電力變壓器的保護配置與整定計算

1、第2章電力變壓器的保護配置與整定計算重點 ：掌握變壓器保護的配置原則和差動保護的整定計算，理解三繞組變壓器后備保護及過負荷保護配置難點 ：變壓器差動保護的整定計算能力培養(yǎng)要求： 基本能對變壓器的保護進行整定計算方法。學時： 6 學時2.1 電力變壓器保護配置的原則、變壓器的故障類型與特征變壓器的故障可分為油箱內故障和油箱外故障兩類， 油箱內故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路，以及鐵芯燒毀等。變壓器油箱內的故障十分危險，由于油箱內充滿了變壓器油， 故障后強大的短路電流使變壓器油急劇的 分解氣化， 可能產生大量的可燃性瓦斯氣體， 很容易引起油箱爆炸。 油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生

2、的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常的運行狀態(tài)主要有外部相間短路、 接地短路引起的相間過電流和零序過電流， 負荷超過其額定容量引起的過負荷、 油箱漏油引起的油面降 低，以及過電壓、過勵磁等。、變壓器保護配置的基本原則1、瓦斯保護 :800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內油浸式變壓器,均應裝設瓦斯保護。瓦斯保護用來反應變壓器油箱內部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器，輕瓦斯保護動作于發(fā)出信號。2、縱差保護或電流速斷保護 :6300KVA及以上并列運行的變壓器，10000KVA及以上單獨運行的變壓器,發(fā)電廠廠用或工業(yè)企業(yè)中自用6300KVA及

3、以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。其他電力變壓器，應裝設電流速斷保護，其過電流保護的動作時限應大于0.5S。對于2000KVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應裝設縱差保護?？v差保護用于反應電力變壓器繞組、 套管及引出線發(fā)生的短路故障， 其保護動作于跳開變壓器各電源側斷路器并發(fā)相應信號。3、相間短路的后備保護 : 相間短路的后備保護用于反應外部相間短路引起的變壓器過電流， 同時作為瓦斯 保護和縱差保護 （或電流速斷保護） 的后備保護， 其動作時限按電流保護的階梯 形原則來整定， 延時動作于跳開變壓器各電源側斷路器， 并發(fā)相應信號。 一般采 用過流保護、復合電壓起動過電流保護

4、或負序電流單相低電壓保護等。4、接地短路的零序保護 : 對于中性點直接接地系統(tǒng)中的變壓器， 應裝設零序保護， 零序保護用于反應變壓 器高壓側（或中壓側），以及外部元件的接地短路。5、過負荷保護 : 對于400KVA以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用 電源時，應裝設過負荷保護。過負荷保護通常只裝在一相，其動作時限較長，延 時動作于發(fā)信號。6、其他保護 : 高壓側電壓為500KV及以上的變壓器，對頻率降低和電壓升高而引起的變壓器勵 磁電流升高，應裝設變壓器過勵磁保護。對變壓器溫度和油箱內壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標準要求， 應裝設相應的保護裝置。三、關于三繞組

5、變壓器后備保護配置 對于三繞組變壓器的后備保護，當變壓器油箱內部故障時，應斷開各側斷路器， 當油箱外部故障時， 只應斷開近故障點側的變壓器斷路器， 使變壓器的其余兩側 繼續(xù)運行。1、對于單側電源的三繞組變壓器，應設置兩套后備保護，分別裝于電源側和負荷側。保護帶兩級時限，以較小的時限跳開變壓器斷路器QF3以較大的時限斷開變壓器各側斷路器。2、對于多側電源的三繞組變壓器，應在三側都裝設后備保護。四、關于變壓器的過負荷保護1、對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側。2、3、4、5、對一側無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機電壓側和無電源側。對三側有電源的三繞組升壓變壓器，三側均應裝設。對于雙繞組降壓變

6、壓器，裝于高壓側。僅一側電源的三繞組降壓變壓器，若三側的容量相等，只裝于電源側；若三側的容量不等，則裝于電源側及容量較小側。6對兩側有電源的三繞組降壓變壓器，三側均應裝設。裝于各側的過負荷保護，均經過同一時間繼電器作用于信號。五、關于變壓器接地保護 要求：大電流接地系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設接地（零序）保護, 作為變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后備保護。 有若干臺變 壓器并聯(lián)運行的變電站，則采用一部分變壓器中性點接地運行， 而另一部分變壓 器中性點不接地運行的方式。如圖所示兩臺升壓變壓器并列運行，其中 T1中性點接地運行，T2中性點不接地運行。對于中性點有兩種運行方

7、式的變壓器，需 要裝設兩套相互配合的接地保護裝置：零序過電流保護一用于中性點接地運行方式；零序過電壓保護一用于中性點不接地運行方式。nr八III* W1*加按下列原則來構成保護：對于分級絕緣變壓器應先切除中性點不接地運行的變壓 器，后切除中性點接地運行的變壓器；對于全絕緣變壓器應先切除中性點接地運 行的變壓器，后切除中性點不接地運行的變壓器。?OFL Vr_ OS.PF巳TAN卜I-on (1> OS片JT吠or£=L當35KV變壓器保護配置圖1 T|1：円13Uq.J?£12.2變壓器保護的整定計算、電力變壓器電流速斷保護對于容量較小的變壓器，當其過電流保護的動作時

8、限大于0.5s時，可在電源側 裝設電流速斷保護。保護動作電流：1、躲開變壓器負荷側母線上短路時流過保護的最大短路電流I誠=疋廈論2、躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流 取上述兩條件較大值為整定值。要求在保護安裝處K2點發(fā)生兩相金屬性短路進行校驗:要求KsenA 2、用DCD-2構成的差動保護整定計算on?<-Wei3m 0 4 0、人人人占人人右人人人/?、m 口n5 t 8 )0 n?0W1、確定基本側hn5 6 8 )0 n?o*KAa計算一次側額定電流：選擇電流互感器變比：主變 D 側，Kcon=1; Y側 Kcon=y3確定基本側:二次電流大的那一側為基本側。2、確定動作電流計算值躲

9、開勵磁涌流:4f?,皿f re! 躲開TA二次回路斷線影響: 躲開外部短路時流經保護的最大不平衡電流:紗.加瓦誕（血晶+打nb2 +血晶衛(wèi)）根據經驗，可靠系數(shù)取1.3。其中:1 蝕k'民+ AU7nh-jnjxAY' 血丹$衛(wèi).2h.2 Uh高、中壓側調壓分接頭調壓范圍的一半；Kts兩側TA同型系數(shù)，型號相同取0.5，不同取1 ； fer TA的最大誤差，取10% fer 計算誤差，初次計算取 0.05 ；Ikmax 流經保護的最大外部短路電流； 若是雙繞組變壓器，則：【毎皿-皿今 -1 3（疋丿肝保護動作電流計算值取上述三條件最大值。3、確定基本側工作繞組匝數(shù):TA其中:AW

10、0 DCD-2繼電器額定動作磁勢，取 60安.匝;Kcon基本側TA接線系數(shù);nT 基本側TA變比;選用 Ww.setw Ww.cal 工作繞組匝數(shù)：IPX根據DC2差動線圈的固有數(shù)值，先選定差動線圈的匝數(shù)，則基本側平衡線圈 匝數(shù)即可得到。繼電器的動作電流:J =仏二醴%4、確定非基本側平衡繞組 三繞組變壓器:雙繞組變壓器: 式中: 12b 額定情況下，基本側TA二次側電流；I2nb 額定情況下，非基本側 TA二次側電流;整定：根據計算值按四舍五入法確定平衡繞組匝數(shù)（取整數(shù)）。5、相對誤差校驗.set要求： fer < 0.05。若條件不滿足，應將計算出來的值帶入公式重新確定保護 動作電

11、流。6靈敏度要求2。7、短路繞組位置的確定中小型變壓器勵磁涌流大、衰減快，對保護動作的快速性要求低，故一般選擇C C或D-D位置。（必須保證2個抽頭螺絲位于相同字母處，內部關系才成立。） 大容量變壓器一般選A A或B B位置。所選位置是否恰當，應由空載投入變壓 器試驗時差動保護不誤動為準。三、相間短路后備保護的整定計算g1、過電流保護動作電流:最大負荷電流ILmax的確定:珀HUM7 ""變壓器并列運行時:降壓變壓器: 動作時間按階梯原則整定；靈敏度校驗方法、要求都與線路定時限過流保護完全致。2、復合電壓過流保護-電流元件靈敏度校驗同過流保護。低壓元件低壓元件靈敏度:要求

12、Ksen> 1.2 負序電壓元件J = (0.06-= 6 1 羽SS7Z Y TJ負序電壓元件靈敏度要求 Ksen> 1.2 時間元件 動作時間的確定同過流保護。3、負序電流和單相低電壓過流保護 對于大容量的發(fā)電機變壓器組，由于額定電流大，電流元件往往不能滿足遠后備 靈敏度的要求，可采用負序電流保護。它是由反應不對稱短路故障的負序電流元 件和反應對稱短路故障的單相式低壓過電流保護組成。負序電流保護靈敏度較高，且在接線的變壓器另一側發(fā)生不對稱短路故障時， 靈 敏度不受影響，接線也較簡單。整定計算則比較復雜，主要是需要計算負序電流, 請查閱相關資料。四、過負荷保護的整定計算t。過負荷保護只反應一相電流的大小，由于變壓器允許過負荷能力比較強， 所以保 護延時一般較長，至少應該比變壓器后備保護動作時間多一個級差五、變壓器接地短路后備保護的整定計算 變壓器中性點引出線上的零序電流保護應與包保護側母線引出線上配置的零序 電流保護后備段進行配合。保護的靈敏系數(shù)按后備保護范圍末端接地短路校驗, 靈敏系數(shù)應不小于1.2 。保護的動作時限應比引出線零序電流后備段的最大動作時限大一個階梯時 為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護