变压器保护配置

变压器保护配置及相关问题
1.概述
1.1.变压器的故障和不正常状态
(1)绕组及其引出线的相间短路和在中性点直接接地处的单相接地短路；
(2)绕组的匝间短路；
(3)外部相间短路引起的过电流：
(4)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；
(5)过负荷；
(6)过励磁；
(2)
(1)
(2)励磁涌流中含有大量的非周期分量和高次谐波，在最初瞬间可能完全偏向时间轴一
侧，其中二次谐波分量所占比例最大，四次以上谐波分量很小。

(3)最初的几个周期内，励磁涌流的波形是间断的。

(4)励磁涌流的大小和衰减速度，与合闸时电压相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容
量、变压器容量及铁芯材料有关。

由于涌流只存在于变压器的电源侧，如不采取措施必将导致保护的误动作，根据涌流的性质，
可采取以下措施：
(1)利用励磁涌流中的非周期分量使继电器铁芯保护，自动提高保护的动作电流。

如使用速
饱和铁芯的的差动继电器。

(2)利用延时动作或提高动作值躲过涌流。

(3)用短路电流和励磁涌流波形的差别来躲涌流。

如目前成熟使用的利用二次谐波制动和间
断角闭锁的微机型差动保护。

鉴于涌流受多种因素影响，二次谐波制动系数的定值整定只能是一个经验数值，一般取15—20％，定值过大可能导致在空投变压器或区外故障切除时差动保护动作，过小则有可能使得变
压器内部故障时差动保护动作时间延长。

差动保护中二次谐波的闭锁方式有两种，按相闭锁和三相“或”门闭锁。

这两种方式也是各有利弊。

按相闭锁是指三相涌流中某相二次谐波满足制动条件，则只闭锁该相的差动保护，由于变压器空载合闸时三相涌流中某相波形的二次谐波成分有可能小于15％，将导致空投时差动保护的误动；三相“或”门闭锁是指三相涌流中任一相二次谐波满足制动条件，三相差动保护均被闭锁，这种闭锁方式可以提高差动保护的可靠性，但是在带有闸间短路的变压器空载合闸时，差动保护将因非故障相的励磁涌流而闭锁，造成变压器闸间短路的延缓切除，使损坏更加严重，变压器容量越大延缓时间就越长。

投那种方式，应视具体情况而定，当选择按相闭锁方式时，可采取两相差动动作
才出口的方式。

故其
°，因
靠定
内发生严重故障时能快速动作出口。

2.4比率制动差动保护
比率制动是目前差动保护的主流动作原理，各厂家各型号的差动保护都采用原理，所不同之处
只是涌流判据和采取什么样的比率制动特性。

比率制动差动保护除了引入差动电流作为动作电流外，还引入外部短路电流作为制动电流，当外部短路电流增大时，制动电流随之增大，是差动继电器的动作电流相应增大。

这样就可以在不提高动作整定值的情况下，有效避免由于外部短路时不平衡电流引起的误动，并保证差动保护范围内
短路时的动作灵敏度。

比率制动差动保护的通用特性如式1，特性曲线如图1：
Id≥Idmin（I
<Irmin）(1)
r
≥Irmin）
Id≥Ir+K(Ir-Irmin)（I
r
式中，Id—差动电流
K—差动动作特性斜线段的斜率
Idmin—差动电流动作门槛定值
Ir—制动电流
Irmin—制动电流拐点值。

???按照制动系数定义
K res＝I op／I res????????????????（2）
式中I op为差动保护的动作电流；I res为差动保护的制动电流。

当差动保护动作特性不过原点时，K res显然与差动保护动作特性中的斜率K是不同的。

当制动电流小于I rmin时，差动保护的动作取决于差电流门槛值I dmin，与制动电流无关。

此时制动系数
无意义。

当制动电流大于拐点制动电流时，拐点制动电流越小，则制动系数K res越大。

制动系数K res
通
考虑到
a.
d.
性能，也不能代替。

当然，瓦斯保护也不能代替差动保护，因为它无法保护变压器套管引出线和连接线短路故障，另外，内部电气故障是瓦斯保护的反应较慢。

由于瓦斯保护和差动保护的重要性，运行中的变压器是不允许退出的，确有必要时，必须经总工批准。

瓦斯保护动作于瓦斯继电器，目前常用的为开口杯和挡板复合式继电器，安装于变压器油枕和本体油箱的连接油管上，变压器内部的任何故障都会引起油箱内油气的变化，从而使瓦斯继电器动作。

瓦斯继电器一般可提供轻瓦斯和重瓦斯两种接点，轻瓦斯联动于继电器上部的开口杯，反应继电器内油面的下降，动作于信号，定值以体积整定；重瓦斯接点联动于继电器内部的挡板，反
应油管内油流速的变化，动作于跳闸。

运行实践表明，瓦斯继电器的误动作率较高，且误动原因较难明确。

安装使用中要特别注意。

现在常用的瓦斯继电器，其重瓦斯接点一般是三柱两接点，安装时应将两副接点串联使用，以保证
可靠性。

东北地区还有自己的特殊要求。

相关反措要求还有：重瓦斯跳闸重动中间继电器的动作电压不能低于50%的额定电压；重瓦斯
出口中间不能与其它保护共用等。

2.6110KV及以下变压器后备保护配置
根据继电保护和安全自动装置技术规程、3—10KV电网继电保护装置运行整定规程中有关条文要求：电力变压器应装设外部接地、相间短路引起的过电流保护及中性点过电压保护装置，以作为
相邻元件及变压器内部故障的后备保护。

也就是说，变压器后备保护不仅要作变压器故障的后备保护，还常常要兼顾本侧出线故障的后备保护，110KV及以下系统中电源侧后备保护还常常兼作负荷侧母线短路和出线的后备保护。

变压器后备保护的配置原则、跳闸方式、整定原则等都应符合上述规程规定，以达到快速切除故障缩
小故障范围，保证系统稳定和主设备安全。

继电保护系统配置的最基本要求。

2)
定，
1)
护，否则
的原则。

(4)相间短路后备保护的配置原则
作为变压器本身和相邻元件相间短路的后备保护，原则上应在变压器各侧装设，并应注意到能反映电流互感器与断路器之间的故障。

为适当简化后备保护，可采用下列处理办法：
a.除主电源侧外，其它各侧保护只作为相邻元件的后备保护，而不作为变压器本身的后备保护，
因为一般变压器均装有瓦斯保护和至少一套主保护，在有一套主电源侧的后备保护已足够。

b.小电源侧或无电源侧的过电流保护主要保护本侧母线，同时兼作本侧出线的后备保护，时间
定值应与出线保护最长动作时间配合，动作后先跳联络变，再跳本侧，后跳三侧。

c.对于中低压侧母线短路容量较大的变电站，当母线故障或出线故障出线断路器拒动时，若仍按上述原则整定，将有可能由于故障切除时间过长而导致变压器的损坏。

这时就需要在该侧设置一套限时速断保护，与相邻线路的速断保护配合，保证在母线或出口短路时能已最快速度切除故障。

2.6.2接地故障变压器的后备保护
作为变压器接地故障的后备保护，有变压器的零序电流和零序电压保护，它们是整个电网接地保护的组成部分之一，它的配置与整定必须和电网接地保护相配合。

在中性点直接接地的电力网中，如变压器的中性点直接接地运行，对外部单相接地引起的过电流，应装设零序电流保护。

零序电流的段数、动作时限及如何动作于断路器可以依据规程根据电网
情况整定。

当变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，则对外部接地引起的过电流，以及对因失去中性点引起的电压升高，应装设零序保护。

对全绝缘变压器除装设零序电流保护外，并装设零序过电压保护，当电力网单相接地失去接地中性点时，零序过电压保护经0.3-0.5s时限断开变压器各侧断路器。

对分级绝缘变压器、中性点应装设放电间隙，除按规定装设零序保护外，并增设反应零序电压和放电间隙电流的零序电流电压保护，均以0.3—0.5s时限跳各侧断路器，用于实现大接地电流
系统中不接地变压器的过电压保护。

(1)
a.
b.
d.
(2)
(3)
（与
器，。

所以，
2.6.3后备保护所接电流互感器位置选择
为使保护范围尽可能大，考虑比较容易满足电流互感器10％误差，以及在各种运行方式下不失去保护，一般变压器后备保护可按以下方案接入电流互感器：
(1)降压变高压侧相间后备保护应接至断路器侧独立电流互感器。

中低压侧相间后备保护宜接在
变压器套管电流互感器。

(2)联络变的中压侧相间后备保护应接至断路器独立式电流互感器
(3)升压变高压侧相间后备保护应接至变压器套管电流互感器
(4)变压器中性点放电间隙零序过流保护间隙支路的电流互感器
(5)零序电流保护（或方向零序电流保护）宜接于各侧主电流互感器，也可保留最末一段不带
方向的零序电流保护接在中性线电流互感器。

(6)自耦变零序电流保护（方向零序电流保护）必须接于高、中压侧主电流互感器。