繼電保護(hù)變壓器保護(hù)

1、繼電保護(hù)變壓器保護(hù)第1頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三油浸式變壓器第2頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三線路保護(hù)與元件保護(hù)線路保護(hù)的正確率接近100，主要是線路故障機(jī)理清楚、故障邊界明晰。元件保護(hù)（變壓器、發(fā)電機(jī)）動(dòng)作正確率較低，變壓器保護(hù)動(dòng)作正確率在80多，主要是變壓器內(nèi)部繞組故障多是漸進(jìn)發(fā)展而成的。所謂變壓器保護(hù)的靈敏度實(shí)際是以變壓器出口故障為校核值，即使靈敏度滿足要求，對于內(nèi)部輕微故障仍然不能反映。第3頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第一節(jié) 電力變壓器的故障類型、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其保護(hù)配置變壓器的絕緣方式油浸式變壓器S

2、F6變壓器干式變壓器（中低壓）第4頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三干式變壓器第5頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三變壓器故障油箱內(nèi)：有可能導(dǎo)致變壓器的爆炸繞組的相間短路、匝間短路、接地短路鐵芯的燒損等，；油箱外：套管和引出線發(fā)生相間和接地短路。變壓器的不正常狀態(tài)變壓器外部相間短路引起的過電流；外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；過負(fù)荷（運(yùn)行方式的突變）；風(fēng)扇故障及油面降低。過勵(lì)磁變壓器的故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)第6頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三瓦斯保護(hù)：針對油浸式變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，它反應(yīng)與油箱內(nèi)所產(chǎn)生的

3、氣體和油流而動(dòng)作。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)和電流速斷保護(hù)（動(dòng)作于跳閘）縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)：大型重要變壓器電流速斷保護(hù)：中小型變壓器，且過電流保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)。二、 變壓器保護(hù)方式第7頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三對于外部相間短路引起的變壓器過電流：過電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器，整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流；復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)靈敏度不滿足要求的降壓變壓器；負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于63MVA及以上的升壓變壓器；阻抗保護(hù)，對于采用（2）、（3）的保護(hù)不滿

4、足靈敏性和選擇性要求時(shí)。3. 反應(yīng)外部相間短路故障的后備保護(hù)第8頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。對自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。對于電網(wǎng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)（一般110kV電網(wǎng)為保證零序等值電路不變化，只一臺(tái)變壓器接地，其他變壓器不接地），為防止中性點(diǎn)接地變壓器跳開后，不接地變壓器仍帶接地故障運(yùn)行，可裝設(shè)零序過電壓保護(hù)、中性點(diǎn)裝放電間隙加零序電流保護(hù)等。4. 反應(yīng)外部接地短路故障的后備保護(hù)第9頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三5. 過負(fù)

5、荷保護(hù)對并列運(yùn)行的數(shù)臺(tái)變壓器，為防止運(yùn)行方式突變發(fā)生過負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷。6. 過勵(lì)磁保護(hù)對于500kV及以上變壓器，對于頻率降低或電壓升高引起的變壓器勵(lì)磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。7. 其他非電量保護(hù)第10頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第二節(jié) 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)第11頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三一、變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)基本原理和接線方式構(gòu)成變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的基本原則為保證變壓器縱差動(dòng)保護(hù)正確工作，應(yīng)使各側(cè)在正常和外部故障時(shí)二次電流相等，以雙繞組變壓器為例，流入差動(dòng)繼電器的電流應(yīng)為0：因此，變壓器縱差動(dòng)

6、保護(hù)需合適選擇兩側(cè)電流互感器變比，使其比值等于變壓器變比 。由于互感器變比有系列標(biāo)準(zhǔn)，因此縱差保護(hù)需要應(yīng)用硬件或軟件進(jìn)行變比補(bǔ)償。第二節(jié) 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)第12頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三變壓器常常采用YNd11的接線方式，因此兩側(cè)電流相位差30o ，這樣在二次電流相量相減時(shí)會(huì)形成一個(gè)差電流?？梢詫㈦娏骰ジ衅鞑扇『线m的接線進(jìn)行相位校正，兩側(cè)的互感器變比的選擇原則應(yīng)滿足：在微機(jī)保護(hù)中，為簡化現(xiàn)場接線，也可以兩側(cè)互感器均采用星形接線，然后按（8-4）用軟件把它校正過來。2. 變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的接線第13頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三YNd1

7、1接線變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)接線和矢量圖第14頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三由實(shí)際變比與計(jì)算變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流不平衡電流的原因減小由于變比不匹配產(chǎn)生的不平衡電流的措施二、縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及減小不平衡電流的主要措施變比差系數(shù)利用軟件實(shí)現(xiàn)電流幅值精確的平衡調(diào)整第15頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三2. 由于改變變壓器調(diào)壓分接頭產(chǎn)生的不平衡電流由于帶負(fù)荷調(diào)整變壓器的分接頭，實(shí)際變壓器變比不等于 ，而保護(hù)一般按中間分接頭（額定變比）整定。由此產(chǎn)生的不平衡電流應(yīng)通過整定值躲過。 取調(diào)壓范圍的一半，如調(diào)壓范圍為 第16頁，共50頁，2022年，

8、5月20日，12點(diǎn)8分，星期三3. 由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流穩(wěn)態(tài)不平衡電流暫態(tài)過程的不平衡電流對于變壓器， 第17頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三暫態(tài)過程中的互感器不平衡電流第18頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三帶速飽和中間變流器的差動(dòng)保護(hù)4. 最大不平衡電流的計(jì)算第19頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生原因及其影響變壓器勵(lì)磁電流 只流過原邊一側(cè)，因此反應(yīng)到差動(dòng)回路中引起不平衡電流。正常運(yùn)行情況下很小，一般不超過額定電流的25。外部故障時(shí)因?yàn)殡妷航档停瑒?lì)磁電流就更小。三、變壓器勵(lì)磁涌流的影響及

9、其對策第20頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三變壓器空載合閘時(shí)相當(dāng)于電壓瞬時(shí)加在一電感上，穩(wěn)態(tài)時(shí)電流滯后電壓90o（即電壓最大、電流過零；電壓過零、電流最大） ，磁通也滯后電壓90o。（如圖a）在空載合閘瞬間，磁通（電流）不能突變，為反抗磁通（電流）由零變化到穩(wěn)態(tài)值，因此必產(chǎn)生一個(gè)反電勢，其作用抵消外加電壓引起的穩(wěn)態(tài)磁通影響，而維持合閘前磁通不變。變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流第21頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三單相變壓器勵(lì)磁涌流的產(chǎn)生機(jī)理第22頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三對于單相運(yùn)行的變壓器，勵(lì)磁涌流出現(xiàn)在外加電壓瞬時(shí)值

10、 時(shí)接通電路，此時(shí)外加電壓引起的磁通應(yīng)為 ，而由于磁通不能突變，將出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通，其幅值為 。半個(gè)周期后（ 180o ），如果不計(jì)其衰減， 也變成 ，鐵芯中的磁通就達(dá)到 ，加上鐵芯的剩余磁通 ，總磁通將為鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流將劇烈增大，而成為勵(lì)磁涌流 。其最大值可達(dá)額定電流的6-8倍。對于三相變壓器，至少有兩相會(huì)出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流。 第23頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三（1）包含有很大的非周期分量（直流分量），往往偏于時(shí)間軸的一側(cè)；（2）包含大量高次諧波，以二次諧波為主；（3）波形之間出現(xiàn)間斷。變壓器勵(lì)磁涌流特點(diǎn)第24頁，共50頁，2022年，5月20

11、日，12點(diǎn)8分，星期三采用速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器（躲過勵(lì)磁涌流，但影響故障時(shí)響應(yīng)速度）；利用二次諧波制動(dòng)等；間斷角原理識(shí)別勵(lì)磁涌流；利用波形對稱原理。2. 防止涌流引起縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的方法第25頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的最大不平衡電流縱差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則在正常運(yùn)行情況下，防止電流互感器二次斷線引起誤動(dòng)，保護(hù)裝置應(yīng)躲過最大負(fù)荷電流（二次斷線時(shí)，只有一側(cè)有負(fù)荷電流）躲開保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流四、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則第26頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三應(yīng)考慮勵(lì)磁涌流的影響當(dāng)采用波形鑒別或二次諧波

12、制動(dòng)原理時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)具有抗勵(lì)磁涌流能力，一般不需再另作考慮；縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)取單側(cè)電源最小運(yùn)行方式下，變壓器端部故障時(shí)的二相相間短路電流。第27頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三和線路保護(hù)不一樣的是，變壓器保護(hù)的靈敏系數(shù)實(shí)際是個(gè)相對的標(biāo)準(zhǔn)。即使靈敏系數(shù)滿足要求，對于變壓器內(nèi)部的匝間短路，輕微故障等情況，縱差動(dòng)保護(hù)往往也不能反應(yīng)。實(shí)際運(yùn)行中，變壓器內(nèi)部故障時(shí)，往往瓦斯保護(hù)首先動(dòng)作，然后待故障進(jìn)一步發(fā)展，差動(dòng)保護(hù)才動(dòng)作。因此變壓器在線絕緣監(jiān)測近來日益受到重視。第28頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三繼電器的制動(dòng)特性曲線及其整定方法五、具有制動(dòng)特

13、性的變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)第29頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三不平衡電流隨外部短路電流變化關(guān)系為直線2，當(dāng)采用無制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器，整定值如圖為直線3，差動(dòng)繼電器的起動(dòng)電流為一常數(shù)。當(dāng)采用有制動(dòng)特性（曲線1）差動(dòng)繼電器時(shí)，為保證在外部最大短路電流時(shí)，繼電器不動(dòng)作，應(yīng)使曲線3通過a點(diǎn)，由于曲線3一直在不平衡電流特性2之上，因此繼電器在外部短路時(shí)不會(huì)誤動(dòng)。具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器的整定第30頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三2. 微機(jī)比率制動(dòng)特性的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)比率制動(dòng)特性的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)原理制動(dòng)電流其他形式第31頁，共50頁，2022年，5月20日，12

14、點(diǎn)8分，星期三最小動(dòng)作電流躲過變壓器額定負(fù)載時(shí)的不平衡電流最小制動(dòng)電流 ：一般取額定電流。折線斜率m：按躲過區(qū)外短路故障時(shí)差電流回路中最大不平衡電流整定。當(dāng) 微機(jī)比率制動(dòng)特性的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的整定第32頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三六、變壓器差動(dòng)速斷保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)：只反應(yīng)差流中工頻分量的大小，不考慮差流中諧波及波形畸變的影響。按躲過最大勵(lì)磁涌流或外部短路最大不平衡電流整定，其值可達(dá)4-10倍額定電流。第33頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三變壓器的零序電流差動(dòng)保護(hù)第34頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三一、變壓器的過電流保護(hù)

15、并列運(yùn)行的變壓器降壓變壓器第三節(jié) 變壓器相間短路的后備保護(hù)第35頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三靈敏系數(shù)校驗(yàn)：應(yīng)考慮在變壓器保護(hù)范圍末端發(fā)生故障的最小短路電流。動(dòng)作時(shí)限與線路定時(shí)限過電流保護(hù)相同。以上起動(dòng)電流一般較大，往往不能作相鄰元件的后備保護(hù)，為此需要采取以下幾種提高靈敏性的措施。第36頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三低電壓繼電器和過電流繼電器同時(shí)動(dòng)作時(shí)，才能起動(dòng)時(shí)間繼電器。低電壓繼電器：正常時(shí)，保護(hù)安裝處電壓高（繼電器帶電），常閉觸點(diǎn)斷開；故障時(shí)，電壓降低，繼電器動(dòng)作（失電），常閉觸點(diǎn)閉合。電流繼電器整定只考慮躲開最大負(fù)荷電流即可二、低電壓

16、起動(dòng)的過電流保護(hù)第37頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三低電壓繼電器整定應(yīng)保證在突然切除一臺(tái)并聯(lián)運(yùn)行的變壓器或電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)不應(yīng)動(dòng)作。其靈敏系數(shù)第38頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)邏輯第39頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第40頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三復(fù)合電壓：發(fā)生各種不對稱短路： 動(dòng)作，常閉觸點(diǎn)打開， 失電， 動(dòng)作，如果電流繼電器也動(dòng)作，則起動(dòng)時(shí)間繼電器。發(fā)生三相對稱短路時(shí)，開始會(huì)出現(xiàn)暫態(tài)負(fù)序電壓， 動(dòng)作， 動(dòng)作；三相短路穩(wěn)態(tài)后 返回，但線電壓仍很低， 保持動(dòng)作， 不

17、返回。負(fù)序電壓繼電器整定：三、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)第41頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)邏輯第42頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第43頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第四節(jié) 變壓器接地短路故障的后備保護(hù)一、中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器的接地保護(hù)第44頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三二、中性點(diǎn)可能接地或不接地運(yùn)行的變壓器全絕緣變壓器第45頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三分級(jí)絕緣且中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙的變壓器第46頁，共50頁，2022年，5月20日，12點(diǎn)8分，星期三第五節(jié) 變壓器的其他保護(hù)一、變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)變壓器過勵(lì)磁：電壓升高或頻率下降都會(huì)使得變壓器磁通密度B增加，使變壓器勵(lì)磁電流增加，特別是在鐵芯飽和后，勵(lì)磁電流要急劇增大。過勵(lì)磁的危