 为短路回路的阻抗角， ；C为由起始条件确定的积分常数； 为由短路回路阻抗确定的时间常数， 。
（kA） (8-19)
式中， 为短路点所在段的平均额定电压(kV)。
如用标幺值计算，并取 ，则上式可变为
(8-20)
如果短路回路的电阻较大，当 而需要计及电阻的影响时，可改用下式计算
(8-21)
式中, ； 。 为 落后于电源端电压的相位角，即图8-4(b)中 落后于 的角度。
图8-4(a)所示系统中任意一点M的残余电压 为
(MVA) （8-15）
式中， 为短路处网络的额定电压（kV）； 为短路电流的有效值（kA）。
用标幺值表示是，若取 ,则
(8-16)
这就是说，短路功率的标幺值和短路电流的标幺值相等。利用这一关系短路功率很容易求得
(MVA)(8-17)
短路功率主要用来校验断路器的切断能力。把短路功率定义为短路电流和网络额定电压的乘积，这是因为：一方面断路器要能切断短路电流，另一方面，在断路器断流时，其触头应该经受住额定电压的作用。在有名制的短路实用计算中，网络额定电压 一般可用平均额定电压 ，即 ；短路电流的有效值 ，一般只计短路电流周期分量的有效值，即 。则式（8-15）变为
解取 、 ，已知 /km
首先计算各元件参数的标幺值电抗
取 ，作成等值网络如图8-5(b)所示。
短路回路的等值电抗为，，，
短路电流周期分量的有效值为。。。
继电保护(8变压器保护)
1. 纵差动保护起动电流的整定原则
① 在正常运行情况下，防止电流互感器二次断线引 起误动，保护装置应躲过最大负荷电流（二次断 线时，只有一侧有负荷电流）
I act Krel I L.max , Krel 1.3
② 躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流
I act Krel Iunb.max , Krel 1.3
I res I res.min I act I act .min I act I act .min m I res I res.min I res I res.min
微机比率制动特性的纵联差动保护的整定 ① 最小动作电流 Iact.min 躲过变压器额定负载时的不平衡电流 I I act .min K rel Iunb.load K rel Ker f za U N
三、变压器励磁涌流的影响及其对策
1. 励磁涌流的产生原因及其影响 变压器励磁电流 ie 只流过原边一侧，因此反应
到差动回路中引起不平衡电流。正常运行情况下 很小，一般不超过额定电流的2％－5％。外部故 障时因为电压降低，励磁电流就更小。
变压器空载合闸时的励磁涌流
变压器空载合闸时相当于电压瞬时加在一电感上， 稳态时电流滞后电压90o（即电压最大、电流过零； 电压过零、电流最大） ，磁通也滞后电压90o。 （如图a） 在空载合闸瞬间，磁通（电流）不能突变，为反抗 磁通（电流）由零变化到稳态值，因此必产生一个 反电势，其作用抵消外加电压引起的稳态磁通影响， 而维持合闸前磁通不变。
降压变压器
I L.max KMS I NT
灵敏系数校验：应考虑在变压器保护范围末端发生 故障的最小短路电流。
K sen
第八章第8节变压器运行异常与事故处理试题(程5.31)
1.>[AE]地面上绝缘油着火应用干砂灭火。
（）答案:√试题解析:关键字:2.>[AE]当注油设备着火时，只能使用干粉灭火器和二氧化碳灭火器灭火。
（）答案:×试题解析:关键字:3.>[AC]运行变压器轻瓦斯保护动作，收集到黄色不易燃的气体，可判断此变压器有木质故障。
( )答案:√试题解析:关键字:4.>[AC]当变压器的储油柜(油枕)或防爆管发生喷油时，应立即停止运行。
( ) 答案:√试题解析:关键字:5.>[AC]变压器噪声的主要声源是铁芯(由于磁致伸缩)和在某些冷却系统中采用的风扇及潜油泵的噪声。
( )答案:√试题解析:关键字:6.>[AA]变压器故障可分为内部故障和外部故障两种。
内部故障是指变压器油箱内发生的故障,主要是绕组相间短路、单相匝间短路、单相接地短路等；常见的外部故障主要是套管渗漏油，引线接头发热及小动物造成单相接地、相间短路等。
( )答案:√试题解析:关键字:7.>[AA]变压器在工频耐压试验过程中，如果发现被试变压器内有放电声和试验回路中电流表指示突然增大，则表示被试变压器已发生放电或击穿。
( )答案:√试题解析:关键字:8.>[AC]运行的变压器轻瓦斯动作发出信号，收集到的为淡灰色强烈臭味可燃气体，由此可以判断变压器发生的为纸和纸板故障。
( )答案:√试题解析:关键字:9.>[AC]当电力变压器的储油柜(油枕)或防爆管发生喷油时，应派专人监视其情况的发展变化。
( )答案:×试题解析:关键字:10.>[AC]运行中发现变压器内部声响很大，有爆裂声，或变压器套管有严重破损并有闪烁放电现象时，应立即停止运行。
( )答案:√试题解析:关键字:11.>[AC]变压器着火时可以用泡沫灭火器灭火。
答案:×试题解析:关键字:12.>[AC]10kV电力变压器气体继电器保护动作时，重瓦斯动作作用于跳闸。
继电保护
第八章 继电保护
四、电流保护装置的接线方式 电流保护的接线方式是指: 电流继电器与电流互感器的连接方式。 常用接线方式有三种:如图8-10所示。
第八章 继电保护 1 .完全星型接线 （三相三继电器接法） 1）接法：图8-10a 1 2）接线系数:
I 3）特点：正确反映各类短路故障如相间短路、单相接地短路。 Kw K I2 4）应用：中性点直接接地系统且KW=1。 2 . 不完全星形接线。（两相继电器接法） 1）接法：图8-10b 2）接线参数： KW=1。 3）特点：相间短路保护。V相单相接地故障时，继电器不会动作。 4）应用：中性点不直接接地系统。
第八章 继电保护
继电保护是指能反映电力系统中电气设备或线路发生故障或不正常运行状态，
并能作用于断路器跳闸和发出信号的一种自动装置。 继电保护装置的作用是：当被保护线路或设备发生故障时，继电保护装置能
借助断路器，自动地、迅速地、有选择地将故障部分断开，保证非故障部
分继续运行；当保护设备或线路出现不正常运行状态时，继电保护装置能 够发出信号，提醒工作人员及时采取措施。 2、对继电保护装置的要求。 1）选择性：切除故障部分，防 止越级跳闸。 如图8-1所示，段S点短路是， 短路电流经断路器1QF、3QF、 5QF，按选则性要求，保护装 置5应 图8-1 继电保护动作选择示意图 动作，是断路器5QF断开，如果保护装置3或1动作则扩大停电范围。
图8-15 保护区的划分
第八章 继电保护
（2）返回电流Ire应大于最大工作电流：
2）灵敏度校验 （1）最小的短路电流大于动作电流 （2）计算公式：8-13。
Kr
Kr
( I s2) min I op
( I s 2 ) n mi K i I op k
水电站电气部分基础知识
额定容量是电气设备在额定电压下工作所达到额定电流时的容量。变压器额定容 量用视在功率(kVA)表示；发电机的原动机只能提供有功功率，所以一般以有功功率 (kW)表示；当其额定容量用视在功率表示时，需表明功率因数。电动机也多用有功功 率表示。
水电站电气部分基础知识(五)
二、电气设备、接线和装置 （一）一次设备
水电站电气部分基础知识(五)
图1-4 洞沟电站接入系统图
水电站电气部分基础知识(五)
（四）配电装置
配电装置按电气设备装设地点不同，可分为屋内配电装置和屋外配电装置。 图1-4中，由峰61开关、峰62开关、峰51开关、峰31开关、峰33开关，峰336刀闸小 车，峰互05PT、峰互03PT等，主要有6.3KV、35KV开关、互感器等设备构成的配电 装置，布置在屋内，称为屋内配电装置；洞沟电站升压开关站采用户内35kV开关室+户 内主变场方案。
水电站电气部分基础知识(五)
（一）真空灭弧室的结构
真空灭弧室是真空断路器的心脏，其基本 结构如图2-2所示。
由于波纹管在轴向上可以伸缩，因而这种
结构既能实现从灭弧室外操动动触头作分合运
水电站电气部分基础知识(五)
电气设备在正常状态下，由于流过导体的工作电流相对较小，相应的电动力也 较小。而在短路时，特别是短路冲击电流流过时，电动力可达到很大的数值,当载流 导体和电气设备的机械强度不够时，将会产生变形或损坏。
导体具有质量和弹性，组成一弹性系统。当受到一次外力作用时，就按一定频 率在其平衡位置上下运动，形成固有振动，其振动频率称为固有频率。由于受到摩 擦和阻尼作用，振动会逐渐衰减。若导体受到电动力的持续作用而发生振动，便形 成强迫振动。如果导体的固有频率接近这两个频率之一时，就会出现共振现象，甚 至使导体及其构架损坏，应避免发生共振。
电力系统第八章电力系统故障的分析与实用计算解析
所谓无限大电源，是指当电力系统的电源距短路点的电气距离较远时，由短路而引起的电源送出功率的变化为），远小于电源的容量S( =+j )，即，这时可设S=∞，则称该电源为无限大容量电源。
此外，由于，则可认为在短路过程中无限大容量电源的频率是恒定的，又由于，所以可以认为在短路过程中无限大容量电源的端电压是恒定的。而电压恒定的电源，内阻抗必然为零，因此可以认为无限大容量电源的内阻抗Z=0。
(8-9)
如果用 和 去代替式(8-9)中的 就可分别得到 和 的表达式。
短路电流中各个分量之间的关系也可以用相量来表示，如图8-2所示。在图8-2中，旋转相量 、 、 在静止 轴上的投影分别代表电源电压、短路前瞬间正常工作电流和短路后周期分量电流的瞬时值。图中所示出的为t=0时刻情况。由图8-2可见。就a相而言，电压相量 在短路瞬间相位角为 ，短路前瞬间正常电流相量 滞后 一个功率因数角 ， 在 轴上的投影为 ，是短路前瞬间正常工作电流的瞬时值，以线段 表示。短路时刻周期分量电流的瞬时值 是 在 轴上的投影，以线段 表示。由于短路瞬间电流不能突变，则 ，短路瞬间非周期分量电流 的大小应为 和 之差，以线段 表示。 线段是相量 和 之差在 轴上的投影。相似地可得出b、c相的情况，只是由于b、c相电压的合闸相角为 和 ，这两相非周期分量电流 和 分别为相量 和 在 轴上的投影，分别以线段 （图示情况下即 ）和 表示。显然，三相中在t=0时刻非周期分量电流各不相同，所以说，在三相短路时刻，实际上只有短路电流的周期分量才是对称的。
假定短路是在t=0时发生，左边电路仍是对称的，因此可以只研究其中的一相，其a相的微分方程式为
（8-3）
式（8-3）是一个一阶常系数线性非齐次微分方程式，其解为
电力装置的继电保护和自动装置设计规范
电力装置的继电保护和自动装置设计规范GB50062-92主编部门：中华人民共和国能源部批准部门：中华人民共和国建设部施行日期：1992年12月1日第一章总则 (1)第二章一般规定 (2)第三章发电机的保护 (3)第四章电力变压器的保护 (5)第五章3～63KV中性点非直接接地电力网中线路的保护 (7)第六章110KV中性点直接接地电力网中线路的保护 (8)第七章母线的保护 (9)第八章电力电容器的保护 (9)第九章3KV及以上电动机的保护 (10)第十章自动重合闸 (11)第十一章备用电源和备用设备的自动投入装置 (12)第十二章自动低频减载装置 (12)第十三章同步并列及解列 (12)第十四章二次回路 (13)附录一名词解释 (14)附录二同步电机和变压器在自同步和非同步合闸时允许的冲击电流倍数 (15)附录三本规范用词说明 (15)第一章总则第1.0.1条为了在电力装置的继电保护和自动装置的设计中，贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全可靠、技术先进和经济合理，制定本规范。
第1.0.2条本规范适用于各行业3～110kV电力线路和设备,单机容量为25MW及以下发电机，63MV A及以下电力变压器等电力装置的继电保护和自动装置的设计。
第1.0.3条继电保护和自动装置的设计应选用按国家规定鉴定合格的产品。
第1.0.4条电力装置的继电保护和自动装置设计，除应执行本规范外，尚应符合国家现行的有关标准和规范的规定。
第二章一般规定第2.0.1条电力网中的电力设备和线路，应装设反应短路故障和异常运行的继电保护和自动装置。
继电保护和自动装置应能尽快地切除短路故障和恢复供电。
第2.0.2条电力设备和线路应有主保护、后备保护和异常运行保护，必要时可增设辅助保护。
第2.0.3条继电保护和自动装置应满足可靠性、选择性、灵敏性和速动性的要求，并应符合下列规定：一、继电保护和自动装置应简单可靠，使用的元件和接点应尽量少，接线回路简单，运行维护方便，在能够满足要求的前提下宜采用最简单的保护。
电力变压器的保护
瞬时动作
过电压可能会对变压器绝 缘造成损坏，因此过电压 保护通常设置为瞬时动作 ，及时切断电源。
避雷器配合
在变压器高压侧安装避雷 器，与过电压保护配合， 共同防止雷电过电压对变 压器的损害。
低电压保护
电压监测
01
实时监测变压器输入和输出电压，当电压低于允许范围时，启
动低电压保护。
延时动作
02
为避免短暂低电压造成的误动作，低电压保护通常设置一定的
传输电能
隔离与保护
变压器可起到隔离作用，将电力系统 的不同部分进行电气隔离，同时还可 通过配置保护装置对变压器本身及系 统其他设备进行保护。
在电力系统中，变压器作为关键设备 ，能够实现电能的远距离传输和分配 。
变压器保护的必要性
01
保障设备安全
当变压器内部出现故障时，如不及时采取措施，可能导致设备损坏甚至
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灵敏度原则
保护装置的灵敏度应满足系统最小运行方式下，故障切除 时间的要求。
速动性原则
保护装置应尽快切除故障，以减轻故障对设备的损坏程度 ，提高系统稳定性。
选择性原则
保护装置的动作应具有选择性，即保护范围内故障时，仅 故障元件的保护装置动作，切除故障，尽量缩小停电范围 。
可靠性原则
保护装置应具有良好的可靠性，即在保护范围内发生故障 时，保护装置应可靠动作，不应拒动；而在保护范围外发 生故障时，保护装置不应误动。
油位过低
油位过低可能是由于漏油或油温过低引起的。应 及时补充油位并检查漏油原因，同时采取措施提 高油温。
油位波动
油位波动可能是由于变压器内部故障或冷却系统 不稳定导致的。应加强对变压器的监测，及时发 现并处理异常情况。
高电压技术题库
高电压技术题库第一章 气体放电的基本物理过程一、选择题1)流注理论未考虑 的现象。
2)A ．碰撞游离B ．表面游离C ．光游离D ．电荷畸变电场 3)先导通道的形成是以 的出现为特征。
4)A ．碰撞游离B ．表面游离C ．热游离D ．光游离 5)电晕放电是一种 。
6)A ．自持放电B ．非自持放电C ．电弧放电D ．均匀场中放电 7)气体内的各种粒子因高温而动能增加，发生相互碰撞而产生游离的形式称为 。
8)A.碰撞游离B.光游离C.热游离D.表面游离 9)______型绝缘子具有损坏后“自爆”的特性。
10)A.电工陶瓷B.钢化玻璃C.硅橡胶D.乙丙橡胶 11)以下哪个不是发生污闪最危险的气象条件？ 12)A.大雾B.毛毛雨C.凝露D.大雨 13) 污秽等级II 的污湿特征：大气中等污染地区，轻盐碱和炉烟污秽地区，离海岸盐场3km~10km 地区，在污闪季节中潮湿多雾但雨量较少，其线路盐密为 2/cm mg 。
14)A .≤0.03 B.>0.03~0.06 C.>0.06~0.10 D.>0.10~0.25 15)以下哪种材料具有憎水性？ 16)A . 硅橡胶 B.电瓷 C. 玻璃 D 金属二、填空题17)气体放电的主要形式：______、______、______、______、______ 18)根据巴申定律，在某一PS 值下，击穿电压存在_____值。
19)在极不均匀电场中，空气湿度增加，空气间隙击穿电压_____。
20)流注理论认为，碰撞游离和______是形成自持放电的主要因素。
21)工程实际中，常用棒－板或______电极结构研究极不均匀电场下的击穿特性。
22)气体中带电质子的消失有______、复合、附着效应等几种形式 23)对支持绝缘子，加均压环能提高闪络电压的原因是____________。
24)沿面放电就是沿着______表面气体中发生的放电。
南昌大学继电保护第八章电网高频保护
(2)按通道工作频率分为电力载波通道的高频保护； 微波保护 (3)按高频信号作用分为闭锁信号、允许信号及 跳闸信号： （4)按高频通道工作方式可分为线路正常运行时 长期发信工作方式及只有在线路故障时才启动发 信的故障启动发信方式。 (5)按对高频信号的调制方式可分为幅度调制和 频率调制。 (6)按两端高频信号的频率的异同可分力单频制 和双频制。
三、高频保护的构成
高频保护由继电部分和通信部分构成。继电部 分，对反应工频电气量的高频保护是在原有保护 原理上发展起来的，所以保护原理与原有保护原 则相似．而对于不反应工频电气量的高频保护来 说，则继电部分根据新原理构成。 通信部分出收发信机和通道组成。构
成高频保护的方电气量的高频保护为例，说
明继电部分和通信部分的工作情况。继电 部分根据被反应的工频电气量性质的高频
信号(它通过通道,从线路一端传送到另一端,对端 收信机收到高频信号后，将该高频信号还原成继 电部分所需的工频信号通过继电部分进行比较)， 决定保护装置是否动作.这高频信号也称为载波信 号，这种通信方式也称为载波通信，其通道也称 为载波通道。
(gp正常无高颇信号方式)；(c)“穗领”方式
所谓“短时发信”方式是指在正常运行情况 下，收、发信机一直处于不工作状态，高频通道 中没有高频信号通过。只有在系统中发生故障时， 发信机才由起动元件起动，高频通道中才有高频 信号通过。故障切除后，发信机经一定延时后自 动停止发信，通道中的高频信号也随之中断。因 此，又称为正常无高频信号方式，如图7—2(b) 所示。“短时发信”方式的优点是，可以减少对 相邻通道中信号的干扰和延长收、发信机的寿命， 但要求保护中应有快速动作的起倍元件。为了对 通道和收、发信机进行完好性的检查，要有人工 起信措施。目前我国生产的高频保护多采用“短
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第一节 变压器的故障类型、异常运行状态和 保护方式
三、保护装置的配置 （一）主保护 1.瓦斯保护 2.差动保护和电流速断保护 3.差动电流速断保护 4.负序功率方向保护 （二）后备保护 1.相间后备保护：本身的近后备，相邻的远后备 2.接地后备保护：本身的近后备，相邻的远后备 （三）异常运行保护 1.过负荷保护 2.过励磁保护 3.油温高保护
第二节 变压器的气体保护
• 瓦斯继电器结构 • 原理 • 正常运行时，继电器 及开口杯内均充满油， 触点断开，继电器不 动作；当变压器内部 发生故障或油面降低 时，触点闭合，发出 轻瓦斯信号或发出跳 闸命令。
第二节 变压器的气体保护
3.原理接线
第三节 变压器的纵差动保护
一、基本原理与接线 1.原理 • 是通过比较变压器各 侧电流的大小及相位 构成的保护。 • 2.接线
第四节 变压器的电流速断保护
• 保护动作电流整定 （1）躲过低压侧母线故 障时流过的最大短路 电流 （2）躲过空载合闸时的 励磁涌流 • 以上两者中取大值。 • 灵敏度校验 • 低压母线最小两相短 路电流与定值比值不 小于2即可。 • 对于小容量变压器， 装设电流速断保护作 为主保护
第五节 后备保护和过负荷保护
第三节 变压器的纵差动保护
三、变压器的差动保护方式 （一）差动电流速断保护 （二）带加强型速饱和变流器的差动继电器 构成的差动保护 1.速饱和变流器的工作原理 2.带加强型速饱和变流器的继电器 （三）比率制动型差动继电器构成的保护 1.BCH－1继电器保护 2.整流型比率制动继电器保护
第三节 变压器的纵差动保护
一、过电流保护 • 动作电流按躲过最大负荷电流整定，但要考虑 （1）并列运行的变压器，切除一台后的过负荷 （2）降压变压器，考虑电动机的自启动
第五节 后备保护和过负荷保护
二、低电压启动的过电流保护 • 在过电流保护中加装低电压闭锁元件用于判断过 电流是短路还是过负荷引起。按躲过额定电流整 定。
第五节 后备保护和过负荷保护
第八章 电力变压器保护
马全福
第一节 变压器的故障类型、异常运 行状态和保护方式
一、故障类型 1.油箱内部：绕组相间短路、匝间短路、单 相接地短路。 2.油箱外部：绝缘套管闪络和爆炸、引线相 间短路、引线接地短路。 二、异常运行状态 • 外部短路引起的过电流、过负荷、油面降 低、温度升高、过电压、过励磁。
第三节 变压器的纵差动保护
2.励磁涌流的特点 （1）初始值很大，可达额定电流的6～8倍 （2）含有大量的非周期分量 （3）含有大量的高次谐波，以2次为主 （4）波形之间出现间断，在一个周期中间断角为θd 3.躲过励磁涌流影响的措施 （1）采用带速饱和变流器的差动继电器 （2）采用2次谐波制动原理 （3）利用鉴别波形间断角的大小或比较励磁涌流与 短路电流的变化率原理 （4）利用波形对称原理 （5）采用差动电流速断保护
第三节 变压器的纵差动保护
二、产生不平衡电流的 原因 （一）两侧绕组连接方 式不同 • 由于变压器绕组的星 形接线和三角形接线 的相、线电流相位不 同，及三角形接线电 流相位超前星形接线 300。出现不平衡电流
第三节 变压器的纵差动保护
• 相位补偿的方法
第三节 变压器的纵差动保护
（二）变压器的励磁涌流 • 当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时， 出现的励磁电流数值很大，可能达到额定电流的 6～8倍，称之为励磁涌流。 1.励磁涌流产生的原因 • 当变压器空载合闸瞬间u＝0，铁芯中的磁通为－ Φm，由于磁通不能突变，故出现幅值为＋ Φm的 暂态磁通，铁芯中的总磁通为暂态与稳态磁通之 和，此值使铁芯严重饱和，励磁电流达到最大值。
第二节 变压器的气体保护
1.什么是气体保护？ • 当变压器内部故障时，短路电流和故障点 存在的高温电弧使变压器油和绝缘材料分 解，产生大量气体，利用这些气体及其形 成油流速度实现的保护，称为气体保护。 • 也称为瓦斯保护，分为轻瓦斯和重瓦斯。 2.瓦斯继电器 • 瓦斯继电器安装在变压器油箱与油枕的连 接导管上，继电器上的箭头指向油枕。
第三节 变压器的纵差动保护
（三）电流互感器的计算变比与实际变比不同 （1）利用自耦变流器 （2）利用速饱和变流器的平衡线圈 （3）调节电抗变换器线圈抽头和铁芯气隙 （四）两侧电流互感器励磁特性不同 • 在整定计算时引入接线系数，同型取0.5，不同型 取1 （五）运行中调压分接头改变 • 在计算定值时考虑
三、复合电压启动的过电流保护 • 在过电流保护中加入复合电压元件用于提高保护 动作的灵敏度。
第五节 后备保护和过负荷保护
四、负序电流保护 • 通过反应变压器不对称故障时出现的负序分量构 成。
第五节 后备保护和过负荷保护
五、低阻抗保护 • 在过电流保护灵敏度不够时，采用低阻抗保护， 一般设两段，I段至受电侧母线，II段至受电侧引 出线的末端。 六、过负荷保护
（四）标积制动式差动保护 • 是比率制动式保护的一种形式，与比率制动式的 区别是：保护的制动量由两侧电流的标积决定。 • 标积制动式保护的优点：单侧电源供电时，若设 备发生故障，一侧有流为零，没有制动量，但保 护能够灵敏动作。 （五）2次谐波制动原理保护 • 利用变压器励磁涌流中含有2次谐波分量构成保护， 为了躲过外部短路的影响，保护包括2次谐波制动、 比率制动和差动速断三部分。
第六节 变压器接地保护
• 一、