浅议电力变压器的主保护及后备保护
变压器后备保护分析与动作跳闸处理原则
变压器后备保护分析与动作跳闸处理原则一、变压器后备保护的分析变压器后备保护是保护变压器免于由于内部故障或外部原因引起的过电流、欠电压、过温度等异常情况，从而保证变压器的正常运行和延长其使用寿命的重要措施。
变压器后备保护的分析主要包括对变压器运行情况的监测和故障诊断。
1.监测变压器运行情况：监测变压器的运行情况是通过对变压器的各项参数进行实时监测，包括电流、电压、温度等。
其中，电流是变压器运行的重要参数，通过检测电流的大小和变化趋势，可以判断变压器是否处于正常运行状态。
电压是供电给变压器的重要参数，通过检测电压的稳定性和输出质量，可以判断变压器是否受到过电压或欠电压的影响。
温度是变压器工作的重要参数，通过检测变压器各部位的温度变化，可以判断变压器是否处于正常工作温度范围内。
2.故障诊断：故障诊断是根据变压器的实际使用情况和各项参数的变化情况，通过分析故障原因和故障特征，确定变压器的故障类型和位置。
常见的变压器故障包括短路、接地、绕组开路、绝缘老化等。
通过对故障的分析和诊断，可以及时采取相应的措施进行处理，保证变压器的正常工作。
1.过电流保护跳闸处理原则：当变压器的电流超过额定电流的一定倍数时，应立即进行过电流保护跳闸处理。
跳闸保护的动作时间应根据变压器的额定容量和负载情况进行合理设定，不能过早跳闸，也不能过迟跳闸，以免损坏变压器和其他设备。
2.过温度保护跳闸处理原则：当变压器的温度超过设定的上限温度时，应立即进行过温度保护跳闸处理。
跳闸保护的动作时间应根据变压器的额定容量和散热条件进行合理设定，不能过早跳闸，也不能过迟跳闸，以免损坏变压器。
3.欠电压保护跳闸处理原则：当变压器的输入电压低于设定的阈值时，应立即进行欠电压保护跳闸处理。
跳闸保护的动作时间应根据变压器的额定容量和敏感度要求进行合理设定，不能过早跳闸，也不能过迟跳闸，以免对网络供电和用户用电造成不良影响。
4.短路和接地保护跳闸处理原则：当变压器发生短路或接地故障时，应立即进行短路和接地保护跳闸处理。
电力系统继电保护装置变压器保护分类以及概述
电力系统继电保护装置变压器保护分类以及概述另外还有些非电气量保护，比如轻、重瓦斯保护，压力释放保护，冷却器全停保护，油温高保护，绕组温度高保护等。
针对其中一部分做了简单的概述！纵差保护：包括纵差、高阻抗纵差、零序纵差、发电机变压器组纵差、引线差动保护。
1 变压器的差动保护、电流速断保护：保护变压器绕组或引出线各相的相间短路、大接地电流系统的接地短路以及绕组匝间短路。
6300kV A及以上并列运行的变压器，10000kV A及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300kV A及以上重要的变压器，应装设纵差保护。
其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于0.5S。
对于2000kV A以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。
纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。
2 瓦斯保护它主要保护变压器内部短路和油面降低的故障。
当油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。
带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。
变压器一般采用的保护方式二：纵联差动保护或电流速断保护反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。
保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。
轻瓦斯保护反应于气体容积，动作于信号。
重瓦斯保护反应于油流流速，动作于跳闸。
瓦斯保护可作为变压器内部故障的一种主保护，但不能作为防御各种故障的唯一保护。
3、变压器的过电流保护：保护外部相间短路，并作为瓦斯保护和差动保护(或电流速断保护)的后备保护。
包括负序过流、低压过流、复合电压过流、方向过流保护，如发电机变压器组共用，装设在发电机侧的低压过流保护按发电机保护统计。
4、接地保护：包括间隙接地保护、零序电流电压、零序电流保护。
零序电流保护：保护大接地电流系统的外部单相接地短路。
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。
变压器后备保护
变压器后备保护为防止变压器外部故障引起的过电流及作为变压器主保护的后备，变压器应装设后备保护。
保护采用带低电压或不带低电压闭锁的过电流保护。
如果灵敏度不够，可采用带复合电压闭锁的过电流保护。
(1)对于单侧电源的变压器。
后备保护装设于电源侧，作为差动保护、瓦斯保护的后备或相邻元件的后备。
(2)对于多侧电源的变压器，变压器各侧均应装设后备保护。
其为：作为变压器差动保护的后备，要求它动作后启动总出口继电器。
各电压侧母线和线路的后备保护，要求它动作后跳开本侧的断路器。
作为变压器断路器与其电流互感器之间死区故障的后备保护。
8.1.5 变压器过负荷保护由于变压器的过负荷一般是三相对称的，因此，过负荷保护只需接入一项电流，各侧的过负荷保护均经过同一时间继电器延时发出信号。
保护的安装地点应能够反应变压器所有绕组的过负荷情况，对于双绕组升压变压器，过负荷保护通常装设在低压侧。
对于双绕组降压变压器，过负荷保护装设在高压侧。
8.2 母线保护发电厂和变电所的母线是电力系统的一个重要组成元件,当母线发生故障时将使连接在故障母线的所有元件在修复故障期间,或转换到另一组无故障的母线上运行以免被迫停电.此外,在电力系统中枢变电所的母线上故障时,还可能引起系统稳定的破坏,造成严重后果。
按照有关规定,对于一般线路,不采用专门的母线保护,而利用供电元件的保护装置就可以把母线鼓掌切除.当利用供电元件的保护装置切除母线故障时,故障的切除时间一般比较长.此外,当双母线同时运行或母线为分段母线时,上述保护不能有选择的切除故障母线.因此,在下列情况下应装设专门的母线保护:(1)在110kV及以上的双母线上,为保证有选择地切除任意组母线上发生故障,而另一组无故障的母线仍能继续运行,应装设专门的母线保护。
(2)110kV及以上的单母线，重要的发电厂的35kV母线或高压侧为110kV及以上的重要降压变电所的35kV母线，按照装设全线速动保护的要求必须快速切除母线的故障时，应装设专门对母线保护。
变压器后备保护整定计算方法在电力系统中的应用
变压器后备保护整定计算方法在电力系统中的应用变压器是电力系统中不可或缺的重要设备之一，它的稳定运行对电力系统的正常运行具有至关重要的影响。
为了保证变压器的安全运行，我们需要在电力系统中使用变压器后备保护来监测和保护变压器。
而为了确保后备保护的正确设置，我们需要进行相应的整定计算。
本文将介绍变压器后备保护整定计算方法在电力系统中的应用。
一、变压器后备保护概述变压器后备保护是指在主保护无法正常工作或失灵的情况下，起到备用保护作用的保护装置。
主要用于检测和保护变压器在发生内部故障时，比如短路、过热、接地等情况。
后备保护系统通常由继电器、电流互感器、电压互感器等元件组成，通过检测电流和电压的异常情况来触发保护动作。
二、变压器后备保护整定计算方法为了确保变压器后备保护的正常运行，我们需要对其进行正确的整定计算。
整定计算的目的是根据变压器的工作特性和系统的要求，确定后备保护的动作准确性和可靠性。
下面将介绍几种常见的变压器后备保护整定计算方法。
1. 过电流保护整定计算过电流保护是变压器后备保护中最常用的保护方式之一，它通过检测变压器的电流异常来触发保护动作。
过电流保护的整定计算主要包括保护装置的额定电流设置和整定电流的确定。
根据变压器的额定容量和短路电流，请就可以计算变压器过电流保护的动作电流，从而实现保护的整定。
2. 低压保护整定计算变压器低压保护是在低电压条件下保护变压器正常运行的一种保护装置。
通过检测变压器的电压异常情况，比如欠压、失压等故障，来实现对变压器的保护。
低压保护的整定计算主要包括欠压保护和失压保护的触发电压和时间设置。
通常根据变压器的额定电压，结合系统的运行特点，确定低压保护装置的整定参数。
3. 温度保护整定计算温度保护是变压器后备保护中保护变压器过热情况的一种保护装置。
通过检测变压器的温度变化来判断是否需要触发保护动作。
温度保护的整定计算主要包括油温和绕组温度的监测和设置。
一般根据变压器的工作环境和额定温度等级，确定温度保护的整定参数。
主变后备保护原理和保护范围
5、负序电流和单相式低压过电流保护
对于大容量的发电机变压器组，由于额定电流大，电流元件往往不能满足远后备灵敏度的要求，可采用负序电流保护。负序电流元件和反应对称短路故障的单相式低压过电流保护组成。 负序电流保护灵敏度较高，且在星、三角接线的变压器另一侧发生不对称短路故障时，灵敏度不受影响，接线也较简单。
多台变压器并联运行时的接地后备保护
对于多台变压器并联运行的变电所，通常采用一部分变压器中性点接地运行，而另一部分变压器中性点不接地运行的方式。这样可以将接地故障电流水平限制在合理范围内，同时也使整个电力系统零序电流的大小和分布情况尽量不受运行方式的变化，提高系统零序电流保护的灵敏度。
如图5-23所示，T2和T3中性点接地运行，T1中性点不接地运行，K2点发生单相接地故障时，T2和T3由零序电流保护动作而被切除，T1由于无零序电流，仍将带故障运行，此时由于接地中性点失去，变成了中性点不接地系统单相接地故障的情况，将产生接近额定相电压的零序电压，危及变压器和其它电力设备的绝缘，因此需要装设中性点不接地运行方式下的接地保护将T1切除。
过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护用一个电流继电器接于一相电流，经延时动作于信号。 过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择： （1）对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。 （2）对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。 （3）对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设。 （4）对于双绕组降压变压器，装于高压侧。 （5）仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧的容量相等，只装于电源侧；若三侧的容量不等，则装于电源侧及容量较小侧。 （6）对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。
后备低阻抗保护对发电机定子绕组和变压器高、低压绕组内部短路的后备保护作用问题： 发电机三相定子绕组内部发生相间短路或匝间短路时，纵然故障点电流很大，机端三相电流有可能并不大，机端二相电压也可能并不显著降低，因此装在发电机机端的阻抗保护反应就很灵敏。 所以阻抗保护不能胜任变压器或发电机绕组内部短路的后备保护作用，只能作为发电机或变压器引线、母线和相邻线路的相间短路后备保护。
变压器后备保护原理与应用
低压过流逻辑框图
U ab ＜ Ul
U bc＜ Ul
+
t1
信号
出口 信号
变压器接地后备保护
变压器接地后备保护
变压器接地后备保护
相间故障后备保护故障时间整定
单侧电源的双绕组降压变压器 单侧电源的三绕组降压变压器，相间故障后备保
护一般在低压侧和电源侧。 高压及中压侧均有电源的三绕组降压变压器 双绕组升压变压器，相间故陈后备保护装在变压 器的低压侧 中压侧无电源的三绕组升压变压器，相间故障后 备保护装于低压侧和中压侧 三侧均有电源的三绕组升压变压器
后备低阻杭保护
后备低阻杭保护对发电机定子绕组和变压器高、
低压绕组内部短路的后备保护作用问题 发电机三相定子绕组内部发生相间短路或匝间短 路时，纵然故障点电流很大，机端三相电流有可 能并不大，机端二相电压也可能并不显著降低， 因此装在发电机机端的阻抗保护反应就很不灵敏。 教材p72 所以阻抗保护不能胜任变压器或发电机绕组内部 短路的后备保护作用，只能作为发电机或变压器 引线、母线和相邻线路的相间短路后备保护。
K 低压元件灵敏度 ： sen U K . max ＞ 1.2 U op K re
3）负序电压元件 U 2op (0.06 ~ 0.12)U N 负序电压元件灵敏度
K sen U k 2. min U 2 op
＞ 1.2
相间短路后备保护
负序电流和单相式低电压起动的过电流保护
变压器主保护与后备保护知识
变压器是连续运行的静止设备，运行比较可靠，故障机会较少。
但由于绝大部分变压器安装在户外，并且受到运行时承受负荷的影响以及电力系统短路故障的影响，在运行过程中不可避免的出现各类故障和异常情况。
1、变压器的常见故障和异常变压器的故障可分为内部故障和外部故障。
内部故障指的是箱壳内部发生的故障，有绕组的相间短路故障、一相绕组的匝间短路故障、绕组与铁芯间的短路故障、绕组的断线故障等。
外部故障指的是变压器外部引出线间的各种相间短路故障、引出线绝缘套管闪络通过箱壳发生的单相接地故障。
变压器发生故障危害很大。
特别是发生内部故障时，短路电流所产生的高温电弧不仅会烧坏变压器绕组的绝缘和铁芯，而且会使变压器油受热分解产生大量气体，引起变压器外壳变形甚至爆炸。
因此变压器故障时必须将其切除。
变压器的异常情况主要有过负荷、油面降低、外部短路引起的过电流，运行中的变压器油温过高、绕组温度过高、变压器压力过高、以及冷却系统故障等。
当变压器处于异常运行状态时，应给出告警信号。
2、变压器保护的配置短路故障的主保护：主要有纵差保护、重瓦斯保护等。
短路故障的后备保护：主要有复合电压闭锁过流保护、零序（方向）过流保护、低阻抗保护等。
异常运行保护：主要有过负荷保护、过励磁保护、轻瓦斯保护、中性点间隙保护、温度油位及冷却系统故障保护等。
3、非电量保护利用变压器的油、气、温度等非电气量构成的变压器保护称为非电量保护。
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。
非电量保护根据现场需要动作于跳闸或发信。
（1）瓦斯保护当变压器内部发生故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器内部会产生大量气体，同时变压器油流速度加快，利用气体和油流来实现的保护称为瓦斯保护。
轻瓦斯保护：当变压器内部发生轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起部分油膨胀，油内气体形成气泡进入气体继电器，轻瓦斯保护动作，发出轻瓦斯信号。
重瓦斯保护：当变压器油箱内发生严重故障时，故障电流较大，电弧使变压器油大量分解，产生大量气体和油流，冲击档板使重瓦斯继保护动作，发出重瓦斯信号并出口跳闸，切除变压器。