变压器保护原理

1.1 变压器比率制动式差动保护

比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。

变压器保护装置最多可实现四侧差动，动作特性图如图6-1-1所示：

I 制制制制制 r es)

r es.0

op.制制制制制 o p )

I

图6-1-1 比率差动保护动作特性图

1.1.1 比率差动原理 1.1.1.1

差动动作方程如下

0.op op I I >当 0.res res I I < ;

()0.res res 0.op op S I -I I I +> 当 0.res res I I > (6-1-1)

op I 为差动电流，0.op I 为差动最小动作电流整定值，res I 为制动电流，0.res I 为最小制动

电流整定值，S 为比率制动系数整定值，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。 1.1.1.1.1 对于两侧差动：

op I = |21I I &&+| (6-1-2) res I = |21I I &&-| / 2

(6-1-3)

1.1.1.1.2 对于三侧及以上数侧的差动：

op I = | 1I & +2I & +…+ k I & | (6-1-4) res I = max{ |1I &|，|2I &|，…，|k I &| }

(6-1-5)

式中：4K 3<<，1I &，2I &，…k I &分别为变压器各侧电流互感器二次侧的电流。

1.1.1.1.3 对于无电源低压侧带分支的两圈变差动：

op I = |321I I I &&&++| (6-1-6)

res I = |321I I I &&&--| / 2

(6-1-7)

式中：1I &、2I &、3I &分别为变压器高压侧、低压侧A 分支和低压侧B 分支电流互感器二

次侧的电流。

1.1.2 励磁涌流判别

保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。

判别方程如下：

1.op 2

2.op K I I ⨯>

(6-1-8)

式中：2.op I 为A ，B ，C 三相差动电流中最大二次谐波电流，2K 为二次谐波制动系数，

1.op I 为三相差动电流中最大基波电流。

该判据闭锁方式为“或”闭锁，即涌流满足(6-1-8)式，同时闭锁三相保护。

1.1.3 比率制动式差动保护逻辑图

如图6-1-2所示：

图6-1-2 差动保护逻辑图

1.1.4 差流速断、差流越限保护逻辑图

差流速断保护逻辑图如图6-1-3所示：

图6-1-3 差流速断保护逻辑图

当任一相差动电流大于差流速断整定值时瞬时动作于跳各侧断路器。 差流越限保护逻辑图如图6-1-4所示：

图6-1-4 差流越限保护逻辑图

1.1.5 TA 断线判别

当三相电流都大于0.2倍的额定电流时，启动TA 断线判别程序，满足下列条件认为TA 断线：

a ．本侧三相电流中至少一相电流不变；

b ．最大相电流小于1.2倍的额定电流；

c ．任意一相电流为零。

1.2 过流保护

变压器的中、低压侧发生区外故障时，由于后备保护装置直流电源故障而造成保护拒动时有发生，严重地威胁变压器的安全运行和电网的稳定，

为了避免这种情况的发生，变压器的中、低压侧各设一段过流保护，作为变压器的后备保护，该保护动作后作用于变压器各侧断路器。

1.2.1 过流保护的逻辑图

如图6-2-1所示：

图6-2-1 过流保护的逻辑图

1.3 相间后备保护

复合电压过流保护，Ⅰ、Ⅱ段可带方向闭锁，由控制字选择，方向电压取本侧电压，方向元件带有记忆功能以消除近处三相短路时方向元件的死区。复合电压闭锁过流保护可取三侧复合电压，任一侧复合电压动作均可启动过流保护。该保护由复合电压元件、相间方向元件及三相过流元件“与”构成。其中复合电压元件、相间方向元件可由软件控制字选择“投入”或“退出”，相间方向的指向也可由软件控制字选择为指向变压器（方向指向控制字整定为1，最大灵敏角为-45）或为指向母线（方向指向控制字整定为0，最大灵敏角为135）。

1.3.1 复合电压 1.3.1.1

复合电压元件

复合电压动作后提供两对触点，用于启动其它侧复合电压过流保护；同时也可以用其它侧的复合电压启动本侧的复合电压过流保护通过开入量)。

1.3.1.2 保护原理

复合电压元件由负序电压和低电压两部分组成。负序电压反映系统的不对称故障，低电压反映系统对称故障。

1.3.1.3 判据说明

下列两个条件中任一条件满足时，复合电压元件动作。

op

.22

U U

> op .2U

为负序电压整定值；

op

U

U

< op

U

为低电压整定值，U 为三个线电压中最小的一个。

1.3.1.4 复合电压的逻辑图

如图6-3-1所示：

&

制制制制制制制制制

制制制制制制制制制制制制制制制制制≥1

制制制制制制制TV 制制制制

图6-3-1 复合电压逻辑图

1.3.2 复合电压 (方向)过流保护 1.3.

2.1

判据说明

1.3.

2.1.1 过流元件

过流元件接于电流互感器二次三相回路中，当任一相电流满足下列条件时，过流元件动