1《变压器保护原理与配置》
变压器保护原理与配置
变压器保护原理与配置变压器是电力系统中重要的电力设备之一，其主要功能是将一个电压等级的电能转换为另一个电压等级的电能，并在输电中进行电能传输和分配。
为保障变压器的正常运行，必须对其进行保护。
以下是变压器保护原理与配置的介绍。
一、变压器保护原理1. 过载保护当变压器负载电流超过额定电流时，将引起变压器温升过高，甚至可能导致短路，从而损坏变压器。
因此，需要对变压器进行过载保护。
过载保护装置通常采用电流互感器检测变压器负载电流，并通过保护继电器等装置实现过载保护。
2. 短路保护当变压器发生短路故障时，电流会急剧升高，引起变压器内部温度瞬间升高，将损坏变压器绕组和绝缘。
因此，需要对变压器进行短路保护。
短路保护装置通常采用电流互感器检测变压器电流，并通过保护继电器等装置实现短路保护。
3. 地闸保护当变压器出现地闸故障时，会导致变压器绕组和绝缘被损坏，从而影响变压器正常运行。
因此，需要进行地闸保护。
地闸保护装置通常采用变压器的中性点作为检测点，并通过保护继电器等装置实现地闸保护。
4. 过压保护当变压器输入电压超过额定电压时，会导致变压器绕组和绝缘的击穿，损坏变压器正常运行。
因此，需要进行过压保护。
过压保护装置通常采用电压互感器检测输入电压，并通过保护继电器等装置实现过压保护。
5. 欠压保护当变压器输入电压低于额定电压时，会导致变压器负载电流急剧升高，造成变压器绕组温度异常升高，从而损坏变压器。
因此，需要进行欠压保护。
欠压保护装置通常采用电压互感器检测输入电压，并通过保护继电器等装置实现欠压保护。
二、变压器保护配置变压器保护装置应按照变压器及其用途来确定配置方案。
变压器通常采用机械继电器、数字化继电器、微处理器等不同类型的保护装置。
1. 机械继电器保护机械继电器保护装置是一种传统的设备保护方案，通常用于小型变压器的保护。
它具有工作可靠、升级容易、操作简单等优点，但不支持远程通信，难以实现自动化和故障诊断。
2. 数字化继电器保护数字化继电器保护装置是一种新型设备保护方案，通常用于大型变压器的保护。
变压器保护原理及技术分析
变压器保护原理及技术分析变压器是电力系统中一个重要的电气设备，它将输电线路上高电压的电能转换为用户需要的低电压，起着电能传输和电能转换的作用。
变压器的保护是确保变压器安全运行的重要措施，保护原理及技术分析如下。
变压器的保护原理是在变压器的正常运行范围内，当发生故障或异常时，及时采取措施，使故障得到限制，避免故障扩大，同时保护设备和系统的稳定运行。
1.过载保护：变压器在长期工作中，可能会由于电流超载而造成温度升高，进而引发短路和绕组烧坏等故障。
为了保护变压器不发生过载故障，通常采用过载保护装置。
过载保护装置可以根据变压器的负载电流实时监测和判断是否超过额定电流标准，一旦超过则对变压器进行保护动作。
2.短路保护：变压器短路故障是变压器中最常见的故障之一，它往往会造成变压器严重损坏。
短路保护的主要目的是快速地切除短路故障，并保护变压器不受到损害。
短路保护装置一般采用差动保护，即通过对变压器的输入和输出电流进行差动计算，当计算值超过设定阈值时，短路保护装置进行保护动作。
3.过压保护：当系统发生过电压时，变压器会受到电压冲击，绝缘可能会受到破坏。
因此，过压保护装置是变压器保护中不可缺少的一环。
过压保护装置可以监测和检测系统电压是否超过额定值，一旦超过，则迅速切断变压器的电源，保护变压器免受到过电压的损害。
4.欠压保护：欠压保护主要是为了保护变压器，在电网电压过程中发生欠压情况，不致导致变压器正常电力传输和电能转换。
欠压保护装置一般设置在变压器的低压侧，当欠压发生时，保护装置会迅速切断变压器的电源，防止欠压引起的变压器故障。
5.温度保护：变压器在运行过程中，过高的温度会导致绝缘老化和设备损坏，因此需要进行温度保护。
温度保护装置通常采用温度传感器实时监测变压器的温度，一旦温度超过设定阈值，保护装置会对变压器进行保护动作，如切断电源或发出警报信号。
6.油压保护：变压器油压保护主要是防止变压器油泄漏或油泄放大，导致变压器损坏。
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
变压器保护原理
变压器保护原理差动保护：差动保护的动作量为差动电流，差动电流为变压器各侧电流相量和，变压器区内故障时，差动电流为流入故障点的电流，当差动电流大于保护的动作电流时，差动保护动作。
在变压器正常运行和外部故障时，变压器各侧流入和流出的一次电流之和为零，保护不会动作。
但变压器差动保护在实际正常运行和外部短路时，由于变压器各侧电流幅值和相位不同，以及励磁电流的存在，使得差动回路中稳态、暂态不平衡电流显著增加，从而造成影响差动保护动作行为的特殊问题。
2I 1I瓦斯保护变压器内部故障，包括轻微的匝间短路等，可能故障电流比较小，反应电气量的保护灵敏度不满足要求。
电力变压器通常利用变压器油作为绝缘和冷却介质。
当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，绝缘油和其它绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体，气体的多少与流速，与故障严重程度有关，利用气体动作的保护装置为瓦斯保护。
瓦斯继电器安装在变压器本体油箱与油枕之间的连接管道中。
瓦斯保护包括二种保护，一个是反应变压器内部不正常情况或轻微故障时气体容积大小的轻瓦斯保护，动作于信号，另一个是反应变压器严重故障时油流速度的重瓦斯保护，动作于跳开故障变压器。
瓦斯保护能反应绕组轻微匝间短路、铁芯局部烧损、绕组内部断线、绝缘逐渐劣化、油面下降等故障，但对变压器外部套管及引线故障不能反应，对绝缘突发性击穿的反应不如差动保护快，因此瓦斯保护作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合，相互补充，共同构成快速灵敏的变压器保护主保护。
复合电压过电流：复合电压过电流保护是由一个负序电压继电器和一个接在相同电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。
该保护较低电压闭锁过电流保护有下列优点：（1）在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高的灵敏度。
（2）在变压器发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关。
变压器继电保护配置与动作原理
变压器继电保护配置与动作原理变压器是电力系统中常用的电气设备，为了保护变压器在运行过程中不受损害，需要配置相应的继电保护装置。
变压器继电保护的配置和动作原理是指根据变压器的运行特性和故障情况，选用合适的继电保护装置，并通过电气信号实现对变压器进行保护和控制的原理。
变压器的继电保护主要包括保护装置的选择、配置和设置，以及保护装置在发生故障时的动作原理。
首先，对于变压器的温度保护，通常采用温度继电器和热敏电阻来实现。
温度继电器用于监测变压器的温度，并在温度超过设定值时发出信号，触发变压器的停运。
热敏电阻则用于监测变压器的温度，并将监测到的温度值传输给主控台，方便操作人员进行远程监控和控制。
其次，对于变压器的短路保护，通常采用差动保护装置。
差动保护装置用来监测变压器输入和输出的电流差异，在正常运行情况下，输入和输出电流应该相等，如果电流差异超过设定值，就说明发生了短路故障，差动保护装置会发出信号，触发变压器的断路器进行断开操作，以保护变压器免受损害。
此外，还可配置过电压保护装置和欠电压保护装置，用来对变压器在输入和输出两端可能发生的过电压和欠电压进行监测和保护。
过电压保护装置通常采用电压继电器或电压传感器来监测电压波形，如果电压超过设定值，过电压保护装置会触发相应的动作信号；欠电压保护装置则根据设定的欠电压值，当电压低于设定值时，会触发欠电压保护装置的动作。
对于变压器的过载保护，可采用电流继电器或电流互感器来监测变压器的输入和输出电流情况。
当电流超过变压器额定容量时，电流继电器会发出信号，触发断路器进行断开操作，从而保护变压器免受过载损害。
在变压器继电保护装置的动作原理方面，主要是通过继电器或传感器等装置监测变压器内部的电气信号，并根据预设的逻辑关系进行判断和动作。
当变压器发生故障，如短路、过电压、过载等，继电保护装置会根据设定的条件和阈值判断故障类型，并发出相应的信号，触发断路器或其他保护装置进行断开操作，以保护变压器不受进一步损害。
变压器的保护配置
变压器的保护配置 Revised by Jack on December 14,2020电力变压器的保护配置随着企业的快速发展，供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全运行更是必不可少的条件。
而合理可靠的保护配置是变压器安全运行的必备条件。
现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少，但在实际运行中，仍有可能发生备种类型的故障和异常运行情况，这会对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。
为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。
第一章电力变压器的故障及不正常工作状态（一）变压器的故障变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。
油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。
油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。
油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。
因此，当变压器发生各种故障时，保护装置应能尽快的将变压器切除。
实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式，而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。
（二）变压器的不正常运行状态变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路和过负荷引起的过电流；中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。
这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。
大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。
变压器处于不正常运行状态时，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。
第二章变压器的保护配置电力变压器油箱内故障时，除了变压器各侧电流、电压变化外，油箱内的油、气、温度等非电量也会发生变化。
电力变压器继电保护配置
电力变压器继电保护配置摘要：本文从差动保护、瓦斯保护、过电流保护、过负荷保护等方面介绍了变压器各种保护配置的原理及作用，最后针对具体变电站给出了变压器保护配置举例。
关键词：电力变压器；保护配置电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，同时也是非常贵重的元件，发生故障时将对供电可靠性及系统的正常运行带来严重后果，同时也会造成严重的经济损失。
因此，变压器具有合理的保护配置对变压器保护具有了非常重要的意义。
一、变压器保护的基本原理和作用（一）变压器的主保护变压器的主保护包括差动保护、瓦斯保护。
主保护是为满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择的切除被保护设备和线路故障的保护。
1、差动保护（1）差动保护原理变压器差动保护是按照循环电流原理构成的,主要是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。
（2）差动保护特点从保护范围上来说，可以保护三侧开关CT（包括CT）至主变部分，可以反应保护范围内的接地、相间、匝间故障。
从动作特性上看，瞬时跳三侧开关 (0秒动作)。
2、瓦斯保护（1）瓦斯保护可以反应主变内部各种故障（包括接头过热、局部放电、铁芯故障等）的非电量主保护。
轻瓦斯保护动作于发信号，重瓦斯保护动作瞬时跳开各侧开关。
（2）瓦斯保护原理当变压器发生内部故障时产生大量的气体将聚集在瓦斯继电器的上部，使油下降，当油面降低到一定程度时，上浮筒下沉使水银接点接通，发轻瓦斯动作信号。
如果是严重的故障时，油箱内的压力增大使油流冲击挡板，挡板克服弹簧阻力，带动磁铁向干簧触点方向移动使水银接点闭合接通跳闸回路。
（3）瓦斯保护的特点瓦斯保护的范围是油箱内部的相间短路故障，绕组匝间、层间短期故障，绕组与铁芯与外壳间的短路故障，铁芯故障，油面下降或漏油和分接头接触不良等故障。
（二）变压器的后备保护后备保护是指当主保护或开关拒动时，用来切除故障的保护。
后备保护分为远后备和近后备两种。
远后备保护是指当主保护或开关拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。
变压器保护原理及试验方法最终版
2.2 后备保护的原理
2.2.1 过流保护 过流保护用于降压变压器，动作电流Idz的整定应考虑
躲过切除外部短路后电机自启动和变压器可能出现的最大负
荷电流，动作方程：I＞Idz 且t ＞Tdz。即短路电流I大于
动作电流定值Idz，持续时间t大于动作时间定值Tdz。一个 装置中可以设置多段过流保护，每段的Idz和Tdz各不相同， Idz越大 Tdz越小。
据，动作方程：I2＞K2xbI1。
K2xb为二次谐波制动系数整定值，推荐为0.15。 满足动作方程就闭锁差动保护，否则开放差动保护。
原理二：波形判别原理。
基波的波形是正弦波，完整对称。励磁涌流存在大量谐 波分量，波形是间断不对称的。保护装置利于三相差动电流 的波形判别作为励磁涌流的识别判据，判断波形是对称完整 的就开放差动保护，否则就闭锁差动保护。
2.2.6 零序过压保护
对全绝缘的变压器，中性点直接接地时采用零序过流保 护，而在中性点不接地时采用零序过压保护。
有些变压器在中性点装设放电间隙作为过电压保护，这 种变压器保护的零序过流保护和零序过压保护就变为间隙零 序过流保护和间隙零序过压保护，在间隙击穿过程中，间隙 零序过压和零序过流交替出现，有的厂家的装置一旦零序过 压或零序过流元件动作后，两个保护就相互展宽，使保护可 靠动作。
在实际的变压器差动保护装置中，其比率制动特性如图 4所示，图4中平行于横坐标的AB段称为无制动段，它是由启 动电流和最小制动电流构成的，动作值不随制动电流变化而 变化。我们希望制动电流小于变压器额定电流时无制动作用， 通常选取制动电流等于被保护变压器高压侧的额定电流的二 次值。即: Izd=Ie/nLH
2.2.7 失灵保护 220kV以上的断路器发生拒动时，会危及整个
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继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）
4.1.1 电力系统中的电力设备和线路，应装 设短路故障和异常运行的保护装置。电力设 备和线路短路故障应有主保护和后备保护， 必要时可增设辅助保护。
4.1.1.1 主保护 主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能
以最快速度有选择地切除被保护设备和线路 故障的保护。
核电厂
水电厂
火电厂
变电站
电气铁路
500kV 500
输电线路
风电
枢纽变电所
地区变电所 110k11V0
配电线路
居民
10kV
配电变电所
工厂
居民区
~ 发电机
升压变
隔离开关 断路器
220kV母线 高压输电线路
发电厂一次设备简图
系统介绍
配电线路 10kV母线 #1变压器
220kV变电站一次设备简图
电流互感器 #1变高压侧开关
继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）
4.1.1.2 后备保护 主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保
护。后备保护可分为远后备和近后备两种。 a）远后备是当主保护或断路器拒动时，由
相邻电力设备或线路的保护实现后备。 b）近后备是当主保护拒动时，由该电力设
.
EU
. Ew
U u Eu
w
W
组别号为：Y,y0
变压器保护原理与配置
培训目标
符合《国家电网公司生产技能人员职 业能力培训规范继电保护》I级要求
一 掌握变压器纵差保护基本原理与配置
二 掌握变压器后备保护基本原理与配置
变压器保护
主目录
概述
差动保护
后备保护
非电气量 保护
原理与配置
概述
一 变压器的基本知识及接线组别 二 变压器故障及不正常运行方式 三 变压器保护配置
备或线路的另一套保护实现后备的保护；当 断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的 保护。
继电保护和安全自动装置技术规程 （GB/T 14285-2006）
4.1.1.4 异常运行保护 异常运行保护是反应被保护电力设备或线路
异常运行状态的保护。
变压器的联结组别
（一）变压器的端头标号
绕组 单相变压器 名称 首端 末端
变压器的联结组别
（三）单相变压器的极性
U1 * U1 * U1
U1
U1 * U1*
U2
U2
u1 *
u2
u2
u1
U2
*
一、二次绕组的同极
性端同标志时，一、
u1 U2
U2
u2 * u1
U2 u2
u2 u1
u2
u1
*
一、二次绕组的同极
性端异标志时，一、
二次绕组的电动势同 相位。
二次绕组的电动势反 相位。
·AUABB C
U· A U·B U·C
U·A U·B U·C
XY Z
XYZ
·AUABB C
U·A U·B U·C
X YZ
U AB U A U B
U BC U B U C
U CA U C U A
U AB U B
U BC U C
U CA U A
V
.
EU
U
. EV
. Ew
W
变压器的联结组别
对于星型连接，逆相序时，做向量 图依然按照顺时针方向画图。
WVU
V
. EV
. Ew
W
.
EU
U
变压器的联结组别
对于三角型连接U、V、W为顺向序， U V W 做向量图是按照顺时针方向画图。
V
.
.
EU
EV
U
.
W
Ew
变压器的联结组别
UVW
对于三角型连接为逆向序时，做向 量图是按照逆时针方向画图。
三相变压器
首端
末端
中性 点
高压 绕组
U1
U2 U1、V1、W1 U2、V2、W2
N
低压 绕组
u1
u2
u1、v1、w1
u2、v2、w2
n
中压 绕组
U1m
U2m
U1m、V1m、 W1m
U2m、V2m、 W2m
Nm
变压器的联结组别
（二）单相变压器的同名端（同极性端）
绕在同一个铁心柱上、交链同一个磁通 的高压与低压绕组，在任意瞬间极性相 同的端点。
U AB U A
U BC U B
U CA U C
U A U AX ,U B U BY ,U C U CZ
变压器的联结组别
4、联结组别号的判定方法
（1）时钟表示法
12 1 2
9
3
Hale Waihona Puke 8476 5
将一次侧线电势的向量作为 时钟的分针，始终指向12 （0）点；二次侧线电势的 向量作为时钟的时针，它所 指的钟点即为变压器的联结 组别号。
220kV母线
220kV母线电压互感器
变压器
绝缘套管
油浸式变压器结构
储油柜
散热器
铁芯
油箱
绕组
主变二次回路简述
220kV母线
保
交流回路 护
A
控制回路 柜 信号回路
直流回路
保
护 B
测控
计量 直流电源
柜
10kV母线
变压器保护柜（南瑞继保RCS-978）
打印机 压板
电非量电操保量作护保箱装护置装置
变压器保护柜(许继WBH-801A)
变压器的联结组别
（四）三相变压器的联结组别
1、联结组别的定义 按一、二次侧线电势的相位关系,把变压器绕组 的连接分成各种不同的组合,称为绕组的联结组。
2、联结组别的表达形式 在三相变压器中，对于一次绕组或二次绕组， 主要采用星型和三角形两种联结形式。
变压器的联结组别
3、三相电压的关系
· A UABB C
打印机 压板
电量保护装置
操作箱 非电量保护装置
500kV变压器保护柜
空气开关
端子排
电流电压回路
直流回路
电量保护/非电量保护
电量保护 由电气量反映的故障动作或发信号的保护。 保护的判据是电量：电流、电压、频率、阻
抗等。 非电量保护 由非电气量反映的故障动作或发信号的保护。
保护的判据是非电量，如瓦斯保护（通过油 速整定）、温度保护（通过温度高低）、压力 保护等。
钟表上时间的确定是由分 针和时针在顺时针方向的 夹角确定的。
变压器的联结组别
（2）判定的步骤
①绕组的连接形式
U VW
各相绕组末端连接在一起，首端 引出为星型连接。
U VW
各相绕组首、末端依次连接在一 起形成回路，首端引出为三角形 连接。
变压器的联结组别
②相序的判定
U VW
对于星型连接U、V、W为顺向序， 做向量图是按照顺时针方向画图。
V
.
.
EV
EW
U
.
W
EU
变压器的联结组别
③同名端的判断
同名端是指一、二次侧绕组相电动势间的极
性关系，用“.”标记。极性相同时为同名端，
U 对应相电势同向。
反之为非同名端，
.
对应相电势反向。
EU .
Eu
u
.
EU
.
Eu
变压器的联结组别
④作向量图判定组别号
U VW u vw
V
.
EUV v
. EV
.
Euv .