【管理资料】特高压交流变压器结构与保护配置汇编
特高压变压器保护讲课内容
3 14890 1569.1
1075.0 107374 217.6 2.2 70.5
4 7535 1608.8
1088.3 108668 111.6 1.1 36.1
5
0
1649.5 551 1101.9 110028
0
0
0
6 7728 1691.3
1115.9 111458 117.3 1.2 38
3472.8
287750
3475
特高压变压器差动保护平衡
• 因为两家主变压器的额定容量、额定电压 及调压范围与档位是相同的，所以上述表 格中的微小差异应该来自于对sqrt(3)的取舍 的误差导致的 。
特高压变压器差动保护平衡
• 以0档位的额定电流3299.1A为基准： • 当调节到5%档位时，额定电流为3142.0，
250
300
350
400
采 样 点 数 /每 周 波 24点
电压波形
电 压 /V
电 压 /V
100 0
-100 0
100 0
-100 0
0.2
0 -0.2
0
50
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采 样 点 数 /每 周 波 24点
特高压变压器的特殊结构
采用特殊结构的优点
• 便于运输 。 • 为了保证主变运行的可靠性和维护的方便，
当调压部分出问题时，可与主变主体部分 解开，不影响主变的运行。
特高压交流变压器结构与保护配置
单相变压器理想化空投等值电路
励磁涌流的产生
电网电压与变压器铁芯磁通建立直接的关系为：
u U m c o s (t ) d /d t 1
由式1所示的微分方程可以得到空载合闸时的铁芯 磁通：
m c o s( t ) m c o s() r 2
稳 态 分 量 暂 态 分 量
单相变压器理想化空投等值电路
流入差动继电器的不平衡电流与变压器高、低压侧电流互感器的励磁电流相关，电流互 感器励磁涌流直接流入差动保护装置，引起保护误动作。 〔3〕变压器励磁涌流产生的不平衡电流
任何一个变压器都可以等效为一个由ｎ条电路加１条磁路的等值电路，励磁回路相当于
变压器内部故障的故障支路，当变压器产生励磁涌流时，该电流将全部流入差动继电器， 形成不平衡电流。由于励磁涌流很大，假如单独依靠调整差动保护动作定值，会使得差动 保护在变压器内部故障时灵敏度降低，甚至引起差动保护误动作。 〔4〕变压器调压时产生的不平衡电流
2、减小不平衡电流影响的主要措施 为了减小电流互感器计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流， 传统方法是通过平衡线圈消除，而微机保护可以通过软件实现电流幅值 的准确平衡调整； 在我国智能电网快速开展的今天，可以采用电子式光电互感器来消除 由于ＣＴ传变误差引起的不平衡电流； 对于变压器励磁涌流产生的不平电流，可以通过通过多种方法实现励 磁涌流的抑制或者识别，保证差动保护不会因为涌流而发生误动作； 对于变压器调压引起的不平衡电流，目前在工程实际中主要在档位改 变时，投退不同的定值单的方法来躲过不平衡电流，但是这种保护定值 的不断切换，为现场实际工作带来了诸多的不便，有必要引入新方法， 科学合理地补偿不平衡电流。
简述电力变压器保护配置
电力变压器保护配置1. 介绍电力变压器是电力系统中非常重要的设备，用来变换电压级别以便传输电能。
为了保证变压器的正常运行，必须配置适当的保护装置来提供对各种故障和异常情况的保护。
本文将介绍电力变压器保护装置的配置方法和相关技术。
2. 保护装置的种类电力变压器保护装置主要包括电流保护、电压保护、温度保护、油位保护等。
下面将分别介绍各种保护装置的配置方法和工作原理。
2.1 电流保护电流保护用于检测电流异常情况，例如短路故障或过载情况。
常用的电流保护装置有电流互感器和电流继电器。
配置电流保护时，需要根据变压器的额定电流和工作条件选择合适大小的电流互感器，并设置适当的电流保护参数。
2.2 电压保护电压保护主要用于检测电压异常情况，例如电压偏低或电压偏高。
常用的电压保护装置有电压互感器和电压继电器。
配置电压保护时，需要考虑变压器的额定电压和运行条件，并设置适当的电压保护参数。
2.3 温度保护温度保护用于检测变压器的温度异常情况，例如过热和过冷。
常用的温度保护装置有温度传感器和温度继电器。
配置温度保护时，需要根据变压器的额定温度和工作条件选择合适的温度传感器，并设置适当的温度保护参数。
2.4 油位保护油位保护用于检测变压器的油位异常情况，例如油位过高或油位过低。
常用的油位保护装置有油位传感器和油位继电器。
配置油位保护时，需要根据变压器的油位范围选择合适的油位传感器，并设置适当的油位保护参数。
3. 保护参数的设置为了确保变压器保护装置能够对各种故障和异常情况做出准确的判断和响应，需要设置适当的保护参数。
以下是常用的保护参数和设置方法：3.1 电流保护参数的设置•过流保护参数：根据变压器的额定电流和工作条件，设置过流保护的动作电流和延时时间。
•短路保护参数：根据变压器的额定电流和短路电流特性，设置短路保护的动作电流和延时时间。
3.2 电压保护参数的设置•低压保护参数：根据变压器的额定电压和工作条件，设置低压保护的动作电压和延时时间。
变压器保护配置及整定说明
八、阻抗保护的原理 九、过励磁保护
电力变压器介绍（一）
一、变压器的种类
油浸式变压器、干式变压器、整流变压器、自耦变压器、隔离变压器、 特种变压器、控制变压器、电炉变压器等等。
二、变压器不正常工作状态
由于外部短路或过负荷引起的过电流、油箱漏油造成油面降低、变压 器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。
变压器保护的电流平衡整定
3、平衡系数的计算 设变压器三侧的平衡系数分别为Kh、Km和Kl，则： （a）降压变压器：选取高压侧（主电源侧）为基本侧，平衡系数为
（b）升压变压器：选取低压侧（主电源侧）为基本侧，平衡系数为
变压器保护的电流平衡整定
4、保护内部计算用变压器各侧额定二次电流 经平衡折算后，保护内部计算用变压器各侧二次电流分别为 : 保护内部计算用各侧额定二次电流分别为： 对降压变压器：
变压器的后备保护
二、变压器的过负荷保护 过负荷保护一般取三相电流，该保护在变压器保护中有三个作用： （1）用于发变压器过负荷告警信号； （2）用于启动变压器风扇冷却设备； （3）对于有载调压变压器则还要作用于闭锁有载调压 。
过负荷保护的逻辑图：
变压器的后备保护
二、变压器的零序保护 主变零序保护适用于110kV及以上电压等级的变压器。由主变零序电流、零序电压、间隙零 序电流元件构成，根据不同的主变接地方式分别设置如下三种保护形式：中性点直接接地保护 方式、中性点不直接接地保护方式、中性点经间隙接地的保护方式。 （1）中性点直接接地保护方式 变压器中性点直接接地的零序保护方式一般是由两段式的零序电流构成，可选择经或者不经 零序电压闭所。两段的时限可分别设置，一般I段时限跳母联断路器或者跳三绕组变压器中压侧 有电源线路；II段跳本侧或者全部跳开断路器。需要注意的是，目前微机保护均不采用零序过 流时跳另一台不接地变压器的方式，以避免两台主变的后备保护相互联系造成的接地混乱，也 可以避免变压器中性点切换时因未切换保护压板引起的误动现象。 （2）中性点不直接接地保护方式 在发电厂或变电所有两台及以上变压器并列运行时，为限制接地故障时的零序电流，通常只 有一部分变压器的中性点接地，另一部分变压器的中性点不接地。变压器中性点不接地的运行 方式有时根据需要也可以切换为中性点接地的运行方式。此类变压器需装设零序无流闭锁零序 过电压保护。中性点不接地运行时，不会出现I0，不闭锁零序过压保护。当中性点改接地运行 时，发生接地故障时出现I0，即闭锁零序过压保护。
变压器保护配置及运行规定详细讲解(变压器保护的基本要求,变压器保护配置,运行规定)
极性接错时：
外部短路 误动
(二) 变压器保护配置
CJ
(二) 变压器保护配置
不平衡电流的概念：
正常运行或外部短路时，
I/2
CJ
IJ = I/2 – I//2 = Ibp
不平衡电流过大的影响：
降低保护的灵敏度，或使
保护误动。
I//2
➢ 消除方法：
(二)
变压器保护配置
CJ
利用励磁涌流中的 非周期是分根量据助鉴磁别使波形间断 L J 根铁据心二饱角次和原谐，理波自构制动成动增的原。理它构利 采用具成有大速的差。动用它保励利护磁用的涌励动流磁作的涌波流形中有 饱差和动铁继含心电电的器有流大，较量以大二躲的次开间谐励断波磁角分，量而作短 为涌制流动的路量影电这响流一。的点波进形行是工连作续 利用的二次谐波这制一动 点进行工作的
检查的设备有变压器本体、
220kV母线
三侧的避雷器、
电压互感器、
各设备的接线端头、
出线瓷套管等。
110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
主变差动保护范围示意图(取套管CT)
第二种情况： 检查的设备有变压器本体、 中低压侧的避雷器、 中低压侧设备的接线端头、 出线瓷套管
220kV母线 110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
主变差动保护范围 (取旁路开关CT)
第三种情况：
检查的设备有变压器本22体0kV母、线
三侧的避雷器、 各设备的接线端头、
220kV旁母线
出线瓷套管
检查旁路母线及旁路刀闸 不检查主变3刀闸
110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
变压器的主保护 分侧差动保护
高压变压器内部结构
高压变压器内部结构
高压变压器的内部结构主要由铁芯、初级绕线组以及次级绕线组组成。
其详细介绍如下：- 铁芯：既是变压器的磁路，又是变压器的机械骨架，一般由0.22-0.5mm厚的硅钢片叠装而成。
叠装前需在硅钢片两面涂上绝缘漆，以起到绝缘效果。
- 绕组：是变压器的电路部分，一般由绝缘铜线或铝线绕制而成。
根据高、低压绕组排列方式的不同，变压器的绕组可分为同心式和交叠式两类。
- 绝缘套管：高、低压绕组引出线从油箱内部引出油箱外时必须经过绝缘套管，使引线与油箱外壳绝缘，同时起到固定引线的作用。
- 油箱及变压器油：将铁芯和绕组的整体称为器身，器身安装在贮满变压器油的油箱中。
油箱则是整个变压器的框架，它将变压器所有的零部件组合成一个整体。
- 保护装置：包括储油柜、吸湿器、气体继电器和安全气道等，主要起到保护油箱的作用。
其中，储油柜安装在油箱顶部，体积一般为油箱体积的8%-10%；吸湿器又称为呼吸器，其作用为吸掉进入油枕的空气中的水分，保证变压器油不被受潮；气体继电器和安全气道可以在变压器内部发生故障时，起到保护油箱不致爆炸的作用。
变压器保护配置及运行规定详细讲解
变压器保护配置及运行规定详细讲解一、变压器保护配置变压器保护配置包括过电压保护、过流保护、接地保护、油温保护、气温保护、油位保护和防护性自动装置等。
1. 过电压保护：过电压是指电压短时间内远超额定值。
造成变压器过电压的原因主要有雷击、线路突然开断等。
变压器过电压保护采用过电压继电器，其作用是当电压超过额定值时，保护继电器自动进入工作状态。
2. 过流保护：过流是指电流超过额定值。
造成变压器过流的原因主要有电源电压过高、短路、缺相等。
变压器过流保护采用过流继电器，其作用是当电流超过额定值时，保护继电器自动进入工作状态。
3. 接地保护：接地是指变压器某一部分直接与大地相连。
造成变压器接地的原因主要有绝缘损坏、设备老化等。
变压器接地保护采用接地继电器，其作用是当变压器接地时，保护继电器自动进入工作状态。
4. 油温保护：变压器的油温过高会造成变压器的损伤和故障。
油温保护采用温度控制器，其作用是当油温超过额定温度时，控制器自动进行报警和保护。
5. 气温保护：变压器周围环境温度过高或过低会造成变压器的损伤和故障。
气温保护采用温度控制器，其作用是当环境温度超过额定温度时，控制器自动进行报警和保护。
6. 油位保护：变压器的油位过低会造成变压器的损伤和故障。
油位保护采用油位控制器，其作用是当油位过低时，控制器自动进行报警和保护。
7. 防护性自动装置：防护性自动装置包括绝缘监测装置、接地故障指示器、断路器操作装置、无功补偿装置等。
二、变压器运行规定1. 在运行前，应进行设备的检查和测试，并确保设备无故障和缺陷。
2. 在设备启动之前，应先确保变压器内部的油温、气温、油位均处于正常范围内。
3. 在变压器运行过程中，应定期进行检查和测试，以确保设备的安全和稳定运行。
4. 在变压器运行过程中，应注意对设备进行维护和保养，保持设备良好的状态。
5. 在设备检修、维护和保养期间，应关闭电源，避免人员和设备受到电击和损坏。
6. 在设备的运行过程中，应遵守有关规定，加强对设备的监督和管理，确保设备运行的安全和稳定。
变压器保护配置
变压器保护配置
变压器保护配置主要包括过流保护、差动保护、接地保护、过流保护及欠压保护等多重保护，以下为各个保护的配置要点。
1. 过流保护
过流保护是针对变压器发生短路事故的保护。
在发生短路事故时，电流会迅速增加，如果快速切断故障电流，可以避免损坏变压器。
过流保护包括基本过流保护和高比过流保护两种，基本过流保护一般采用时间定值方式，而高比过流保护则主要采用电流比率定值方式。
2. 差动保护
差动保护是针对变压器内部绕组之间短路的保护。
在变压器两侧各装置一个差动保护装置，当两侧电流不平衡时，将发生差动电流，差动保护可及时断开保护范围内的变压器。
差动保护主要采用数码式差动保护装置，具备检测灵敏度高、速度快、可靠性好等特点。
3. 接地保护
变压器接地保护主要是为了防止变压器一侧或两侧出现接地故障而产生的电流损伤，可避免因电压振荡或变压器内部故障造成的第一次或第二次单相接地故障。
接地保护一般采用零序电流保护，若零序电流达到设定值，保护零序导线及相关设备将立即切断故障电路，时限较短，保护性能更高。
4. 过流保护及欠压保护
过电流保护和欠压保护是保证变压器正常运行的关键保护。
过电流保护用于检测变压器运行时电流的异常变化，及时发现故障电路并作出限制保护，防止变压器过热或烧毁。
欠压保护用于检测变压器的电压是否低于设定值，如果是，则及时切断电源，保护变压器。
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分相差动保护不存在差流合成，得到的差流能够最真实的反映出励磁涌流与 故障电流的本质特征，对于该保护区内发生的轻微匝间短路有较高的灵敏度；
低压侧小区差动保护对特高压变压器低压套管引出线到低压母线间发生故障 时起到保护作用；
差动保护是变压器的主保护，特高压变压器各差动保 护 的 保 护 范 围 通 过 电 流 互 感 器 ( current transformer，CT ) 布置情况进行分析各差 动保护的功能及范围。
特高压变压器差动保护的配置
纵联差动保护的保护范围最大，理 论上可以动作于整个特高压变压器保 护区内故障，但是实际运行发现，对 于调压绕组与补偿绕组发生轻微匝间 短路时，该保护灵敏度减低甚至出现 保护拒动，因此引入保护范围较小的 其他类型差动保护；
任何一个变压器都可以等效为一个由ｎ条电路加１条磁路的等值电路，励磁回路相当于
变压器内部故障的故障支路，当变压器产生励磁涌流时，该电流将全部流入差动继电器， 形成不平衡电流。由于励磁涌流很大，如果单独依靠调整差动保护动作定值，会使得差动 保护在变压器内部故障时灵敏度降低，甚至引起差动保护误动作。 （4）变压器调压时产生的不平衡电流
单相变压器理想化空投等值电路
励磁涌流的产生
电网电压与变压器铁芯磁通建立直接的关系为：
u U m c o s (t ) d /d t 1
由式1所示的微分方程可以得到空载合闸时的铁芯 磁通：
m c o s( t ) m c o s() r 2
稳 态 分 量 暂 态 分 量
单相变压器理想化空投等值电路
，变比就是固定不变的。在现场运行实际中，变压器与电流互感器的实际变比与按照公式 计算出的变比很难吻合，所以很可能引起不平衡电流，影响差动保护动作的可靠性。 （2）ＣＴ传变误差引起的不平衡电流
流入差动继电器的不平衡电流与变压器高、低压侧电流互感器的励磁电流相关，电流互 感器励磁涌流直接流入差动保护装置，引起保护误动作。 （3）变压器励磁涌流产生的不平衡电流
通过改变变压器档位实现调压，可以实现电网无功的含理分布，而改变变压器档位的实
质就是在改变变压器的变比。当变压器变比由于调压而发生改变时，ＣＴ变比不可能再发 生变化，而差动保护定值一般会按照额定变比来整定。故调压破坏了ＣＴ与变压器的变比 平衡，必然会产生不平衡电流。
特高压变压器差动保护回路中的不平衡电流
励磁涌流的产生
建立一台单相变压器的等值电路来分析励磁涌流产生原因，以及合闸初相 角和变压器铁芯剩磁对励磁涌流的影响。
u 为时域电网电压；
R 1 为变压器原边漏电阻； L 1 为变压器原边漏电感； R m 为变压器励磁电阻； L m 为变压器励磁电感。
考虑损耗的单相变压器空投等值电路
为方便计算，做出如下假设； (1)电源采用理想电源及线路无损耗； (2)变皮器原边漏电阻与漏电感均为零； (3)忽略激磁电阻，变压器原边匝数为一匝。
汇报提纲
1. 特高压变压器的结构特点 2. 差动保护 3.励磁涌流 4过流保护 5. 其他非电气量保护
9
产生的原因及其危害
• 产生的原因：变压器励磁涌流是指变压器空载合闸时，由于变压 器铁芯的饱和而产生的暂态电流。
• 造成的危害：变压器励磁涌流会引起电力系统电压骤降、谐波污 染、和应涌流、铁磁谐振等。（因而进行抑制励磁涌流的研究， 对保障电网的安全稳定运行至关重要）
针对纵联差动保护对调压补偿变轻微匝间短路的灵敏度不足的问题，特高压 变压器配置了单独的调压补偿变差动保护。
特高压变压器差动保护回路中的不平衡电流
1、变压器不平衡电流产生原因 （1）ＣＴ计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流
变压器及电流互感器的变比是按照相关标准生产的，即变压器与电流互感器一旦出厂后
CTH1 /CTH2、 CTM1 /CTM2、 CT5
补偿变差动 CT8、CT6 保护
变压器各侧的各类 故障
高、中压侧绕组和 引线的接地和相间 故障，不保护绕组 的匝间故障
补偿变内部绕组所 有故障和引线故障
励磁涌 流闭锁 判据 是
否
是
特高压变压器CT布置图
调压变差动 CT5、CT6、CT7 保护
调压变压稳态磁通幅值
r 为变压器铁芯剩磁，其大小和方向与变压器切除时刻的电压（磁通）有关。
励磁涌流的产生
电力变压器的饱和磁通一般为 sat 1.15 1.4
，而变压器的运行电
压一般不会超过额定电压的10%， 相应的磁通 不会 s 超a t 过饱和磁通
特高压交流变压器结构与保护配 置
主体结构示意
变压器三相分体布置1000KV/500KV/110KV
变压器主体与调压补偿变分箱布置
变压器铁芯结构
变压器内部绕组
特高压单相接线图
特高压变压器高、中、低压侧绕组采用YN-yn-d11接线。主体变和调 压补偿变通过管路母线连接组合后可作为一台完整的变压器使用， 也可将主体变单独使用
2、减小不平衡电流影响的主要措施 为了减小电流互感器计算变比与实际变比不一致产生的不平衡电流， 传统方法是通过平衡线圈消除，而微机保护可以通过软件实现电流幅值 的精确平衡调整； 在我国智能电网快速发展的今天，可以采用电子式光电互感器来消除 由于ＣＴ传变误差引起的不平衡电流； 对于变压器励磁涌流产生的不平电流，可以通过通过多种方法实现励 磁涌流的抑制或者识别，保证差动保护不会因为涌流而发生误动作； 对于变压器调压引起的不平衡电流，目前在工程实际中主要在档位改 变时，投退不同的定值单的方法来躲过不平衡电流，但是这种保护定值 的不断切换，为现场实际工作带来了诸多的不便，有必要引入新方法， 科学合理地补偿不平衡电流。
汇报提纲
1. 特高压变压器的结构特点 2. 差动保护 3.励磁涌流 4. 过流保护 5. 其他非电气量保护
4
110KV 500KV
高压侧1000KV 中 压 侧
差动保护
各差动保护的功能及范围
保护名称
组成结构
作用范围
纵联差动保 护
分侧差动保 护
CTH1 /CTH2、 CTM1 /CTM2、 CTL1 /CTL2