電力系統(tǒng)專(zhuān)業(yè)教學(xué)課件之繼電保護(hù)(第六章電力變壓器的繼電保護(hù))

1、第6章 電力變壓器的繼電保護(hù)6.1 電力變壓器的故障類(lèi)型及其保護(hù) 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類(lèi)。內(nèi)部：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。外部故障：套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。 不正常的運(yùn)行狀態(tài)：外部相間短路、接地短路引起的相間過(guò)電流和零序過(guò)電流，負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過(guò)電壓、過(guò)勵(lì)磁等。1瓦斯保護(hù)800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車(chē)間內(nèi)油浸式變壓器，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)可反響變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，重瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。2縱差保

2、護(hù)或電流速斷保護(hù)6300KVA及以上并列運(yùn)行的變壓器，10000KVA及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中6300KVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。10000KVA及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。對(duì)于2000KVA以上的變壓器，當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí)，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。 縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)：反響電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障。3相間短路的后備保護(hù)作用：反響外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，同時(shí)作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按階梯形原那么來(lái)整定。 4接地短路的零序保護(hù)作用：零序保護(hù)用于反響變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)，以及外部元

3、件的接地短路。 變壓器中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)；變壓器中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行時(shí)，應(yīng)裝設(shè)零序電流、電壓保護(hù)。 5過(guò)負(fù)荷保護(hù) 400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。6其他保護(hù)高壓側(cè)電壓為500KV及以上的變壓器，因頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵(lì)磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。6.2 電力變壓器的瓦斯保護(hù)一、瓦斯保護(hù)：反響變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少和油流速度而動(dòng)作的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別

4、是對(duì)繞組的相間短路和匝間短路。并且是變壓器鐵芯燒損的唯一保護(hù)方式。由于短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器油和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體的數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)。二、構(gòu)成和工作原理1、氣體繼電器的結(jié)構(gòu)1罩；2頂針；3氣塞；4永久磁鐵；5開(kāi)口杯；6重捶；7探針；8開(kāi)口銷(xiāo)；9彈簧；10擋板；11永久磁鐵；12螺桿；13干簧觸點(diǎn)重；14調(diào)節(jié)桿；15干簧觸點(diǎn)輕；16套管；17排氣口2、氣體繼電器的工作原理a)變壓器正常運(yùn)行時(shí)上下兩對(duì)觸點(diǎn)都斷開(kāi)，不發(fā)出信號(hào)b)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱(chēng)之為“輕瓦斯動(dòng)作c)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障

5、下觸點(diǎn)接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱(chēng)之為“重瓦斯動(dòng)作d)變壓器油箱漏油上觸點(diǎn)接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；下觸點(diǎn)接通，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 3、氣體繼電器的安裝安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。思考：為什么變壓器是斜著的？為了不阻礙氣體的流通，變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1的升高坡度，通往繼電器的連接管具有24的升高坡度。三、瓦斯保護(hù)的原理接線圖主要優(yōu)點(diǎn)：因此瓦斯保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一，與縱差動(dòng)保護(hù)相互配合、相互補(bǔ)充，實(shí)現(xiàn)快速而靈敏地切除變壓器油箱內(nèi)、外及引出線上發(fā)生的各種故障。 動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡(jiǎn)單、能反響油箱內(nèi)部發(fā)生的各種

6、故障。四、對(duì)瓦斯保護(hù)的評(píng)價(jià)： 不能反響油箱以外的套管及引出線等部位上發(fā)生的故障。 主要缺點(diǎn)：對(duì)于容量較小的變壓器，當(dāng)靈敏系數(shù)滿足要求時(shí)，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，它與瓦斯保護(hù)配合，以反響變壓器繞組及變壓器電源側(cè)的引出線套管上的各種故障。6.3 變壓器的電流速斷保護(hù)一、變壓器電流速斷保護(hù)原理接線圖二、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算：按躲過(guò)變壓器負(fù)荷側(cè)母線短路時(shí)流過(guò)保護(hù)的最大短路電流整定： 2躲過(guò)變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流 選擇其中的較大者作為保護(hù)的動(dòng)作值要求 大于等于2。靈敏系數(shù)：1.構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)的根本原那么: Ir0 兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系:電力變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)2.變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)不

7、平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法不平衡電流的產(chǎn)生原因減輕和消除方法1勵(lì)磁涌流的影響a.速飽和變流器；b.波形鑒別；c.二次諧波制動(dòng);d.互感器的接法和變比e.平衡線圈補(bǔ)償2變壓器兩側(cè)電流相位不同3計(jì)算變比與實(shí)際變比不同4兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同5變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭4.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原那么縱差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原那么躲開(kāi)變壓器的最大負(fù)荷電流為了防止由于電流互感器二次回路斷線時(shí)可能引起的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作?？煽肯禂?shù)，取最大負(fù)荷電流躲開(kāi)變壓器保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流可靠系數(shù)，取；最大負(fù)荷電流，其計(jì)算式為；變比、匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；電流互感器容許的最大相對(duì)誤

8、差；非周期分量系數(shù)；電流互感器的同型系數(shù)，取為1；躲開(kāi)變壓器最大勵(lì)磁涌流可靠系數(shù)，取；勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)；變壓器額定電流；縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn) 變壓器相間短路的后備保護(hù)，既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又可作為相鄰母線或線路的后備保護(hù)。一、相間短路的過(guò)電流保護(hù)1、使用條件過(guò)電流保護(hù)宜用于降壓變壓器。2、安裝地點(diǎn)：電源側(cè)。6.5 變壓器的電流和電壓保護(hù)3、保護(hù)的整定計(jì)算最大負(fù)荷電流 確定： 對(duì)于并列運(yùn)行的變壓器： 對(duì)于降壓變壓器：保護(hù)靈敏度動(dòng)作電流：要求大于保護(hù)原理接線圖二、復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)1、保護(hù)原理接線圖2、保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作值低電壓元件：電流元件：火電廠升壓變壓器：負(fù)序電壓元件：靈

9、敏度： 負(fù)序電壓元件：電流元件：要求大于要求大于低電壓元件：要求大于 對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組，由于額定電流大，電流元件往往不能滿足遠(yuǎn)后備靈敏度的要求，可采用負(fù)序電流保護(hù)。負(fù)序電流元件和反響對(duì)稱(chēng)短路故障的單相式低壓過(guò)電流保護(hù)組成。 負(fù)序電流保護(hù)靈敏度較高，且在星、三角接線的變壓器另一側(cè)發(fā)生不對(duì)稱(chēng)短路故障時(shí)，靈敏度不受影響，接線也較簡(jiǎn)單。 三、負(fù)序電流及單相式低壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)1、保護(hù)原理接線圖2、保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作值低電壓元件的整定與前面方式相同負(fù)序電流元件：靈敏度要求大于四、三繞組變壓器后備保護(hù)的配置原那么五、變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù) 過(guò)負(fù)荷保護(hù)反響變壓器對(duì)稱(chēng)過(guò)負(fù)荷引起的過(guò)電流。保護(hù)用一個(gè)電流

10、繼電器接于一相電流，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反響變壓器各側(cè)繞組可能過(guò)負(fù)荷情況來(lái)選擇：(1)對(duì)雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)。(2)對(duì)一側(cè)無(wú)電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無(wú)電源側(cè)。(3)對(duì)三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。(4)對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。(5)僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，假設(shè)三側(cè)的容量相等，只裝于電源側(cè)；假設(shè)三側(cè)的容量不等，那么裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。(6)對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。6.6 電力變壓器接地保護(hù) 電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓

11、器上裝設(shè)接地零序保護(hù)。作為變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。1、中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序保護(hù)保護(hù)定值 式中： 配合系數(shù)，取1.11.2； 零序電流分支系數(shù)； 引出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。2、中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地保護(hù)變電站局部變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí) ： 假設(shè)因某種原因造成QF3拒絕跳閘，那么保護(hù)動(dòng)作于QF1跳閘。當(dāng)QF1和QF4 跳閘后，系統(tǒng)成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運(yùn)行。T2的中性點(diǎn)對(duì)地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對(duì)地電壓將升高相間電壓。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，實(shí)現(xiàn)零序過(guò)電壓保護(hù)，作用于斷開(kāi)QF2。如果T2是分級(jí)絕緣變壓器，那么不允許上述情況出現(xiàn)，必須