第2章電力變壓器的保護(hù)配置與整定計

1、第2章 電力變壓器的保護(hù)配置與整定計算知識與能力： 掌握變壓器保護(hù)的配置原則，理解三繞組變壓器后備保護(hù)及過負(fù)荷保護(hù)配置；了解瓦斯保護(hù)工作原理；基本能對變壓器的保護(hù)進(jìn)行整定計算方法。一、變壓器的故障類型與特征 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，油箱內(nèi)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(nèi)的故障十分危險，由于油箱內(nèi)充滿了變壓器油，故障后強(qiáng)大的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)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)生的相間短路和接地短路。電力變壓器不正常的運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過

2、電流和零序過電流，負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過電壓、過勵磁等。2.1 電力變壓器保護(hù)配置的原則二、變壓器保護(hù)配置的基本原則 1、瓦斯保護(hù): 800KVA及以上的油浸式變壓器和400KVA以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)用來反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，輕瓦斯保護(hù)動作于發(fā)出信號。2、縱差保護(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)電廠廠用或工業(yè)企業(yè)中自用6300KVA及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。其他電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流

3、速斷保護(hù)，其過電流保護(hù)的動作時限應(yīng)大于 。對于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，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)?？v差保護(hù)用于反應(yīng)電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的短路故障，其保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器并發(fā)相應(yīng)信號。3、相間短路的后備保護(hù): 相間短路的后備保護(hù)用于反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，同時作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)（或電流速斷保護(hù)）的后備保護(hù)，其動作時限按電流保護(hù)的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器，并發(fā)相應(yīng)信號。 一般采用過流保護(hù)、復(fù)合電壓起動過電流保護(hù)或負(fù)序電流單相低電壓保護(hù)等。4、接地短路的零序保護(hù): 對于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)中的變壓器，應(yīng)

4、裝設(shè)零序保護(hù)，零序保護(hù)用于反應(yīng)變壓器高壓側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。 s5 . 05、過負(fù)荷保護(hù): 對于400KVA以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)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(hù): 高壓側(cè)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(yīng)裝設(shè)變壓器過勵磁保護(hù)。 對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。三、關(guān)于三繞組變壓器后備保護(hù)配置 對于三繞組變壓器的后備保護(hù)，當(dāng)變壓器油箱內(nèi)部故障時，應(yīng)斷開各側(cè)斷路器，當(dāng)油

5、箱外部故障時，只應(yīng)斷開近故障點(diǎn)側(cè)的變壓器斷路器，使變壓器的其余兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行。 1、對于單側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)設(shè)置兩套后備保護(hù)，分別裝于電源側(cè)和負(fù)荷側(cè)。保護(hù)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(cè)斷路器。 2、對于多側(cè)電源的三繞組變壓器，應(yīng)在三側(cè)都裝設(shè)后備保護(hù)。 信號信號信號跳QF2跳QF2跳QF1跳QF3跳QF3四、關(guān)于變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 1、對雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)。 2、對一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無電源側(cè)。 3、對三側(cè)有電源的三繞組升壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。 4、對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。 5、僅一側(cè)電源的三

6、繞組降壓變壓器，若三側(cè)的容量相等，只裝于電源側(cè)；若三側(cè)的容量不等，則裝于電源側(cè)及容量較小側(cè)。 6、對兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。 裝于各側(cè)的過負(fù)荷保護(hù)，均經(jīng)過同一時間繼電器作用于信號。五、關(guān)于變壓器接地保護(hù) 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(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)。 信號跳QF2跳QF1 有若干臺變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電站，則采用一部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，而另一部分變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的方式。如圖所示兩臺升壓變壓器并列運(yùn)行，其中T1中性點(diǎn)接地運(yùn)行，T2中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。對于中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需

7、要裝設(shè)兩套相互配合的接地保護(hù)裝置：零序過電流保護(hù)用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式；零序過電壓保護(hù)用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。 按下列原則來構(gòu)成保護(hù)：對于分級絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；對于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器。至 其 他 變 壓 器 零 序 保 護(hù)由 其 他 變 壓 器 零 序 保 護(hù) 來跳 QF1來 自 高 壓 側(cè) 母 線 電 壓 互 感 器跳 QF2信 號信 號跳 QF2跳 QF1信 號35KV變壓器保護(hù)配置圖變壓器保護(hù)配置圖差 動 保 護(hù)后 備 保 護(hù)測 量差 動 保 護(hù)110KV變壓器保護(hù)配置圖變壓

8、器保護(hù)配置圖差動保護(hù)后備保護(hù)后備保護(hù)差動保護(hù)差動保護(hù)測 量發(fā)電廠側(cè)負(fù)荷側(cè)系統(tǒng)側(cè)測 量后備保護(hù)測 量一、電力變壓器電流速斷保護(hù) 對于容量較小的變壓器，當(dāng)其過電流保護(hù)的動作時限大于0.5s時，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)。 保護(hù)動作電流: 1、按大于變壓器負(fù)荷側(cè)母線上短路時流過保護(hù)的最大短路電流 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(hù)安裝處K2點(diǎn)發(fā)生兩相金屬性短路進(jìn)行校驗： 2 max. krelsetIKINsetII)53(2.2 變壓器保護(hù)的整定計算setksenIIK)2(min.信 號二、用DCD-2構(gòu)成的差動保護(hù)整定計算1、確定基本側(cè)計算一次側(cè)額定電

9、流:選擇電流互感器變比: 主變D側(cè)， =1；Y側(cè) =確定基本側(cè): 二次電流大的那一側(cè)為基本側(cè)。NTNNUSI3TANconNnIKI25NconTAcalIKnconK3conK2、確定動作電流計算值 躲開勵磁涌流： 躲開TA二次回路斷線影響： 躲開外部短路時流經(jīng)保護(hù)的最大不平衡電流： 根據(jù)經(jīng)驗，可靠系數(shù)取1.3。其中： 高、中壓側(cè)調(diào)壓分接頭調(diào)壓范圍的一半； 兩側(cè)TA同型系數(shù)，型號相同取0.5，不同取1； TA的最大誤差，取10%； 計算誤差，初次計算取0.05； 流經(jīng)保護(hù)的最大外部短路電流；若是雙繞組變壓器，則:保護(hù)動作電流計算值取上述三條件最大值。NrelcalopIKI.max.Lrel

10、calopIKI)(3 .2 .1 .max.unbunbunbrelunbrelcalopIIIKIKImax.1 .kertsunpunbIfKKImax.max.2 .mkmhkhunbIUIUImax. 2 .2 .max. 1 .1 .3 .kerkerunbIfIfImax.max.)( 3 . 1kerertsunbrelcalopIfUfKIKItsKerferf)(mhUmax. kI3、確定基本側(cè)工作繞組匝數(shù)： 其中： DCD-2繼電器額定動作磁勢，取60安.匝； 基本側(cè)TA接線系數(shù)； 基本側(cè)TA變比； 選用 工作繞組匝數(shù) 根據(jù)DCD2差動線圈的固有數(shù)值，先選定差動線圈的匝

11、數(shù)，則基本側(cè)平衡線圈匝數(shù)即可得到。 繼電器的動作電流：aclropcalwIAWW.0.TAcalopconcalropnIKI.setwW.0AWconKTAncalwW.setbsetdsetwWWW.setwropWAWI.0.4、確定非基本側(cè)平衡繞組三繞組變壓器：雙繞組變壓器： 式中： 額定情況下，基本側(cè)TA二次側(cè)電流； 額定情況下，非基本側(cè)TA二次側(cè)電流；整定：根據(jù)計算值按四舍五入法確定平衡繞組匝數(shù)（取整數(shù)）。setdnbnbbcalnbWIIIW. 2. 2. 2.setdsetwnbbcalnbWWIIW. 2. 2.5、相對誤差校驗 要求： 0.05 。若條件不滿足，應(yīng)將計算出

12、來的值帶入公式重新確定保護(hù)動作電流。6、靈敏度 2bTAropkconsennIIKK.min.bI. 2nbI. 2setdcalnbsetnbcalnberWWWWf.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(hù)動作的快速性要求低，故一般選擇CC或DD位置。（必須保證2個抽頭螺絲位于相同字母處，內(nèi)部關(guān)系才成立。）大容量變壓器一般選AA或BB位置。所選位置是否恰當(dāng)，應(yīng)由空載投入變壓器試驗時差動保護(hù)不誤動為準(zhǔn)。三、相間短路后備保護(hù)的整定計算 1、過電流保護(hù) 動作電流： 最大負(fù)荷電流確定： 變壓器并列運(yùn)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

13、流保護(hù)完全一致。max.LrerelopIKKINLImmI1max.max.max.LssLIKI2、復(fù)合電壓過流保護(hù) 電流元件 靈敏度校驗同過流保護(hù)。 低壓元件 低壓元件靈敏度 ： 1.2 負(fù)序電壓元件 負(fù)序電壓元件靈敏度 1.2 時間元件 動作時間的確定同過流保護(hù)。NrerelopIKKIVUUNop707 . 0max.KreopsenUKUKVUUNop126)12. 006. 0(2opksenUUK2min. 23、負(fù)序電流和單相低電壓過流保護(hù) 對于大容量的發(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)。它是由反應(yīng)不對稱短路故障的負(fù)序電

14、流元件和反應(yīng)對稱短路故障的單相式低壓過電流保護(hù)組成。 負(fù)序電流保護(hù)靈敏度較高，且在接線的變壓器另一側(cè)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(fù)雜，主要是需要計算負(fù)序電流，請查閱相關(guān)資料。四、過負(fù)荷保護(hù)的整定計算 過負(fù)荷保護(hù)只反應(yīng)一相電流的大小， 由于變壓器允許過負(fù)荷能力比較強(qiáng)，所以保護(hù)延時一般較長，至少應(yīng)該比變壓器后備保護(hù)動作時間多一個級差t。NrerelopIKKI五、變壓器接地短路后備保護(hù)的整定計算 變壓器中性點(diǎn)引出線上的零序電流保護(hù)應(yīng)與包保護(hù)側(cè)母線引出線上配置的零序電流保護(hù)后備段進(jìn)行配合。保護(hù)的靈敏系數(shù)按后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗，靈敏系數(shù)應(yīng)不小于1.2。 保護(hù)的動作時限應(yīng)比引出線零序電流后備段的最大動作時限大一個階