特高压交流变压器结构与保护配置
特高压变压器保护简述
特高压变压器保护简述
宋述勇;张悦;刘海霞;李秀琴
【期刊名称】《山西电力》
【年(卷),期】2009(000)002
【摘要】阐述了特高压变压器的结构不同于500 kv变压器结构,采用中性点调压方式,增加了独立的调压变压器部分.详细介绍了特高压变压器一次结构的新特点以及相应的二次保护配置的变化情况,具体分析了主体和调压变压器及补偿变压器主保护、主体后备保护、非电量保护的配置和特点.
【总页数】4页(P52-54,63)
【作者】宋述勇;张悦;刘海霞;李秀琴
【作者单位】山西电力科学研究院,山西,太原,030001;山西电力科学研究院,山西,太原,030001;太原供电分公司调度所,山西,太原,030012;山西神头发电有限公司,山西,朔州,036011
【正文语种】中文
【中图分类】TM403.5
【相关文献】
1.1000 kV特高压主变压器差动保护配置分析 [J], 李应文;刘涛;裴东良;屈延师;郭果
2.特高压变压器调压补偿变压器配置独立差动保护的必要性 [J], 汤会增;程朝磊;黄健金;岳雷刚;余开伟
3.特高压调压变压器差动保护策略研究 [J], 叶金翔; 吴志清
4.1000 kV特高压主变压器差动保护配置分析 [J], 刘秀丽
5.特高压变压器对继电保护的影响 [J], 贺路航;金明辉
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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
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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
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采 样 点 数 /每 周 波 24点
电压波形
电 压 /V
电 压 /V
100 0
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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。
1000kV特高压变压器低压侧保护配置投切问题分析探讨_田秋松
虽 然 负荷 开 关不 能用 于 开 断短 路 电流 , 但 是 开断 电 流 接 近无 功 设备 额 定 电流 , 这 意 味着 如 发生 电容 器
一 乏 价 犷 沙 减 冬
不平衡保护动作 、电抗 器匝间故障等故障电流较小 情 况时 可 以使 用 负荷 开关隔 离故 障 的电容 器或 电抗
器 , 而不 影 响该 分 支母 线 上 的 其 他无 功设 备 或 站 用 变 压 器正 常运 行 。 由于 上述 类故 障所 占的 比例 较
短路 电流断路器上实现 , 负荷开关代替常规 的 凡 柱 式 分 支 开 关 专 门作 为 投 切 设 备 使 用 , 具 有 开 断 短路 电流功 能的分支断路器专门用作切除故障短 路电流 。
, 负 荷开 关 和分 支 断路 器的 应用
负荷 开关 已经 通 过 了现 场
《 旧次 电寿命 测 试 ,
当母 差保 护 、 主变 压器 保护 动作跳 开分 支母线 断路 器时 , 若分 支母 线 断路器 失 灵 , 母 差失灵 保护也 通过 主变压 器保 护 跳开 主变 三侧 开关 。 如 图 所 示 , 当分支 母 线 断路 器 失 灵 时 , 需要 借
模 式 下计 算 得 到 的不 平衡 电流值 , 并应 考 虑谐 波 电 流的影 响 。 接 线方 式 , 以保 证各 相不平 衡 电流 的准确传 送 。 南 阳站 电容 器 不 平衡 保 护按 两 段 式设 计 , 当切
靠 , 回路 使用 中间继 电器重 动 , 主变压 器保 护装 置采
新型 开关 投切 操作 相关 保护跳闸的投人 硬 压板 与 差 动 保 护 的投 人 硬 压板 相 同 其 跳 闸 出 口
逻辑 与 “主 保 护跳 闸控 制字 ” 一致 。
毋 线保护屏 屏 主变保护屏 屏
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。
1000 kV特高压主变压器差动保护配置分析
电力系统2020.12 电力系统装备丨81Electric System2020年第12期2020 No.12电力系统装备Electric Power System Equipment与500 kV 变压器继电保护装置相比，1000 kV 特高压主变压器的性能更加优越。
但是，当前对1000 kV 特高压主变压器的研究还较少，且许多运维人员对主变压器差动保护装置的了解非常有限，这就给后续检修工作的展开带来了影响。
因此，应加强研究与分析1000 kV 特高压主变压器差动保护装置，确保其能完善地反映出各种故障的差动保护，给电网的稳定运行提供可靠性保障。
本文针对1000 kV 特高压主变压器差动保护装置展开具体的分析与讨论。
1 差动用TA 极性及保护范围1.1 差动用TA 极性选择将全部的TA 极性达到相同的效果，就是差动保护目标的实现。
相关工作人员从行业标准出发，基于TA 极性视角，将其与母线部分实施全面连接，在这一环节，工作人员在母线的一边开展连接处理的同时，在背离变压器的一边，连接变压器的TA 极性，进行有效设置，而正方向应规定为电流指向变压器的一侧。
此外，为了确保TA 极性选择的正确性，在施工之前，应对其进行反复检查，不仅要做好系统测试工作，还应在送电之后再次对其展开负荷测试，以此才能实现对TA 极性的合理选择[1]。
1.2 差动保护用TA 配置用TA 装置，可实现对1000 kV 特高压主变电压器的差动保护，避免其在运行过程中出现故障问题。
其中，差动的保护范围就是指TA 的安装范围。
纵联差动保护主要保护三侧开关TA 之间，而分相差动保护较纵联差动保护而言，所能够保护的范围更加广泛，主要实现对中压侧开关TA 和低压绕组出线套管TA 之间的保护。
而低压侧小区差动保护实现了对分相差动保护范围的有效补充，保护范围主要为低压出线套管和低压侧开关TA 之间。
此外，对于1000 kV 特高压主变压器而言，其分侧差动保护所使用的电流主要来自TA1、TA2和TA5。
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。
变压器保护整定中的高压侧过电流保护配置要点
变压器保护整定中的高压侧过电流保护配置要点变压器是电力系统中不可或缺的重要设备，它负责将电压从高电压侧转换成低电压侧，以供各类电器设备使用。
在变压器的正常运行过程中，必须对其进行有效的保护，以防止发生故障和损坏。
其中，高压侧过电流保护是变压器保护中的重要环节，本文将就高压侧过电流保护配置的要点进行探讨。
1. 保护类型选择在进行高压侧过电流保护配置时，首先需要选择合适的保护类型。
常见的保护类型有过电流保护、差动保护和远方保护等。
对于变压器高压侧的过电流保护来说，一般采用过电流保护的方式。
过电流保护主要根据变压器的额定电流和故障电流进行比较，当故障电流超过一定阈值时，保护装置将发出信号进行动作。
2. 故障电流计算在配置高压侧过电流保护时，需准确计算变压器高压侧的故障电流。
故障电流的大小与变压器的额定容量、短路阻抗等因素有关。
因此，在进行保护配置前，必须对变压器的设计参数进行准确计算，以确定故障电流的数值。
3. 过电流保护参数的设置过电流保护装置的参数设置直接关系到保护的灵敏度和可靠性。
在配置高压侧过电流保护时，需根据变压器的额定电流和故障电流计算结果，合理设置保护装置的额定电流和动作时间等参数。
此外，还需考虑其他因素，如线路阻抗和负荷电流等，来进一步完善参数的设置。
4. 装置的选择与布置选择合适的保护装置并合理布置在电力系统中是保证高压侧过电流保护工作正常的重要环节。
保护装置要具备灵敏度高、动作可靠的特点，并能适应变压器系统复杂多变的工作环境。
同时，在布置装置时，要考虑到操作人员的操作和维护便利，以及与其他保护装置和设备的配合工作。
5. 联锁保护与自动化系统为了提高变压器保护的可靠性和全面性，高压侧过电流保护还需要与其他保护装置进行联锁保护和整定。
常见的联锁保护有差动保护和远方保护等。
此外，为了实现自动化控制和监控，高压侧过电流保护还应与自动化系统进行有机连接，实现联锁保护和自动化功能的完善。
6. 定期检测与维护一旦高压侧过电流保护装置配置完成后，还需要进行定期的检测和维护工作。
1000kV特高压变压器低压侧保护配置投切问题分析探讨
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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）
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。
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
调压变压器内部绕 是 组所有故障和引线 故障
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
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 Um cos(t ) d / dt 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 cos(t ) m cos() r
分侧差动保护只体现主体变串联绕 组及公共绕组的故障，虽然保护范围 减小，但是灵敏度较高；
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；
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，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
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
5
110KV 500KV
高压侧1000KV 中 压 侧
差动保护
各差动保护的功
分侧差动保 护
CTH1 /CTH2、 CTM1 /CTM2、 CTL1 /CTL2
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
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；
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 ，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
现代电网继电保护原理课程汇报
特高压交流变压器继电保护配置
特高压变压器结构：黄天力 差动保护：柯颢云、陈庆
励磁涌流：陈波、叶元、郑启 过流保护：邓靖雷、龚暘
其他非电气量保护：董邦天、叶迪 PPT汇报、制作：张钟睿、黎敏
2017 年 5月
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
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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
汇报提纲
u 为时域电网电压；
R1为变压器原边漏电阻； L1 为变压器原边漏电感； Rm为变压器励磁电阻； Lm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。