電力系統(tǒng)繼電保護(hù)之變壓器保護(hù)(張保會(huì))

1、電力變壓器保護(hù)電力變壓器保護(hù)第第1 1講講 （一）變壓器內(nèi)部故障（一）變壓器內(nèi)部故障油箱內(nèi)故障：油箱內(nèi)故障：繞組相間、匝間短路、繞組接地（繞組和外殼短路）鐵繞組相間、匝間短路、繞組接地（繞組和外殼短路）鐵芯燒損。芯燒損。油箱外故障：油箱外故障：套管和引出線上發(fā)生相間和接地故障。套管和引出線上發(fā)生相間和接地故障。本質(zhì)上講，油箱外的故障已經(jīng)不是變壓器本身的故障，但本質(zhì)上講，油箱外的故障已經(jīng)不是變壓器本身的故障，但按照繼電保護(hù)配置及保護(hù)區(qū)域的劃分原則，上述區(qū)域的按照繼電保護(hù)配置及保護(hù)區(qū)域的劃分原則，上述區(qū)域的故障屬于變壓器保護(hù)的保護(hù)范圍，所以歸入變壓器故障。故障屬于變壓器保護(hù)的保護(hù)范圍，所以歸入變壓

2、器故障。（二）變壓器不正常運(yùn)行方式（二）變壓器不正常運(yùn)行方式 外部短路引起的過電流外部短路引起的過電流 外部接地引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓外部接地引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓 過負(fù)荷、過勵(lì)磁、油面降低，冷卻系統(tǒng)故障過負(fù)荷、過勵(lì)磁、油面降低，冷卻系統(tǒng)故障（三）變壓器保護(hù)的分類和配置（三）變壓器保護(hù)的分類和配置分類分類 非電量保護(hù)：瓦斯保護(hù)非電量保護(hù)：瓦斯保護(hù) 電量保護(hù)：（根據(jù)變壓器容量及電壓等級(jí)來配置）電量保護(hù)：（根據(jù)變壓器容量及電壓等級(jí)來配置）保護(hù)配置保護(hù)配置 主保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù)主保護(hù)：差動(dòng)保護(hù)、電流速斷保護(hù)、瓦斯保護(hù) 后備保護(hù)：過電流保護(hù)，零序過電流，零序過電壓等。后備保

3、護(hù)：過電流保護(hù)，零序過電流，零序過電壓等。 2.1變壓器縱差動(dòng)保護(hù)基本原理變壓器縱差動(dòng)保護(hù)基本原理 假設(shè)變壓器為理想變壓器假設(shè)變壓器為理想變壓器 （一）正常運(yùn)行差動(dòng)電流分析（一）正常運(yùn)行差動(dòng)電流分析1HLTIIn 二次差動(dòng)回路電流為二次差動(dòng)回路電流為二次選擇合適的電流互感器變比二次選擇合適的電流互感器變比10TCTHCTLn nnCTLTCTHnnn即即則有則有CTHHCTLCTHTCTLLHTdiffnInnnnIInI)1 ( 0diffI2.1變壓器縱差動(dòng)保護(hù)基本原理變壓器縱差動(dòng)保護(hù)基本原理假設(shè)變壓器為理想變壓器假設(shè)變壓器為理想變壓器（二）區(qū)內(nèi)故障（二）區(qū)內(nèi)故障CTHHCTLCTHTCT

4、LLHTdiffnInnnnIInI)1 ( 其中，對(duì)于前面所選擇的變比，后一項(xiàng)其中，對(duì)于前面所選擇的變比，后一項(xiàng)為零；前一項(xiàng)和故障點(diǎn)電流成正比為零；前一項(xiàng)和故障點(diǎn)電流成正比（三）保護(hù)判據(jù)（三）保護(hù)判據(jù)setdiffII2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：電力變壓器為了抑制三次諧波，改善波形，一般采用電力變壓器為了抑制三次諧波，改善波形，一般采用Y,d-11接線或接線或Y,d-11 接線。導(dǎo)致高壓側(cè)和低壓側(cè)電流存在相位接線。導(dǎo)致高壓側(cè)和低

5、壓側(cè)電流存在相位差。差。若采用常規(guī)差動(dòng)接線方式，則由于兩側(cè)電流存在相位差，若采用常規(guī)差動(dòng)接線方式，則由于兩側(cè)電流存在相位差，正常運(yùn)行時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)不平衡電流。正常運(yùn)行時(shí)必然會(huì)出現(xiàn)差動(dòng)不平衡電流。2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流消除方法消除方法模擬式：模擬式：利用利用CT二次接線的變化對(duì)相位進(jìn)行校正。二次接線的變化對(duì)相位進(jìn)行校正。具體方法是具體方法是Y側(cè)側(cè)CT接成三角形，三角形側(cè)接成接成三角形，三角形側(cè)接成Y形。形。此時(shí)，正常運(yùn)行時(shí)的差動(dòng)電流為此時(shí)，正常

6、運(yùn)行時(shí)的差動(dòng)電流為)3(33030CTCTYTCTYjYCTCTYjYdiffnnnneInIneII從而，兩側(cè)從而，兩側(cè)CT變比要滿足變比要滿足03CTCTYTnnn3CTTCTYnnn即即2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流（一）變壓器接線組別導(dǎo)致的相移引起的不平衡電流消除方法消除方法數(shù)字式：數(shù)字式：CT全部接成星形接線。在內(nèi)部靠軟件計(jì)算實(shí)現(xiàn)移相aYaYbYbYbYcYcYcYaYiiiiiiiii ccYdiffcbbYdiffbaaYdiffaKiiiKiiiKiii移相差電流計(jì)算其中其中K為平

7、衡系數(shù)，由關(guān)系式為平衡系數(shù)，由關(guān)系式 可以推導(dǎo)出來可以推導(dǎo)出來3CTTCTYnnn2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（二）（二）CT計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的不平衡電流計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的不平衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1. 要想消除兩側(cè)變比不一致引起的不平衡電流，則兩側(cè)變要想消除兩側(cè)變比不一致引起的不平衡電流，則兩側(cè)變比必須滿足比必須滿足 2. CT的生產(chǎn)制造是按標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，其變比為標(biāo)準(zhǔn)變比。的生產(chǎn)制造是按標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)的，其變比為標(biāo)準(zhǔn)變比。不可能正好滿足上述關(guān)系，一般是在滿足容量要求前提不可能正好滿足上述關(guān)系，一般是在滿足容量要求前

8、提下，配置變比最接近的下，配置變比最接近的CT3. 不平衡電流估計(jì)不平衡電流估計(jì)3CTTCTYnnn121TATzaTAnnfnmaxmaxunbzakIf I2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（二）（二）CT計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的不平衡電流計(jì)算變比和實(shí)際變比不一致引起的不平衡電流解決措施：解決措施：模擬方法模擬方法采用平衡繞組采用平衡繞組（不可能完全消除）（不可能完全消除）數(shù)字方法：平衡計(jì)算數(shù)字方法：平衡計(jì)算ccYdiffcbbYdiffbaaYdiffaKiiiKiiiKiii2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保

9、護(hù)的不平衡電流分析及措施（三）變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流（三）變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭產(chǎn)生的不平衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1. 要想消除兩側(cè)變比不一致引起的不平衡電流，則兩側(cè)變要想消除兩側(cè)變比不一致引起的不平衡電流，則兩側(cè)變比必須滿足比必須滿足 2. 變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭，其本質(zhì)是調(diào)節(jié)變壓器的變比變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭，其本質(zhì)是調(diào)節(jié)變壓器的變比3. 不平衡電流估計(jì)不平衡電流估計(jì)3CTTCTYnnn.max.maxunbkIUI 2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（四）電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流（四）電流互感器傳變誤差引起的不平

10、衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1. CT等值電路2. 暫態(tài)非周期分量的影響2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（四）電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流（四）電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1. 不平衡電流大小的估計(jì)maxmax0.1unbstkIK I解決措施：解決措施：1. 抬高動(dòng)作門檻2. 采用速飽和變流器3. 延時(shí)確認(rèn)2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（五）變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流（五）變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流產(chǎn)生原因：產(chǎn)生原因：1. 變壓器等值電路2. 勵(lì)磁電流與

11、變壓器鐵芯特性有關(guān)，正常運(yùn)行時(shí)，變壓器工作在其鐵磁特性線性段，勵(lì)磁阻抗很大，可近似認(rèn)為勵(lì)磁電流為03. 空載合閘或故障后電壓恢復(fù)時(shí)，由于剩磁的影響，可能時(shí)變壓器進(jìn)入飽和區(qū)，從而產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流2.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流分析及措施（五）變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流（五）變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的不平衡電流解決措施：解決措施：1. 差動(dòng)原理是由基爾霍夫電流定律導(dǎo)出的，變壓器本身不滿足其前提，因此從原理上無法消除勵(lì)磁涌流的影響2. 尋找判別涌流和故障的特征（研究熱點(diǎn)）3. 提高動(dòng)作門檻4. 延時(shí)2.3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算

12、原則 原則之一：原則之一：按躲過外部短路故障時(shí)的最大不平衡電流整定 .maxsetrelunbIKI可靠系數(shù)取1.3最大不平衡電路的計(jì)算.max.max(0.1)unbzanpstkIfUK KI 為外部短路的最大短路電流maxkI2.3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則 原則之二：原則之二：按躲過變壓器最大勵(lì)磁涌流整定可靠系數(shù)取1.3-1.5； 取值為4-8若保護(hù)具有勵(lì)磁涌流識(shí)別比索差動(dòng)保護(hù)功能，則不必考慮這一整定原則NrelsetIKKIK2.3變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則 原則之三：原則之三：按躲過電流互感器二次回路短線引起的差電流可靠系數(shù)取1.3； 變壓器最