第八章电力变压器保护
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。
电力系统发电运行与控制课程大纲
《电力系统发电、运行与控制》课程大纲一. 适用对象适用于网络教育、成人教育学生二. 课程性质《电力系统发电、运行与控制》这门课程是电气工程类专业或电气工程及其自动化专业的专业基础课程，是电气类专业本科生的核心课程之一。
本课程以110kV及以下电压等级的发电、输变电和供用电工程的设计计算为主线，将“电力系统分析”、“电力系统继电保护”、“高电压技术”、“变电站综合自动化”、“配电网自动化”、“工厂供电”、“电力电子技术”等传统专业课程中的相关内容融为一体，介绍了电力系统的组成及其相关设备，基本的电力负荷计算，电力网参数计算，短路电流计算及继电保护整定计算，电气主接线的设计，防雷与接地的设计等内容。
该课程注重理论与实践相结合，并对供配电领域的新知识和新技术进行了介绍。
前序课程：电路分析三. 教学目的学生通过对本门课程的学习，应对电力系统、电力网的组成有较深刻的了解。
应掌握电力系统中计算负荷的确定方法和短路电流的计算方法，熟悉电力系统中常用一次设备的功能、结构特点及其选择与校验方法，熟悉电力系统继电保护的相关知识，了解配电网自动化、防雷、接地与电气安全的基本知识，掌握电力工程电气设计的方法。
学生通过对本门课程的学习，能够掌握电力工程的一些基础理论知识和基本计算方法以及电力工程设计的基本方法，为今后从事供配电系统设计和电力行业相关工作打下坚实基础。
四. 教材及学时安排教材：孙丽华，电力工程基础，第二版，机械工业出版社，2009年12月学时安排：五. 教学要求（按章节详细阐述）；第一章概论教学要求：了解：电力系统、电力网的基本概念。
掌握：电力系统的组成、电力系统的电能指标、电力系统的中性点运行方式。
应用：能确定电力系统中用电设备的额定电压。
内容要点：1.1：电力系统的基本概念1.2：发电厂和变电所的类型1.3：电力系统的电压与电能质量1.4：电力系统中性点的运行方式第二章负荷计算与无功功率补偿教学要求：了解：电力负荷的分级、计算负荷的意义、负荷曲线以及与负荷曲线有关的物理量、功率损耗与电能损耗的概念、尖峰电流的概念。
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。
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
公用变压器的法律规定(3篇)
第1篇第一章总则第一条为了保障公用变压器的安全运行，维护电力用户的合法权益，促进电力事业的发展，根据《中华人民共和国电力法》、《中华人民共和国合同法》等法律法规，制定本规定。
第二条本规定所称公用变压器，是指供电企业为满足电力用户用电需求，在用户用电地点设置的变压器。
第三条供电企业应当遵守本规定，加强公用变压器的管理，确保公用变压器安全运行。
第四条电力用户应当遵守本规定，合理使用公用变压器，不得损害公用变压器的安全运行。
第五条任何单位和个人都有权对违反本规定的行为进行举报和投诉。
第二章公用变压器的安装与验收第六条公用变压器的安装应当符合国家有关标准和规范。
第七条供电企业应当根据电力用户的用电需求，合理规划公用变压器的安装位置。
第八条公用变压器的安装工程，应当由具有相应资质的单位承担。
第九条公用变压器的安装工程完成后，供电企业应当组织验收，验收合格后方可投入使用。
第十条公用变压器的验收应当包括以下内容：（一）变压器本体及其附件的安装质量；（二）接地装置的安装质量；（三）保护装置的安装质量；（四）其他需要验收的项目。
第十一条公用变压器的验收不合格的，供电企业应当责令施工单位进行整改，直至验收合格。
第三章公用变压器的运行与维护第十二条供电企业应当建立公用变压器的运行管理制度，确保公用变压器安全运行。
第十三条供电企业应当定期对公用变压器进行检查、试验，发现故障及时处理。
第十四条公用变压器的运行维护应当包括以下内容：（一）变压器本体及其附件的检查、试验；（二）接地装置的检查、试验；（三）保护装置的检查、试验；（四）其他运行维护项目。
第十五条供电企业应当建立健全公用变压器的运行记录，包括运行数据、检查结果、故障处理等信息。
第十六条供电企业应当对公用变压器进行定期维护，包括以下内容：（一）清洁变压器本体及其附件；（二）检查接地装置；（三）检查保护装置；（四）其他维护项目。
第十七条供电企业应当根据公用变压器的运行情况，及时更换老化、损坏的设备。
第08章 电力系统中性点接地方式
第八章电力系统中性点接地方式8-1 概述电力系统三相交流发电机、变压器接成星形绕组的公共点，称为电力系统中性点。
电力系统中性点与大地间的电气连接方式，称为电力系统中性点接地方式。
我国电力系统广泛采用的中性点接地方式主要有三种，即：不接地，经消弧线圈接地和直接接地。
根据主要运行特征，可将电力系统按中性点接地方式归纳为两大类：（1）非有效接地系统或小接地电流系统。
含中性点不接地、经消弧线圈接地及经高阻抗接地的系统。
通常这类系统有X0X1＞3，R0X1＞1。
当发生单相接地故障时，接地电流被限制到较小数值，非故障相的对地稳态电压可能达到线电压。
（2）有效接地系统或大接地电流系统。
含中性点直接接地及经低阻抗接地的系统。
通常这类系统有X0X1≤3，R0X1≤1。
当发生单相接地故障时，接地电流有较大数值，非故障相的对地稳态电压不超过线电压的80％。
电力系统的中性点接地方式是一个涉及到多方面的综合性技术问题。
包括：短路电流大小、供电可靠性、过电压大小及绝缘配合、继电保护合自动装置的配置及动作状态、系统稳定、通信干扰等等。
8-2 中性点非有效接地系统一、中性点不接地系统中性点不接地又叫做中性点绝缘。
在这种系统中，中性点对地的电位是不固定的，在不同的情况下，它可能具有不同的数值。
中性点对地的电位偏移称为中性点位移。
中性点位移的程度，对系统绝缘的运行条件来说是至为重要的。
1．中性点不接地系统的正常运行中性点不接地系统正常运行时，中性点的对地电位，称为不对称电压，用U no表示。
U nO =−UU Y U +U V Y V +U W Y W Y U +Y V +Y W(8−2) 取UU 为参考量，即 UU =U U =U ph ， U V =a 2U ph ， U W =aU ph (8−3) 其中：a =e j120°=1+j 3， a 2=e −j120°=−1−j 3,1+a +a 2=0 考虑到三相泄漏电导g U 、g V 、g W 大致相同，以g 表示: U nO =−U ph ρ1(8−4) ρ=C U +a 2C V +aC W U V W (8−5) d =3g U V W(8−6) ρ近似地代表中性点不接地系统正常运行时不对称电压UnO 与相电压U ph 的比值（因d ≪1），称为系统的不对称度。
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（5）防止差动保护在出现励磁涌流时误动的措施： ①采用具有速饱和铁芯的差动继电器 ②采用涌流鉴别措施闭锁差动保护
逻辑简图：
差动元件 涌流鉴别元件
&
跳闸
(a)利用二次谐波鉴别 判据： I 2 ≥ KI1
I1 、2 I
： 差动电流中基波、二次谐波分量幅值
二次谐波制动比，躲过各种励磁涌流情况下最小 K： 二次谐波含量。（0.15～0.20） 不足：故障暂态电流二次谐波比较大时，保护延时较长； 带故障变压器空载合闸时，可能会闭锁保护 (b)利用间断角 判据： θ ≥ θ set
I set
Iunb
Iunb.max
Ik.m ax
I set
动作区 制动区
动作方程 Id > Krel f (Ires ) 特性上方为动作区； 特性下方为制动区。
I k . max
BCHBCH-1型差动继电器的制动特性即如上图所示 外部故障时，不平衡电流大，但是定值也大，不会误动 内部故障时，穿越电流小，定值也小，能灵敏动作。
· Iβ · IB1
∆
· Iγ · IC1
∆
&∆ I A2 & I∆
· IC2
∆
B2
&Υ &Υ I A2 − IB2 & & IΥ −IΥ
B2
C2
· IA2
∆
· IB2
∆
&∆ IC2
&Υ &Υ IC2 − I A2
n
TA1
· IA2
Y
· IB2
Y
· IC2
Y Y
&Y &Y &∆ I A1 − I B1 I A1 = nTA1 nTA 2
*
* I′′ & 1
& IJ I-I
nT
& & I′′ − I′′ 1 2
按相实现的变压器纵差动保 护，其电流互感器变比的选择原 则是：两侧电流互感器变比的比 值等于变压器的变比。
nTA2 I′ & 2
*
& 2 * I′′
内部故障时
nTA1
& I′ 1
* * I′′ & 1
& &" &" I d = I1 + I 2
3I kY. max
对Yd11接线的变压器 I k .max =
nTA1
或
I k∆.max
nTA2
I kY. max 为归算到Y侧的变压器最大外部短路电流
I k∆.max 为归算到△侧的变压器最大外部短路电流
②躲过TA二次断线时引起的最大差电流：
Iset = Krel I L.max Krel ：可靠系数，取1.3
· IA1
Y
·Y IB1
· IC1
Id Id Id
n · Iα · IA1
∆
T
Y ∆ 3I A1 I A1 = nTA1 nTA 2
· Iβ · IB1
∆
· Iγ · IC1
∆
n
TA2
· IA2
∆
· IB2
∆
· IC2
∆
nTA2 nT = nTA1 3
微机式保护：
n
TA1
· IA2
Y
· IB2
Y Y
& IJ I-I
nT
& & I′′ − I′′ 1 2
& & I '2 I '1 & = + = I k' nTA1 nTA2
nTA2 I′ & 2
*
& 2 * I′′
动作判据
I d ≥ I set = K rel I unb max
外部故障或正常时，差电流为不平衡电流，不动作 内部故障时，差电流为故障电流，动作
区内端部故障时， Ik min.r : 区内端部故障时，流过继电器的最小差动电流
Ksen : 要求大于2 要求大于2
不满足要求时，采用具有制动特性的差动继电器。 不满足要求时，采用具有制动特性的差动继电器。
三、具有制动特性的差动继电器
1、制动特性的提出
外部故障时穿越电流越大，不平衡电流越大。 Iunb = f (Ik ) 问题：为防止误动，定值 会比较大，内部故障时， 灵敏度比较低。 分析： 定值固定不变，防止误动 必然牺牲灵敏度。 解决办法： 对差动继电器引入一个制动电流，动作电流随制动电流增大而 增大。
θ set 一般取65°
并增加反应波宽的辅助判据
关键：间断角的测量。
6、变压器纵差动保护的整定计算原则
①躲过外部故障时候流过继电器的最大不平衡电流：
Iset = Krel (∆f za + ∆U + 0.1KnpKst )Ik.max
Krel :可靠系数，取1.3
Ik.max，外部短路时流过TA的最大短路电流（二次值）
· IC2
Y Y
两侧测量相电流，通过软件计算 消除相位差。
· IA1
Y
· IB1
· IC1
Y ⇒∆
n · Iα · I n
∆ A1
T
&∆ I A2 & I∆
B2
&Υ &Υ I A2 − IB2 & & IΥ −IΥ
B2
C2
&∆ IC2
· Iβ ·∆ IB1 · IA2
∆
&Υ &Υ IC2 − I A2
二、变压器差动保护不平衡电流分析 1、三相变压器接线产生的不平衡电流
将对应相TA连接构成差动回路时：
&∆ I A2
30o
&Υ I A2
&∆ IB2
&Υ IC2
& Id.C
&Υ IB2
&∆ IC2
由于存在相位差，无论如何选择 TA变比，差电流不可能为零。
解决办法： 选择两侧同相位的电流量 构成差动回路。
n
TA1
· IA2
Y
· IB2
Y Y B1
· IC2
Y Y C1
&∆ I A2
30 &Υ & IC2 − IΥ2 A
o
&Υ I A2
& &Υ IΥ2 − IB2 A
· I
Y A1
· I
· I
&∆ IB2
&Υ IC2
n · Iα ·∆ IA1 n
TA2
T
&∆ IC2
&Υ &Υ IB2 − IC2
&Υ IB2
nTA1
& I′ 1
*
* I′′ & 1
′ ′′ I1′ = I2
& IJ I-I
' ' I1 I2 = nTA1 nTA2
nT
& & I′′ − I′′ 1 2
nTA2 I′ & 2
*
& I′′ * 2
nTA2 = nT nTA1
8.2 变压器纵差动保护
一、变压器纵差动保护的基本原理
nTA1
& I′ 1
8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态 8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态
二、变压器的不正常运行状态 – – – – – 外部相间短路引起的过电流 外部接地短路引起的过电流和中性点过电压 负荷超过额定容量引起的过负荷 漏油等原因引起的油面降低 大容量变压器的过励磁故障
8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态 8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态
3、由变压器带负荷调节分接头产生的不平衡电流
分接头位置改变之后，变压器变比改变，由于TA变比 不能随之调整，就会产生不平衡电流。
nTA2 nT ≠ nTA1 3
Iunb.max = ∆UIk.max
∆U : 电压调节范围的一半
Ik.max，外部短路时流过TA的最大短路电流（二次值）
4、由电流互感器变换误差产生的不平衡电流
三、变压器应装设的保护 – 主保护 瓦斯保护 • 防御变压器油箱内各种短路故障和油面降 低 纵差动保护或电流速断保护 • 防御变压器绕组、套管及引出线上的故障
8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态 8.1电力变压器的故障类型和不正常工作状态
三、变压器应装设的保护 – 外部相间短路的后备保护 • 过电流保护 • 低电压起动的过电流保护 • 复合电压起动的过电流保护 • 负序电流及单相式低电压起动的过电流保护 • 阻抗保护
&Υ I A2 & IΥ
· Iγ ·∆ IC1 · IB2
∆
∆ ⇒Y
· IC2
∆
&∆ &∆ I A2 − IC2 &∆ &∆ I B2 − I A2 & & I∆ −I∆
C2
B2
B2
&Υ IC2
TA2
2、TA计算变比与实际变比不同产生的不平衡电流
nTA2 nT nTA2 = = nT 或 nTA1 3 nTA1
I µ = (4 ~ 8) I N
称之为励磁涌流。
（2）励磁涌流产生的原因： 电压突然上升后，磁通不能突变，产生暂态磁通，可 能导致变压器严重饱和，产生很大的励磁电流。 设 u = U m sin(ωt + α )
dφ u= dt φ = −Φ m cos(ωt + α ) + Φ m cos α + Φ r
很难完全满足,会产生不平衡电流：