變壓器主保護(hù)

1、變壓器主保護(hù)1.變壓器的基本結(jié)構(gòu)及聯(lián)結(jié)組別1.1： 電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)電力變壓器主要是由鐵芯及繞在鐵芯上的兩個(gè)或兩個(gè)以上的絕緣繞組構(gòu)成。為增強(qiáng)各繞組之間的絕緣及鐵芯，繞組散熱的需要，將鐵芯置于裝有變壓器油的油箱中。然后，通過(guò)絕緣套管將變壓器各繞組引到變壓器殼體之外。大型電力變壓器均為三相三鐵芯柱式變壓器或者由三個(gè)單相變壓器組成的三相組式變壓器。1.2：變壓器的聯(lián)結(jié)組別將變壓器同側(cè)的三個(gè)繞組按一定的方式連接起來(lái)，組成某一聯(lián)結(jié)組別的三相變壓器。雙繞組變壓器的主要聯(lián)結(jié)組別有：YNy,YNd,Dd及Dd-d。分析表明，聯(lián)結(jié)組別為Yy的變壓器，運(yùn)行時(shí)某側(cè)電壓波形要發(fā)生畸變，從而使變壓器的損耗增加，進(jìn)而

2、使變壓器過(guò)熱。因此，為避免油箱壁局部過(guò)熱，超高壓大容量的變壓器均采用YNd的聯(lián)結(jié)組別。YNd聯(lián)結(jié)組別的變壓器中YN連接的繞組為高壓側(cè)繞組，而呈d連接的繞組為低壓側(cè)繞組，前者接大電流接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)），后者接小電流接地系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地或經(jīng)消弧線圈接地的系統(tǒng)）。在實(shí)際運(yùn)行的變壓器中，最多的即為YNd11聯(lián)結(jié)組別的，以其為例，介紹一下聯(lián)結(jié)組別的含義： Y代表變壓器高壓繞組接成Y形，N代表中性點(diǎn)接地，D代表低壓繞組接成d，11代表低壓側(cè)的線電壓或線電流分別滯后高壓側(cè)對(duì)應(yīng)線電壓或線電流（即三角形側(cè)超前星型側(cè)30度），相當(dāng)于時(shí)鐘的11點(diǎn)，故又叫11點(diǎn)接線方式。2.變壓器的主保護(hù) ：變壓器的主

3、保護(hù)主要由瓦斯保護(hù)和差動(dòng)保護(hù)構(gòu)成。2.1瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)定義瓦斯保護(hù)：瓦斯保護(hù)是變壓器油箱內(nèi)繞組短路故障及異常的主要保護(hù)。其原理是：變壓器內(nèi)部故障時(shí)，在故障點(diǎn)產(chǎn)生有電弧的短路電流，造成油箱內(nèi)局部過(guò)熱并使變壓器油分解，產(chǎn)生氣體（瓦斯），進(jìn)而造成噴油，沖擊氣體繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。瓦斯保護(hù)工作原理瓦斯保護(hù)類型瓦斯保護(hù)分輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯保護(hù)作用于信號(hào)，重瓦斯保護(hù)作用于跳閘。重瓦斯保護(hù)是油箱內(nèi)部故障的主保護(hù)，它能反映變壓器內(nèi)部的各種故障。當(dāng)變壓器組發(fā)生少數(shù)匝間短路時(shí)，雖然故障點(diǎn)的故障電流很大，但在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的差流可能不大，差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)，此時(shí)，靠重瓦斯保護(hù)切除故障。2.2.變壓器縱差保

4、護(hù)變壓器縱差構(gòu)成原理 根據(jù)基爾霍夫第一定律，；式中表示變壓器各側(cè)電流的向量和，其物理意義是：變壓器正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，若忽略勵(lì)磁電流損耗及其他損耗，則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。因此，縱差保護(hù)不應(yīng)動(dòng)作。 當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時(shí)，若忽略負(fù)荷電流不計(jì)，則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒(méi)有流出變壓器的電流，其縱差保護(hù)動(dòng)作，切除變壓器。見(jiàn)變壓器縱差保護(hù)原理接線。構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則變壓器縱差保護(hù)需考慮的特殊問(wèn)題及其解決方案：（1）在正常工況下，使差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流的相位相同：當(dāng)變壓器采用YND接線方式時(shí)，流入變壓器電流的相角與流出變壓器的不同，如當(dāng)聯(lián)結(jié)組別為YNd11時(shí)，變壓器兩側(cè)的相角差為3

5、0度。當(dāng)流入變壓器的電流大小和相位與流出時(shí)的不同時(shí)，就不可能等于零或很小。（2）空投變壓器時(shí)縱差保護(hù)能可靠躲過(guò)勵(lì)磁涌流的影響：空投變壓器時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流：空投時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流通常為其額定電流的26倍，最大可達(dá)8倍以上。勵(lì)磁涌流只由電源側(cè)流入變壓器，這會(huì)產(chǎn)生很大的不平衡電流，但是勵(lì)磁涌流有一些很明顯的特征，我們通過(guò)這些特征可以識(shí)別出勵(lì)磁涌流，從而閉鎖差動(dòng)保護(hù)。（3）能可靠躲過(guò)穩(wěn)態(tài)及暫態(tài)不平衡電流的影響：這里的穩(wěn)態(tài)不平衡電流主要有：變壓器的勵(lì)磁電流，變壓器有載調(diào)壓所引起的不平衡電流，兩側(cè)差動(dòng)TA的不同型號(hào)和變比誤差所引起的不平衡電流，暫態(tài)不平衡電流主要有：兩側(cè)差動(dòng)TA暫態(tài)特性不同引起的不平衡電流，

6、有效躲過(guò)這些不平衡電流的主要措施是對(duì)縱差保護(hù)進(jìn)行合理的整定計(jì)算，適當(dāng)提高其動(dòng)作門坎。差動(dòng)保護(hù)的作用原理微機(jī)變壓器縱差保護(hù)的主要元件有：1）比率差動(dòng)保護(hù)元件，2）勵(lì)磁涌流閉鎖元件，3）TA飽和閉鎖元件，4）TA斷線閉鎖（告警）元件，5）差動(dòng)速斷元件，6）過(guò)勵(lì)磁閉鎖元件.1 比率差動(dòng)保護(hù)元件：變壓器在正常負(fù)荷狀態(tài)下，差回路中的不平衡電流很小，但當(dāng)發(fā)生區(qū)外短路故障時(shí)，由于電流互感器可能飽和等等因素，會(huì)使不平衡電流增大，當(dāng)不平衡電流超過(guò)了保護(hù)動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)。比率差動(dòng)保護(hù)就是用來(lái)區(qū)分差流是由內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障）引起的，它引入了外部短路電流作為制動(dòng)電流，當(dāng)外部短路電流增大

7、時(shí)，制動(dòng)電流隨之增大，使得繼電器的動(dòng)作電流也相應(yīng)增大，這樣就可以有效的躲過(guò)不平衡電流，避免誤動(dòng)的出現(xiàn)。比率差動(dòng)元件采用初始帶制動(dòng)的變斜率比率制動(dòng)特性，由低值比率差動(dòng)（靈敏）和高值比率差動(dòng)（不靈敏）兩個(gè)元件構(gòu)成。為了保證區(qū)內(nèi)故障的快速切除，只有低值比率差動(dòng)元件（靈敏）設(shè)有TA飽和判據(jù)，高值比率差動(dòng)元件（不靈敏）不設(shè)TA飽和判據(jù)。三折線比率差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作特性如圖5.1所示。圖5.1比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性圖比率差動(dòng)保護(hù)按相判別，滿足以上條件時(shí)動(dòng)作。但是保護(hù)出口必須還要經(jīng)過(guò)TA的飽和判別，TA斷線判別（可選），勵(lì)磁涌流判別。由圖可以看出，具有比率制動(dòng)特性差動(dòng)元件的動(dòng)作特性主要由起動(dòng)電流，拐點(diǎn)電流，比率制

8、動(dòng)系數(shù)（即特性曲線的斜率）決定，而動(dòng)作特性又決定了差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度和躲區(qū)外故障的能力，當(dāng)這三個(gè)量中的兩個(gè)固定以后，比率制動(dòng)系數(shù)越小，或拐點(diǎn)電流越大，或初始動(dòng)作電流越小，差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度越高，而此時(shí)躲區(qū)外故障的能力越差。.2 TA飽和閉鎖元件：區(qū)外短路故障時(shí)，若一側(cè)電流互感器出現(xiàn)飽和，則差動(dòng)回路中的不平衡電流將會(huì)增大，容易導(dǎo)致縱差保護(hù)誤動(dòng)作，為了解決TA飽和對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響，首先設(shè)置一個(gè)高定值比率差動(dòng)動(dòng)作區(qū)，它是不需要經(jīng)過(guò)TA的飽和判別的，即圖中的陰影部分，其保護(hù)判據(jù)如下： (5-2)，的定義與上文相同。當(dāng)，確定的工作點(diǎn)落入該區(qū)域時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)可以經(jīng)TA斷線判別（可選），勵(lì)磁涌流判別后快

9、速動(dòng)作。如果工作點(diǎn)沒(méi)有在高定值比率差動(dòng)動(dòng)作區(qū)時(shí)，通常利用二次電流中的二次和三次諧波含量來(lái)判別TA是否飽和，其判據(jù)如下： (5-3)式中：分別為電流中的基波、二次和三次諧波；為比例常數(shù)。當(dāng)與某相差動(dòng)電流有關(guān)的電流滿足上式時(shí)即認(rèn)為此相差流是由TA飽和引起的，此時(shí)閉鎖穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)。2.2.4.3 TA斷線閉鎖（告警）元件：變壓器帶有一定的負(fù)荷時(shí)，若電流互感器二次回路斷線，則會(huì)造成縱差動(dòng)保護(hù)的起動(dòng)元件，差動(dòng)元件動(dòng)作，從而導(dǎo)致縱差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，即使變壓器負(fù)荷電流很小甚至空載情況下，當(dāng)電流互感器二次回路斷線時(shí)，縱差保護(hù)雖然不動(dòng)作，但當(dāng)區(qū)外故障時(shí)，必然會(huì)造成縱差保護(hù)的誤動(dòng)作。所以應(yīng)設(shè)置TA二次斷線閉鎖。

10、TA二次斷線判據(jù)分未引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)和引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)兩種情況。起動(dòng)元件未動(dòng)作時(shí)，滿足就判為TA二次斷線：任一相差流大于設(shè)定值且 （=15%20%）,判斷線后延時(shí)10秒發(fā)報(bào)警信號(hào)，但不閉鎖縱差保護(hù)。起動(dòng)元件動(dòng)作后，以下條件沒(méi)有一條滿足的也判為TA二次斷線：1）任一側(cè)負(fù)序相電壓大于6V；2）起動(dòng)后任一側(cè)任一相電流比起動(dòng)前增加；3）起動(dòng)后最大相電流大于1.1倍額定電流；4）任一側(cè)任一相間工頻變化量電壓元件起動(dòng)。判TA斷線后瞬時(shí)閉鎖保護(hù)（通過(guò)控制字選擇也可不閉鎖保護(hù)僅發(fā)出報(bào)警信號(hào)，也可在額定負(fù)荷下才閉鎖保護(hù)，或不閉鎖保護(hù)發(fā)出報(bào)警），無(wú)論是異常報(bào)警是否引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)，均說(shuō)明差動(dòng)回路存在問(wèn)題，或定值存

11、在問(wèn)題，應(yīng)該受到同等重視。比如當(dāng)差回路斷線時(shí)，在輕負(fù)荷情況下不會(huì)引起差動(dòng)起動(dòng)，但會(huì)引起差流報(bào)警，如果此時(shí)及時(shí)處理，就可以避免負(fù)荷增加后或者區(qū)外故障引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。.4 差動(dòng)電流速斷保護(hù)元件比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)能作為變壓器的主保護(hù)，但在嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí)，短路電流很大，TA嚴(yán)重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴(yán)重惡化，TA二次側(cè)電流發(fā)生嚴(yán)重畸變，高次諧波分量增大，從而使涌流判別元件誤判為勵(lì)磁涌流，致使差動(dòng)保護(hù)拒動(dòng)或延緩動(dòng)作，嚴(yán)重?fù)p壞變壓器，所以變壓器比率制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)還應(yīng)配有差動(dòng)速斷保護(hù)。其動(dòng)作判據(jù)為：Id >Isd其中：Id為變壓器差動(dòng)電流，Isd為差動(dòng)電流速斷保護(hù)定值，當(dāng)任一相差動(dòng)電流大于差動(dòng)速斷整定值時(shí)瞬時(shí)動(dòng)作跳開