第八章電力變壓器保護(hù)

第八章電力變壓器保護(hù)第一頁，共55頁。二、變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)

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)過電壓負(fù)荷超過額定容量引起的過負(fù)荷漏油等原因引起的油面降低大容量變壓器的過勵(lì)磁故障8.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)第二頁，共55頁。三、變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)

主保護(hù)瓦斯保護(hù)防御變壓器油箱內(nèi)各種短路故障和油面降低縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)防御變壓器繞組、套管及引出線上的故障8.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)第三頁，共55頁。三、變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)外部相間短路的后備保護(hù)

過電流保護(hù)低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)阻抗保護(hù)

8.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)第四頁，共55頁。三、變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)

外部接地短路的后備保護(hù)

變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行零序電流保護(hù)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應(yīng)增設(shè)零序方向元件中性點(diǎn)不接地的變壓器零序過電壓保護(hù)中性點(diǎn)經(jīng)過放電間隙接地的變壓器間隙電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)

8.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)第五頁，共55頁。三、變壓器應(yīng)裝設(shè)的保護(hù)

過負(fù)荷保護(hù)過勵(lì)磁保護(hù)變壓器的其他非電量保護(hù)油溫高保護(hù)、冷卻器故障保護(hù)、壓力釋放保護(hù)等8.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)第六頁，共55頁。一、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理

正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，應(yīng)使

****8.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)第七頁，共55頁。按相實(shí)現(xiàn)的變壓器縱差動(dòng)保護(hù)，其電流互感器變比的選擇原則是：兩側(cè)電流互感器變比的比值等于變壓器的變比。****8.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)一、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理

第八頁，共55頁。內(nèi)部故障時(shí)動(dòng)作判據(jù)外部故障或正常時(shí)，差電流為不平衡電流，不動(dòng)作內(nèi)部故障時(shí)，差電流為故障電流，動(dòng)作****第九頁，共55頁。1、三相變壓器接線產(chǎn)生的不平衡電流將對(duì)應(yīng)相TA連接構(gòu)成差動(dòng)回路時(shí)：由于存在相位差，無論如何選擇TA變比，差電流不可能為零。二、變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流分析第十頁，共55頁。解決辦法：選擇兩側(cè)同相位的電流量構(gòu)成差動(dòng)回路。第十一頁，共55頁。第十二頁，共55頁。微機(jī)式保護(hù)：兩側(cè)測(cè)量相電流，通過軟件計(jì)算消除相位差。第十三頁，共55頁。2、TA計(jì)算變比與實(shí)際變比不同產(chǎn)生的不平衡電流很難完全滿足,會(huì)產(chǎn)生不平衡電流：減小方法電磁式：采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償數(shù)字式保護(hù)：計(jì)算補(bǔ)償Ik.max，外部短路時(shí)流過TA的最大短路電流（二次值）第十四頁，共55頁。采用中間變流器進(jìn)行補(bǔ)償TS——中間變流器Wb——平衡線圈Wd——差動(dòng)線圈正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，使W2WbWdTS平衡線圈只能取整數(shù)匝，所以仍有不平衡電流，但其值大為降低第十五頁，共55頁。3、由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流分接頭位置改變之后，變壓器變比改變，由于TA變比不能隨之調(diào)整，就會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。電壓調(diào)節(jié)范圍的一半Ik.max，外部短路時(shí)流過TA的最大短路電流（二次值）第十六頁，共55頁。4、由電流互感器變換誤差產(chǎn)生的不平衡電流同型系數(shù)，兩側(cè)TA同型時(shí)取0.5，不同型時(shí)取1。非周期分量系數(shù)，考慮暫態(tài)過程中不平衡電流更大，一般取1.5～2。措施：減小TA二次負(fù)載，增加速飽和中間變流器。理想特性1TA2TA計(jì)算公式：Ik.max，外部短路時(shí)流過TA的最大短路電流（二次值）第十七頁，共55頁。5、勵(lì)磁涌流不考慮其它不平衡電流：差動(dòng)電流完全是勵(lì)磁電流。變壓器正常運(yùn)行時(shí)：外部故障時(shí)：更小電壓突然增加時(shí)（如空載合閘、故障消失電壓恢復(fù)）：稱之為勵(lì)磁涌流。歸算到同一電壓等級(jí)（1）勵(lì)磁涌流的概念第十八頁，共55頁。（2）勵(lì)磁涌流產(chǎn)生的原因：電壓突然上升后，磁通不能突變，產(chǎn)生暫態(tài)磁通，可能導(dǎo)致變壓器嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的勵(lì)磁電流。穩(wěn)態(tài)磁通分量：暫態(tài)磁通分量：設(shè)及,磁通在合閘半周之后達(dá)到最大值。第十九頁，共55頁。第二十頁，共55頁。如果，合閘時(shí)磁通就進(jìn)入穩(wěn)態(tài)，則不會(huì)出現(xiàn)勵(lì)磁涌流；反之暫態(tài)磁通越大，勵(lì)磁涌流就會(huì)越大。（3）影響涌流大小的因素：①合閘時(shí)電壓初相角α，剩磁大小與方向假設(shè)，對(duì)于單相變壓器：時(shí)合閘，電壓為零，勵(lì)磁涌流現(xiàn)象最嚴(yán)重。時(shí)合閘，電壓最高，不會(huì)產(chǎn)生勵(lì)磁涌流現(xiàn)象。對(duì)于三相變壓器：不能保證三相都在電壓最高時(shí)合閘，所以至少有兩相會(huì)產(chǎn)生不同程度的勵(lì)磁涌流。②變壓器的飽和磁通變壓器越易飽和，勵(lì)磁涌流越大。第二十一頁，共55頁。（4）單相變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：①含有很大的非周期分量；②波形偏向時(shí)間軸一側(cè)，并出現(xiàn)間斷；③含有大量的高次諧波分量，以二次諧波為主。勵(lì)磁涌流對(duì)差動(dòng)保護(hù)的影響：勵(lì)磁涌流數(shù)值很大，差動(dòng)保護(hù)難以從數(shù)值上躲過，需要?jiǎng)?lì)磁涌流鑒別方法，在發(fā)生涌流時(shí)閉鎖保護(hù)。第二十二頁，共55頁。（5）防止差動(dòng)保護(hù)在出現(xiàn)勵(lì)磁涌流時(shí)誤動(dòng)的措施：①采用具有速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器②采用涌流鑒別措施閉鎖差動(dòng)保護(hù)邏輯簡(jiǎn)圖：差動(dòng)元件涌流鑒別元件&跳閘第二十三頁，共55頁。二次諧波制動(dòng)比，躲過各種勵(lì)磁涌流情況下最小二次諧波含量。（0.15～0.20）(a)利用二次諧波鑒別判據(jù)：、：差動(dòng)電流中基波、二次諧波分量幅值：不足：故障暫態(tài)電流二次諧波比較大時(shí)，保護(hù)延時(shí)較長(zhǎng)；帶故障變壓器空載合閘時(shí)，可能會(huì)閉鎖保護(hù)(b)利用間斷角判據(jù)：關(guān)鍵：間斷角的測(cè)量。并增加反應(yīng)波寬的輔助判據(jù)第二十四頁，共55頁。6、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則①躲過外部故障時(shí)候流過繼電器的最大不平衡電流：可靠系數(shù)，取1.3對(duì)Yd11接線的變壓器Ik.max，外部短路時(shí)流過TA的最大短路電流（二次值）為歸算到Y(jié)側(cè)的變壓器最大外部短路電流為歸算到△側(cè)的變壓器最大外部短路電流第二十五頁，共55頁。②躲過TA二次斷線時(shí)引起的最大差電流：：變壓器的最大負(fù)荷電流（折算到二次）為歸算到Y(jié)側(cè)的變壓器最大負(fù)荷電流為歸算到△側(cè)的變壓器最大負(fù)荷電流對(duì)Yd11接線的變壓器：可靠系數(shù)，取1.3第二十六頁，共55頁。③靈敏度校驗(yàn)：區(qū)內(nèi)端部故障時(shí)，流過繼電器的最小差動(dòng)電流要求大于2不滿足要求時(shí)，采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。第二十七頁，共55頁。三、具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器1、制動(dòng)特性的提出外部故障時(shí)穿越電流越大，不平衡電流越大。問題：為防止誤動(dòng)，定值會(huì)比較大，內(nèi)部故障時(shí)，靈敏度比較低。分析：定值固定不變，防止誤動(dòng)必然犧牲靈敏度。解決辦法：對(duì)差動(dòng)繼電器引入一個(gè)制動(dòng)電流，動(dòng)作電流隨制動(dòng)電流增大而增大。第二十八頁，共55頁。外部故障時(shí)，不平衡電流大，但是定值也大，不會(huì)誤動(dòng)內(nèi)部故障時(shí)，穿越電流小，定值也小，能靈敏動(dòng)作。特性上方為動(dòng)作區(qū)；特性下方為制動(dòng)區(qū)。動(dòng)作區(qū)制動(dòng)區(qū)BCH-1型差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性即如上圖所示動(dòng)作方程第二十九頁，共55頁。（2）動(dòng)作判據(jù)

2、微機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的比率制動(dòng)特性（1）兩折線制動(dòng)特性如圖：第三十頁，共55頁。（3）整定計(jì)算基本步驟①拐點(diǎn)電流②最小動(dòng)作電流③制動(dòng)特性斜率通常第三十一頁，共55頁。（4）動(dòng)作電流與制動(dòng)電流的選取電流取流入變壓器為正方向動(dòng)作電流：制動(dòng)電流：①平均電流制動(dòng)②復(fù)式制動(dòng)③標(biāo)積制動(dòng)第三十二頁，共55頁。①采用制動(dòng)特性時(shí)如直線1②沒有制動(dòng)特性時(shí)采用制動(dòng)特性后，靈敏度有了很大提高。（5）內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為

假設(shè)兩側(cè)電源供給的短路電流相等；采用平均電流制動(dòng)第三十三頁，共55頁。（一）過電流保護(hù)1.單相原理接線8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十四頁，共55頁。起動(dòng)電流：躲過變壓器的最大負(fù)荷電流整定（1）對(duì)并列運(yùn)行的變壓器（2）對(duì)降壓變壓器2.整定計(jì)算8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十五頁，共55頁。（二）低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1.單相原理接線8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十六頁，共55頁。（1）起動(dòng)電流。按大于變壓器的額定電流整定（2）動(dòng)作電壓。按小于正常運(yùn)行時(shí)母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，且外部故障切除后，電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)的過程中應(yīng)能返回。根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)2.整定計(jì)算8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十七頁，共55頁。（三）復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1.原理接線8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十八頁，共55頁。負(fù)序電壓繼電器的動(dòng)作電壓，可按躲開正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電壓整定。通常取

2.整定計(jì)算8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第三十九頁，共55頁。(四)負(fù)序過電流保護(hù)1.原理接線8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第四十頁，共55頁。動(dòng)作電流的整定原則：（1）躲變壓器正常運(yùn)行時(shí)，負(fù)序電流濾過器的最大不平衡電流，一般為（2）躲線路一相斷線時(shí)引起的負(fù)序電流（3）與相鄰元件上的負(fù)序電流保護(hù)在靈敏度上配合2.整定計(jì)算8.3變壓器相間短路的后備保護(hù)第四十一頁，共55頁。（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)跳QF跳QF1、QF28.4變壓器的接地保護(hù)第四十二頁，共55頁。按與相鄰元件的零序電流保護(hù)Ⅰ段配合相鄰元件的零序電流保護(hù)Ⅰ段動(dòng)作電流1.零序一段整定原則8.4變壓器的接地保護(hù)（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)第四十三頁，共55頁。按與相鄰元件的零序電流保護(hù)后備段配合相鄰元件的零序電流保護(hù)后備段動(dòng)作電流2.零序二段整定原則8.4變壓器的接地保護(hù)（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)第四十四頁，共55頁。（二）部分變壓器中性點(diǎn)接地的零序電流電壓保護(hù)8.4變壓器的接地保護(hù)第四十五頁，共55頁。當(dāng)變壓器接地時(shí)可采用“（一）中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)”的方法當(dāng)變壓器不接地時(shí)采用零序電壓保護(hù)。零序電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過部分變壓器接地電網(wǎng)發(fā)生接地故障時(shí)，保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓整定。一般取180V。動(dòng)作時(shí)間取

0.3~0.5s

1.全絕緣變壓器8.4變壓器的接地保護(hù)（二）部分變壓器中性點(diǎn)接地的零序電流電壓保護(hù)第四十六頁，共55頁。跳QF1跳QF第四十七頁，共55頁。2.分級(jí)絕緣變壓器為保證變壓器的安全，應(yīng)先切除不接地變壓器，后切除接地變壓器跳QF2跳QF（二）部分變壓器中性點(diǎn)接地的零序電流電壓保護(hù)第四十八頁，共55頁。零序電流保護(hù)設(shè)有兩個(gè)時(shí)限，t1時(shí)限跳開分段斷路器，t3時(shí)限跳開本變壓器零序電壓保護(hù)設(shè)有一個(gè)時(shí)限t2。其動(dòng)作電壓按躲過零序電壓過濾器最大不平衡電壓整定，一般取二次值為5V為保證先跳開不接地變壓器，時(shí)限配合關(guān)系為：t3>t2>t1跳QF第四十九頁，共55頁。（三）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地變壓器的零序電流電壓保護(hù)（１）中性點(diǎn)經(jīng)隔離刀閘直接接地時(shí)，配置兩段式零序電流保護(hù)（２）中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地時(shí)，配置間隙電流保護(hù)和零序電壓保護(hù)。當(dāng)放電間隙擊穿時(shí)有零序電流，當(dāng)放電間隙恢復(fù)后有零序電壓，所以間隙電流與零序電壓保護(hù)按或門構(gòu)成，保護(hù)經(jīng)短延時(shí)跳閘第五十頁，共55頁。跳變壓器各側(cè)斷路器同前同前第五十一頁，共55頁。一、三繞組變壓器差動(dòng)保護(hù)的特點(diǎn)8.5三繞組變壓器保護(hù)的特點(diǎn)......電流互感器的選擇在正?；蛲獠抗收蠒r(shí)：第五十二頁，共55頁。二、三繞組變壓器過電