第八章 電力變壓器保護(hù)

1、第八章 電力變壓器的繼電保護(hù)8.1 電力變壓器的故障類型及其保護(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。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(lì)磁等。（1）氣體保護(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，應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)可反應(yīng)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、（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)：反應(yīng)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：反應(yīng)外部相間短路引起的變壓器過電流，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)限按階梯形原則來整定。 （4）接地短路的零序保護(hù)作用：零序保護(hù)用于反應(yīng)變壓器高壓

3、側(cè)（或中壓側(cè)），以及外部元件的接地短路。 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)過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)通常只裝在一相，延時(shí)動(dòng)作于發(fā)信號(hào)。 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。第二節(jié) 氣體保護(hù)一、氣體保護(hù)一、氣體保護(hù)： 反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體量的多少氣體量的多少和和

4、油流速度油流速度而動(dòng)作而動(dòng)作的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對(duì)繞組的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)各種短路故障，特別是對(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。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)成氣體保護(hù)。的數(shù)量及流速構(gòu)成氣體保護(hù)。二、構(gòu)成和工作原理二、構(gòu)成和工作原理1 1、氣體繼電器的結(jié)構(gòu)、氣體繼電器的結(jié)構(gòu)1罩；2頂針；3氣塞；4

5、永久磁鐵；5開口杯；6重捶；7探針；8開口銷；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 2、氣體繼電器的工作原理、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，不發(fā)上下兩對(duì)觸點(diǎn)都斷開，不發(fā)出信號(hào)出信號(hào)b)b)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生輕微故障生輕微故障上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出上觸點(diǎn)接通信號(hào)回路，發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為音響和燈光信號(hào)，這稱之為“輕瓦斯動(dòng)作輕瓦斯動(dòng)作”c)c)變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障嚴(yán)重故障下觸點(diǎn)接通跳閘回路，使斷下觸點(diǎn)接通跳閘回路，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響

6、和路器跳閘，同時(shí)發(fā)出音響和燈光信號(hào)，這稱之為燈光信號(hào)，這稱之為“重瓦重瓦斯動(dòng)作斯動(dòng)作”d)d)變壓器油箱漏變壓器油箱漏油油上觸點(diǎn)接通，發(fā)出報(bào)警信號(hào)；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，下觸點(diǎn)接通，使斷路器跳閘，同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。同時(shí)發(fā)出跳閘信號(hào)。 3 3、氣體繼電器的安裝、氣體繼電器的安裝安裝在油箱與油枕之安裝在油箱與油枕之間的連接管道上。間的連接管道上。為什么變壓器是斜著的？為什么變壓器是斜著的？為了不妨礙氣體的流通，變壓器安裝時(shí)應(yīng)使頂為了不妨礙氣體的流通，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蓋沿瓦斯繼電器的方向與水平面具有1 11.51.5的的升高坡度，通往繼

7、電器的連接管具有升高坡度，通往繼電器的連接管具有2 24 4的升的升高坡度。高坡度。三、氣體保護(hù)的原理接線圖主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)：因此因此氣體保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一氣體保護(hù)可作為變壓器的主保護(hù)之一，與縱差動(dòng)保，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、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)動(dòng)作迅速、靈敏度高、安裝接線簡單、能反應(yīng)油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障部發(fā)生的各種故障。四、對(duì)氣體保護(hù)的評(píng)價(jià)：四、對(duì)氣體保護(hù)的評(píng)價(jià)： 不能反應(yīng)油箱以外的套管及引出線等部位

8、上發(fā)生的故障。不能反應(yīng)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)：主要缺點(diǎn)：1.1.構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)的基本原則構(gòu)成變壓器縱差保護(hù)的基本原則: : IrIr00 兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系兩側(cè)電流互感器的變比關(guān)系: :第三節(jié)第三節(jié) 電力變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)電力變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 2. 2.變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn)變壓器縱差保護(hù)的特點(diǎn) （不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法）（不平衡電流產(chǎn)生的原因和消除方法）21TATTAnnn不平衡電流的產(chǎn)生原因不平衡電流的產(chǎn)生原因減輕和消除方法減輕和消除方法1 1勵(lì)磁涌流的影響勵(lì)磁涌流的影響a.a.速飽和變流器；速飽和變流器；b.b.波形鑒別；波形鑒別；c.

9、c.二次諧波制動(dòng)二次諧波制動(dòng); ;d.d.互感器的接法和變比互感器的接法和變比e.e.平衡線圈補(bǔ)償平衡線圈補(bǔ)償2 2變壓器兩側(cè)電流相位不同變壓器兩側(cè)電流相位不同3 3計(jì)算變比與實(shí)際變比不同計(jì)算變比與實(shí)際變比不同4 4兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同5 5變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭4.4.變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則縱差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則縱差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)電流的整定原則躲開變壓器的最大負(fù)荷電流躲開變壓器的最大負(fù)荷電流.maxsetrelLIKI為了避免由于電流互感器二次回路斷線時(shí)可能引起為了避免由于電流互感器二次回路斷線時(shí)可能引起的

10、差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。的差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。relK可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.3.maxLI最大負(fù)荷電流最大負(fù)荷電流GII2IIIII2rIII躲開變壓器保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流躲開變壓器保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流.maxsetrelunbIKIrelK可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.3；.maxunbI最大負(fù)荷電流，其計(jì)算式為；最大負(fù)荷電流，其計(jì)算式為；.max.max(10%)unbzanpstkIfUKKI zaf變比、匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；變比、匝數(shù)引起的相對(duì)誤差；U帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對(duì)誤差；0.1電流互感器容許的最大相對(duì)誤差；電流互感器容許的

11、最大相對(duì)誤差；npK非周期分量系數(shù)；非周期分量系數(shù)；stK電流互感器的同型系數(shù)，取為電流互感器的同型系數(shù)，取為1 1；躲開變壓器最大勵(lì)磁涌流躲開變壓器最大勵(lì)磁涌流setrelNIKK IrelK可靠系數(shù)，取可靠系數(shù)，取1.31.31.51.5；K勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)；勵(lì)磁涌流的最大倍數(shù)；NI變壓器額定電流；變壓器額定電流；縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn).min.krsenset rIKI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)電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，它與瓦斯保護(hù)配合，以反應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，它與瓦斯保護(hù)配合，以反應(yīng)變

12、壓器繞組及變壓器電源側(cè)的引出線套管上的各種故障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。第四節(jié)第四節(jié) 電流速斷保護(hù)電流速斷保護(hù)一、變壓器電流速斷保護(hù)原理接線圖一、變壓器電流速斷保護(hù)原理接線圖信號(hào)二、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算：二、電流速斷保護(hù)的整定計(jì)算：（）按躲過變壓器負(fù)荷側(cè)母線短路時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流整定：（）按躲過變壓器負(fù)荷側(cè)母線短路時(shí)流過保護(hù)的最大短路電流整定： max. 2krelactIKI（2 2）躲過變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流）躲過變壓器空載投入時(shí)的勵(lì)磁涌流 TNactII)53(選擇其中的較大者作為保護(hù)的動(dòng)作值選擇其中的較大者作為保護(hù)的動(dòng)作值actksenIIK)2(m

13、in. 1min.要求要求 大于等于大于等于2 2。靈敏系數(shù)：靈敏系數(shù)：min.senK 變壓器相間短路的后備保護(hù)，既是變壓器主保護(hù)的后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)。備保護(hù)，又可作為相鄰母線或線路的后備保護(hù)。一、相間短路的過電流保護(hù)一、相間短路的過電流保護(hù)1 1、使用條件、使用條件 過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器。過電流保護(hù)宜用于降壓變壓器。2 2、安裝地點(diǎn)：電源側(cè)。、安裝地點(diǎn)：電源側(cè)。第五節(jié)第五節(jié) 變壓器相間短路的后備保護(hù)變壓器相間短路的后備保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)和過負(fù)荷保護(hù)3 3、保護(hù)的整定計(jì)算、保護(hù)的整定計(jì)算max.LrerelactIKK

14、I最大負(fù)荷電流最大負(fù)荷電流 確定：確定： 對(duì)于并列運(yùn)行的變壓器：對(duì)于并列運(yùn)行的變壓器：TNLImmI.max.1 對(duì)于降壓變壓器：對(duì)于降壓變壓器：TNssLIKI.max.max.LI保護(hù)靈敏度保護(hù)靈敏度actksenIIKmin.動(dòng)作電流：動(dòng)作電流：（要求大于）（要求大于）1.21.2信號(hào)保護(hù)原理接線圖保護(hù)原理接線圖二、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)二、復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1 1、保護(hù)原理接線圖、保護(hù)原理接線圖跳1QFKSKTKM信號(hào)+ITTA2QF1QF+II_+跳2QF電壓回路斷線信號(hào)KCO+UabcU2過濾器U2KVUKVN2 2、保護(hù)的整定計(jì)算、保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作值動(dòng)作值低電壓元件：低

15、電壓元件：TNactUU.7 . 0TNactUU.)6 . 05 . 0(max.LrerelactIKKI電流元件：電流元件：火電廠升壓變壓器：火電廠升壓變壓器：負(fù)序電壓元件：負(fù)序電壓元件：TNactUU. 2)12. 006. 0(靈敏度靈敏度： 負(fù)序電壓元件：負(fù)序電壓元件：actksenUUK.min.)(22電流元件：電流元件：actksenIIKmin.（要求大于（要求大于1.21.2）（要求大于（要求大于1.21.2）低電壓元件：低電壓元件：max. kactsenUUK（要求大于（要求大于1.21.2） 對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組，由于額定電流大，對(duì)于大容量的發(fā)電機(jī)變壓器組，由

16、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)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)序電流元件和反應(yīng)對(duì)稱短路故障的單相序電流保護(hù)。負(fù)序電流元件和反應(yīng)對(duì)稱短路故障的單相式低壓過電流保護(hù)組成。式低壓過電流保護(hù)組成。 負(fù)序電流保護(hù)靈敏度較高，且在星、三角接線的變負(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)稱短路故障時(shí)，靈敏度不受影響，壓器另一側(cè)發(fā)生不對(duì)稱短路故障時(shí)，靈敏度不受影響，接線也較簡單。接線也較簡單。三、負(fù)序電流及單相式低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)三、負(fù)序電流及單相式低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)1 1、保護(hù)原理接線圖、保護(hù)原理接線圖TTA2QF1QF

17、+IabUKVU1KAKM_+電壓回路斷線信號(hào)跳1QFKSKT信號(hào)+跳2QFKCOII2+2KA2 2、保護(hù)的整定計(jì)算、保護(hù)的整定計(jì)算動(dòng)作值動(dòng)作值（低電壓元件的整定與前面方式相同）（低電壓元件的整定與前面方式相同）20 10 2.( . . )actN TII負(fù)序電流元件：負(fù)序電流元件：靈敏度靈敏度22( ).min.ksenactIKI（要求大于（要求大于1.21.2）四、三四、三繞組變壓器后備保護(hù)的配置原則繞組變壓器后備保護(hù)的配置原則信號(hào)信號(hào)信號(hào)跳QF2跳QF2跳QF1跳QF3跳QF3五、五、變壓器的過負(fù)荷保護(hù)變壓器的過負(fù)荷保護(hù) 過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)稱過負(fù)荷引起的過過負(fù)荷保護(hù)反應(yīng)變壓器對(duì)

18、稱過負(fù)荷引起的過電流。保護(hù)用一個(gè)電流繼電器接于一相電流，經(jīng)電流。保護(hù)用一個(gè)電流繼電器接于一相電流，經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。(3)(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)。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)(4)對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)。(5)(5)僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，若三側(cè)的容量僅一側(cè)電源的三繞組降壓變壓器，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)。源側(cè)及容量較小側(cè)。(6)(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)。對(duì)

19、兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)。1 1、過負(fù)荷保護(hù)的安裝方式：、過負(fù)荷保護(hù)的安裝方式： (1)(1)對(duì)雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)。對(duì)雙繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)。(2)(2)對(duì)一側(cè)無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電對(duì)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)。壓側(cè)和無電源側(cè)。2 2、負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作信號(hào)、負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作信號(hào) 均經(jīng)過同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。 4 4、過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限、過負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)限 應(yīng)比變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)t。一般取510秒。TNrerelactIKKI.3 3、過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流整定、過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流整定 應(yīng)按躲

20、開變壓器的額定電流整定，即 第六節(jié)第六節(jié) 變壓器接地保護(hù)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，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，一般要求在變因此，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)。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(hào)跳QF2跳QF11 1、中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序保護(hù)、中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序保護(hù)保護(hù)定值保護(hù)定值 00. .actcbactLIK K I式中：式中： 配合系數(shù)，取配合系數(shù)，取1.11.11.21.2；cK 零序電流分支系數(shù)；零序電流分支系數(shù)；bK 引出線零序電流保護(hù)后備引出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。段的動(dòng)作電流。0 . .actLI2 2、中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地保護(hù)、中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的接地保護(hù)變電站部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)變電站部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí) ： 若因某種原因造成若因某種原因造成QF3QF3拒絕跳閘，則保護(hù)動(dòng)作于拒絕跳閘，則保護(hù)動(dòng)作于QF1QF1跳閘。當(dāng)跳閘。當(dāng)QF1QF1和和QF4 QF4 跳閘后，系統(tǒng)成為中性點(diǎn)不