電力系統(tǒng)繼電保護(hù)-6 電力變壓器保護(hù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)6電力變壓器保護(hù)6.1電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)變壓器套管和引出線上的相間短路、接地短路、繞組的匝間短路是比較常見的故障形式；而變壓器油箱內(nèi)發(fā)生相間短路的情況比較少。變壓器短路視頻6.2變壓器縱差動(dòng)保護(hù)6.2.1變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理和接線方式（圖6-1：雙繞組單相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖）6.2.1變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理和接線方式圖6.2雙繞組三相變壓器縱差動(dòng)保護(hù)原理接線圖（ａ）接線圖；（ｂ）對稱工況下的相量關(guān)系6.2.1變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原理和接線方式電力系統(tǒng)中常常采用三繞組變壓器。圖6－3所示的是Y，d11接線方式三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)單相示意圖，接入縱差動(dòng)繼電器的差電流為：三相變壓器各側(cè)電流互感器的接線方式和變比的選擇：d側(cè)互感器用Y接線方式；兩個(gè)Y側(cè)互感器則采用d接線方式。（圖6-3：三繞組變壓器縱差動(dòng)保護(hù)接線單相示意圖）6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法1計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致產(chǎn)生的不平衡電流變壓器兩側(cè)的電流互感器都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比，其規(guī)格種類是有限的。變壓器的變比也是有標(biāo)準(zhǔn)的，三者的關(guān)系很難完全滿足式(6-4)，令變比差系數(shù)為：根據(jù)式(6-3)可得：由式(6-11)知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為：6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法2由變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流改變分接頭的位置，實(shí)際上就是改變壓器的變比。電流互感器的變比選定后不可能根據(jù)運(yùn)行方式進(jìn)行調(diào)整，只能根據(jù)變壓器分接頭未調(diào)整時(shí)的變比進(jìn)行選擇。因此，由于改變分接頭的位置產(chǎn)生的最大不平衡電流為：（變壓器保護(hù)仿真圖1）6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法3電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流（圖6-4：電流互感器等效電路）6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法曲線1-鐵芯的基本磁化曲線(通常簡稱為磁化曲線)；曲線2-勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線；曲線3-勵(lì)磁電流按照曲線2變化時(shí)的磁滯回線；S點(diǎn)-飽和點(diǎn)。（圖6-5a：勵(lì)磁電流中無直流偏移時(shí)的電流互感器鐵芯的磁滯回線）（圖6-5b：勵(lì)磁電流中有直流偏移時(shí)曲線）6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法剩磁-電流互感器一次側(cè)電流消失后，勵(lì)磁電流也相應(yīng)地變?yōu)榱?。由于磁滯回線的‘磁滯’現(xiàn)象，鐵芯中將長期存在殘留磁通，稱為剩磁。10％誤差曲線-電流互感器誤差達(dá)到10％時(shí)，一次電流與二次負(fù)載電阻之間的關(guān)系曲線。通常都以電流互感器的10％誤差曲線來選擇電流互感器的型號(hào)。6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法電流互感器的暫態(tài)誤差——非周期分量的存在大大增加了電流互感器的飽和程度，由此產(chǎn)生的誤差稱為電流互感器的暫態(tài)誤差。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須考慮非周期分量引起的暫態(tài)不平衡電流。下圖為變壓器外部故障時(shí)的暫態(tài)電流和縱差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流的錄波圖。故障初始：電流互感器不飽和，不平衡電流不大；幾個(gè)周波后：電流互感器開始飽和，不平衡電流逐漸達(dá)到最大值；隨著一次電流非周期分量的衰減：不平衡電流又逐漸下降并趨于穩(wěn)態(tài)不平衡電流。結(jié)論：暫態(tài)不平衡電流比穩(wěn)態(tài)不平衡電流大許多倍，且含有很大的非周期分量，其特性完全偏于時(shí)間軸的一側(cè)。（變壓器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖）圖6.6縱差動(dòng)保護(hù)的暫態(tài)不平衡電流（ａ）外部短路電流；（ｂ）縱差動(dòng)保護(hù)暫態(tài)不平衡電流6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法4變壓器勵(lì)磁電流產(chǎn)生的不平衡電流將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效電路如圖6-7表示。顯然，勵(lì)磁回路相當(dāng)于變壓器內(nèi)部故障的故障支路。勵(lì)磁電流

全部流入差動(dòng)繼電器中，形成不平衡電流，即正常運(yùn)行和外部故障時(shí)：變壓器不會(huì)飽和，勵(lì)磁電流一般不會(huì)超過額定電流的2％～5％，對縱差動(dòng)保護(hù)的影響常常略去不計(jì)；變壓器空載投入或外部故障切除電壓恢復(fù)時(shí)：變壓器電壓從零或很小的數(shù)值突然上升到運(yùn)行電壓。在這個(gè)電壓上升的暫態(tài)過程中，變壓器可能會(huì)嚴(yán)重飽和，產(chǎn)生很大的暫態(tài)勵(lì)磁電流。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。圖6.7雙繞組單相變壓器等效電路圖6.8

Iμmax與變壓器額定容量ST的關(guān)系曲線6.2.2變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流及克服方法5減小不平衡電流的主要措施(1)應(yīng)盡可能使用型號(hào)、性能完全相同的D級(jí)電流互感器，使得兩側(cè)電流互感器的磁化曲線相同，以減小不平衡電流。(2)減小電流互感器的二次負(fù)載并使各側(cè)二次負(fù)載相同，能夠減少鐵芯的飽和程度，相應(yīng)地也減少了不平衡電流。（變壓器內(nèi)部繞組圖）6.2.3縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則1縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流的整定原則變壓器某側(cè)電流互感器二次回路斷線時(shí)，另一側(cè)電流互感器的二次電流全部流入差動(dòng)繼電器中，要引起保護(hù)的誤動(dòng)。有的差動(dòng)保護(hù)采用斷線識(shí)別的輔助措施，在互感器二次回路斷線時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。若沒有斷線識(shí)別的措施，則差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流必須大于正常運(yùn)行情況下變壓器的最大負(fù)荷電流，即6.2.3縱差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算原則2縱差動(dòng)保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)縱差動(dòng)保護(hù)的靈敏系數(shù)可按下式校驗(yàn)：當(dāng)按前述整定原則整定的動(dòng)作電流不能滿足靈敏度要求時(shí)，需要采用具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器。（變壓器保護(hù)仿真圖）6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器1差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器——在差動(dòng)繼電器中引入一個(gè)能夠反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，繼電器的動(dòng)作電流不再是按躲過最大穿越電流整定，而是根據(jù)制動(dòng)電流自動(dòng)調(diào)整。（圖6-10：繼電器制動(dòng)特性）6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流靈敏度大為提高了。對于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡化整定計(jì)算和調(diào)試，常見的方法有(以雙繞組變壓器為例):（圖6-11：內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流）6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流靈敏度大為提高了。對于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡化整定計(jì)算和調(diào)試，常見的方法有(以雙繞組變壓器為例):（圖6-11：內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流）6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流靈敏度大為提高了。對于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡化整定計(jì)算和調(diào)試，常見的方法有(以雙繞組變壓器為例):（圖6-11：內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流）直線3-差動(dòng)繼電器的制動(dòng)特性曲線6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流靈敏度大為提高了。對于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡化整定計(jì)算和調(diào)試，常見的方法有(以雙繞組變壓器為例):（圖6-11：內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流）6.2.4具有制動(dòng)特性的差動(dòng)繼電器2差動(dòng)繼電器在內(nèi)部故障時(shí)的動(dòng)作行為變壓器內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)電流與制動(dòng)電流的關(guān)系與系統(tǒng)運(yùn)行方式有關(guān)。繼電器采用制動(dòng)特性后，變壓器內(nèi)部故障時(shí)將動(dòng)作電流靈敏度大為提高了。對于數(shù)字式保護(hù)，制動(dòng)電流通常由各側(cè)電流綜合而成，以簡化整定計(jì)算和調(diào)試，常見的方法有(以雙繞組變壓器為例):（圖6-11：內(nèi)部故障時(shí)，差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流）6.3變壓器的勵(lì)磁涌流及鑒別方法6.3.1單相變壓器的勵(lì)磁涌流變壓器的額定磁通——指變壓器運(yùn)行電壓等于額定電壓時(shí)，鐵芯中產(chǎn)生的磁通。6.3.1單相變壓器的勵(lì)磁涌流變壓器穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)：鐵芯不會(huì)飽和；變壓器空載合閘后的暫態(tài)過程中：（圖6-12：變壓器的暫態(tài)磁通）6.3.1單相變壓器的勵(lì)磁涌流如圖6-13所示：在(0,2π)周期內(nèi)勵(lì)磁涌流的波形如圖6-14所示，波形完全偏離時(shí)間軸的一側(cè)，且是間斷的。波形間斷的寬度稱為勵(lì)磁涌流的間斷角θJ，顯然θJ=2θ1。（圖6-14：勵(lì)磁涌流）6.3.1單相變壓器的勵(lì)磁涌流勵(lì)磁涌流中除了基波分量外，還存在大量的非周期分量和諧波分量。由于勵(lì)磁涌流是周期函數(shù)，可以展開成傅立葉級(jí)數(shù)：將式(6-47)代入式（6-50），就可以計(jì)算出非周期分量和各次諧波分量。通常關(guān)心的是勵(lì)磁涌流中非周期分量和高次諧波分量的含量（即它們與基波分量的相對大小）。顯然，在上述簡化的飽和特性的前提下，它們只與間斷角有關(guān)，與勵(lì)磁涌流幅值無關(guān)。6.3.1單相變壓器的勵(lì)磁涌流表6-1：不同間斷角下的諧波含量綜合上面的分析，單相變壓器勵(lì)磁涌流有以下特點(diǎn)：（1）在變壓器空載合閘時(shí)，涌流是否產(chǎn)生以及涌流的大小與合閘角有關(guān)，合閘角α=0和α=π時(shí)勵(lì)磁涌流最大。（2）波形完全偏離時(shí)間軸的一側(cè)，并且出現(xiàn)間斷。涌流越大，間斷角越小。（3）含有很大成分的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大。（4）含有大量的高次諧波分量，而以二次諧波為主。間斷角越小，二次諧波也越小。6.3.2三相變壓器勵(lì)磁涌流的特征對于Y,d11接線方式的三相變壓器，引入每相差動(dòng)保護(hù)的電流是兩個(gè)變壓器繞組電流之差，其勵(lì)磁涌流也應(yīng)該是兩個(gè)繞組勵(lì)磁涌流的差值，即：下面結(jié)合一個(gè)算例來說明它們的特點(diǎn)。6.3.2三相變壓器勵(lì)磁涌流的特征6.3.2三相變壓器勵(lì)磁涌流的特征結(jié)合上面的算例，對于一般情況，三相變壓器勵(lì)磁涌流有以下特點(diǎn)：由于三相電壓之間有120°(2π/3)的相位差，因而三相勵(lì)磁涌流不會(huì)相同，任何情況下空載投入變壓器，至少在兩相中要出現(xiàn)不同程度的勵(lì)磁涌流。某相勵(lì)磁涌流(iμ-B-r)可能不再偏離時(shí)間軸的一側(cè)，變成了對稱性涌流。其他兩相仍為偏離時(shí)間軸一側(cè)的非對稱性涌流。對稱性涌流的數(shù)值比較小。非對稱性涌流仍含有大量的非周期分量，但對稱性涌流中無非周期分量。三相勵(lì)磁涌流中有一相或兩相二次諧波含量比較小，但至少有一相比較大。勵(lì)磁涌流的波形仍然是間斷的，但間斷角顯著減小，其中又以對稱性涌流的間斷角最小。但對稱性涌流有另外一個(gè)特點(diǎn)：勵(lì)磁涌流的正向最大值與反向最大值之間的相位相差120°。這個(gè)相位差稱為‘波寬’，顯然穩(wěn)態(tài)故障電流的波寬為180°。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法1采用速飽和中間變流器勵(lì)磁涌流中含有大量的非周期分量，所以可以采用速飽和中間變流器來防止差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)。對于Y,d11接線方式的三相變壓器，常常有一相是對稱性涌流，沒有非周期分量，中間變流器不能飽和，只能通過差動(dòng)繼電器的動(dòng)作電流來躲過?？紤]到對稱性涌流的幅值比較小，整定計(jì)算時(shí)，在式(6-27)中取Kμ=1。缺點(diǎn)：速飽和原理的縱差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作電流大、靈敏度低。并且在變壓器內(nèi)部故障時(shí)，會(huì)因非周期分量的存在而延緩保護(hù)的動(dòng)作，已逐漸淘汰。（ABB公司的SZ9-M-6300KVA/35KV型全密封變壓器）6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法2二次諧波制動(dòng)的方法二次諧波制動(dòng)——根據(jù)勵(lì)磁涌流中含有大量二次諧波分量的特點(diǎn)，當(dāng)檢測到差電流中二次諧波含量大于整定值時(shí)就將差動(dòng)繼電器閉鎖，以防止勵(lì)磁涌流引起的誤動(dòng)。二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)——采用二次諧波制動(dòng)方法的保護(hù)。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法（圖6-16：二次諧波制動(dòng)查動(dòng)保護(hù)邏輯框圖）變壓器內(nèi)部故障時(shí)，測量電流中的暫態(tài)分量也可能存在二次諧波。若二次諧波含量超過K2，差動(dòng)保護(hù)也將被閉鎖，一直等到暫態(tài)分量衰減后才能動(dòng)作。電流互感器飽和也會(huì)在二次電流中產(chǎn)生二次諧波。電流互感器飽和越嚴(yán)重，二次諧波含量越大。差動(dòng)電流速斷保護(hù)-為了加快內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作速度，往往再增加一組不帶二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電器，稱為差動(dòng)電流速斷保護(hù)。差動(dòng)電流速斷保護(hù)按躲過最大勵(lì)磁涌流整定，即取Kμ=4~8。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法（圖6-16：二次諧波制動(dòng)查動(dòng)保護(hù)邏輯框圖）二次諧波制動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)：原理簡單、調(diào)試方便、靈敏度高，在變壓器縱差動(dòng)保護(hù)中獲得了非常廣泛的應(yīng)用。缺點(diǎn)：在具有靜止無功補(bǔ)償裝置等電容分量比較大的系統(tǒng)，故障暫態(tài)電流中有比較大的二次諧波含量，差動(dòng)保護(hù)的速度會(huì)受到影響。若空載合閘前變壓器已經(jīng)存在故障，合閘后故障相為故障電流，非故障相為勵(lì)磁涌流，采用三相或門制動(dòng)的方案時(shí)，差動(dòng)保護(hù)必將被閉鎖。由于勵(lì)磁涌流衰減很慢，保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可能會(huì)長達(dá)數(shù)百毫秒。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法3間斷角鑒別的方法間斷角鑒別——?jiǎng)?lì)磁涌流的波形中會(huì)出現(xiàn)間斷角，而變壓器內(nèi)部故障時(shí)流入差動(dòng)繼電器的穩(wěn)態(tài)差電流是正弦波，不會(huì)出現(xiàn)間斷角。間斷角鑒別的方法就是利用這個(gè)特征鑒別勵(lì)磁涌流和故障電流，即通過檢測差電流波形是否存在間斷角，當(dāng)間斷角大于整定值時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。間斷角的整定值一般取65°。當(dāng)檢測到間斷角大于65°時(shí)將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。對于Y,d11接線方式的三相變壓器，非對稱涌流的間斷角比較大，間斷角閉鎖元件能夠可靠的動(dòng)作，并有足夠的裕量；而對稱性涌流的間斷角會(huì)小于65°。進(jìn)一步減小整定值并不是好的方法，因?yàn)檎ㄖ堤?huì)影響內(nèi)部故障時(shí)的靈敏度和動(dòng)作速度。波寬判據(jù)-由于對稱性涌流的波寬等于120°，而故障電流(正弦波)的波寬為180°，因此在間斷角判據(jù)的基礎(chǔ)上再增加一個(gè)反應(yīng)波寬的輔助判據(jù)，在波寬大于140°(有20°的裕量)時(shí)也將差動(dòng)保護(hù)閉鎖。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法電流互感器飽和會(huì)造成二次側(cè)電流間斷角的‘消失’。這個(gè)現(xiàn)象可以用圖6-17所示的電流互感器等效電路來說明。一次側(cè)的勵(lì)磁涌流i可以看成是一個(gè)恒流源，電流互感器的勵(lì)磁電流iμ落后于i。對于圖6-18(a)所示的勵(lì)磁涌流i，在i下降到0的時(shí)刻iμ>0。由于電感電流不能突變，i進(jìn)入間斷區(qū)后iμ將通過電流互感器的負(fù)載電阻續(xù)流，其結(jié)果是二次側(cè)測量到的的勵(lì)磁涌流i2在間斷區(qū)出現(xiàn)了相當(dāng)大的反向涌流，間斷角消失，如圖6-18(b)所示。反向涌流是按二次回路時(shí)間常數(shù)衰減的非周期分量，變化比較慢。圖6-18(c)所示的i’2是對i2進(jìn)行微分后的絕對值|i’2|的波形。反向涌流經(jīng)過微分后，間斷角又得到‘恢復(fù)’。故可以在i’2的波形里測量間斷角。ε是動(dòng)作門檻，必須大于i’2中殘余的反向涌流，當(dāng)|i’2|<ε的持續(xù)時(shí)間超過65°/ω(ω=314是一個(gè)常數(shù))時(shí)，間斷角閉鎖元件動(dòng)作。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法電流互感器飽和會(huì)造成二次側(cè)電流間斷角的‘消失’。這個(gè)現(xiàn)象可以用圖6-17所示的電流互感器等效電路來說明。一次側(cè)的勵(lì)磁涌流i可以看成是一個(gè)恒流源，電流互感器的勵(lì)磁電流iμ落后于i。6.3.3防止勵(lì)磁涌流引起誤動(dòng)的方法間斷角原理的優(yōu)點(diǎn)：由于采用按相閉鎖的方法，在變壓器合閘于內(nèi)部故障時(shí)，能夠快速動(dòng)作。缺點(diǎn)：對于其它內(nèi)部故障，暫態(tài)高次諧波分量會(huì)使電流波形畸變(微分后畸變更加嚴(yán)重)。畸變會(huì)影響電流的波寬。若波形畸變很嚴(yán)重導(dǎo)致波寬小于整定值，差動(dòng)保護(hù)也將被暫時(shí)閉鎖而造成動(dòng)作延緩。變壓器的過勵(lì)磁——對于有些工況，例如超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路由于突然失去負(fù)荷而造成變壓器的過電壓時(shí)，會(huì)造成鐵芯飽和，使勵(lì)磁電流大大增加。變壓器過勵(lì)磁時(shí)鐵芯的飽和是對稱的，勵(lì)磁電流沒有間斷現(xiàn)象，也沒有偶次諧波分量。對于有可能產(chǎn)生過勵(lì)磁的大型變壓器，通常根據(jù)過勵(lì)磁引起的勵(lì)磁電流中含有大量五次諧波分量的特征，采用五次諧波制動(dòng)的方法，來防止縱差動(dòng)保護(hù)的誤動(dòng)，其實(shí)現(xiàn)方法與二次諧波制動(dòng)方法類似。6.4變壓器相間短路的后備保護(hù)后備保護(hù)作用——防止由外部故障引起的變壓器繞組過電流，并作為相鄰元件(母線或線路)保護(hù)的后備以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障時(shí)主保護(hù)的后備。6.4.1過電流保護(hù)保護(hù)裝置的原理接線如圖6-19所示，保護(hù)動(dòng)作后，跳開兩側(cè)斷路器。保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即圖6-19：變壓器過電流保護(hù)的單相原理接線圖6.4.1過電流保護(hù)保護(hù)裝置的原理接線如圖6-19所示，保護(hù)動(dòng)作后，跳開兩側(cè)斷路器。保護(hù)的啟動(dòng)電流按照躲過可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，即圖6-19：變壓器過電流保護(hù)的單相原理接線圖6.4.2低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)（圖6-20：低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)原理接線圖）6.4.2低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過預(yù)定延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低電壓繼電器將誤動(dòng)作，因此在實(shí)際裝置中還需配置電壓回路斷線閉鎖的功能，具體邏輯此處從略。采用低電壓繼電器后，電流繼電器的整定值就可以不再考慮并聯(lián)運(yùn)行變壓器切除或電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)時(shí)可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷，而是按大于變壓器的額定電流整定，即（圖6-20：低電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)原理接線圖）電流繼電器靈敏度的校驗(yàn)方法與不帶低壓起動(dòng)的過電流保護(hù)相同。此處從略。6.4.3復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)（圖6-20：復(fù)合電壓啟動(dòng)的過電流保護(hù)的原理接線圖）過電流繼電器和低電壓繼電器的整定原則與低電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)相同。負(fù)序過電壓繼電器的動(dòng)作電壓按躲過正常運(yùn)行時(shí)的負(fù)序?yàn)V過器出現(xiàn)的最大不平衡電壓來整定，通常?。簭?fù)合電壓啟動(dòng)過電流保護(hù)在不對稱故障時(shí)電壓繼電器的靈敏度高，并且接線比較簡單，因此應(yīng)用比較廣泛。6.4.4三繞組變壓器相間短路后備保護(hù)的特點(diǎn)三繞組變壓器的相間后備保護(hù)在作為相鄰元件的后備時(shí)，應(yīng)該有選擇性地只跳開近故障點(diǎn)一側(cè)的斷路器，保證另外兩側(cè)繼續(xù)運(yùn)行，盡可能的縮小故障影響范圍；而作為變壓器內(nèi)部故障的后備時(shí)，應(yīng)該跳開三側(cè)斷路器，使變壓器退出運(yùn)行。K1點(diǎn)故障時(shí)，應(yīng)只跳開斷路器QF3；

K2點(diǎn)故障時(shí)則將QF1、QF2、QF3全部跳開。（圖6-22：三繞組變壓器過流保護(hù)配置說明圖）6.5變壓器接地短路的后備保護(hù)6.5.1變電所單臺(tái)變壓器的零序電流保護(hù)中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無例外的都采用零序過電流保護(hù)作用變壓器接地后備保護(hù)。零序過電流保護(hù)通常采用兩段式：零序電流I段——與相鄰元件零序電流保護(hù)I段相配合；零序電流II段——與相鄰元件零序電流保護(hù)后備段(注意，不是II段)相配合。與三繞組變壓器相間后備保護(hù)類似，零序電流保護(hù)在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問題。根據(jù)需要，每段零序電流設(shè)兩個(gè)時(shí)限，并以較短的時(shí)限動(dòng)作于縮小故障影響范圍，以較長的時(shí)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。（圖解：SEL正在將“交鑰匙”變電站控制室運(yùn)送至目的地）6.5.1變電所單臺(tái)變壓器的零序電流保護(hù)如圖所示，零序電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。在另一條母線故障時(shí)，零序電流保護(hù)應(yīng)該跳開母聯(lián)斷路器QF，使變壓器能夠繼續(xù)運(yùn)行。所以零序電流I段和II段均采用兩個(gè)時(shí)限，短時(shí)限t1、t3跳開母聯(lián)斷路器QF，長時(shí)限t2、t4跳開變壓器兩側(cè)斷路器。（圖6-23：零序過電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯）6.5.2自耦變壓器零序電流保護(hù)的特點(diǎn)如圖6-24所示，自耦變壓器通常采用三繞組，高、中壓之間除了磁的聯(lián)系外還有電的聯(lián)系，采用中性點(diǎn)直接接地的星形（YN）接線方式；第三繞組（低壓繞組）與普通變壓器一樣，與其它兩側(cè)只有磁的聯(lián)系，采用三角形（d）接線方式。對于零序電流保護(hù)，兩者的安裝地點(diǎn)不一樣。普通變壓器兩側(cè)的零序電流通常接于各側(cè)接地中性線的零序電流互感器上；自耦變壓器兩側(cè)的零序電流保護(hù)分別接于本側(cè)三相電流互感器的零序電流濾過器上。原因如下：（圖6-24：三相自耦變壓器零序電流的分布）6.5.2自耦變壓器零序電流保護(hù)的特點(diǎn)圖6-25：外部短路及等值零序電路圖a、系統(tǒng)圖；b、等效電路6.5.3多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)對于多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電站，通常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)行方式。這樣可以將接地故障電流水平限制在合理范圍內(nèi)，同時(shí)也使整個(gè)電網(wǎng)零序電流的大小和分布情況盡量不受運(yùn)行方式的變化，提高系統(tǒng)零序電流保護(hù)的靈敏度。如圖6－26所示，T2和T3中性點(diǎn)接地運(yùn)行，T1中性點(diǎn)不接地運(yùn)行（圖6-26：多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電所）6.5.3多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)1全絕緣變壓器的接地后備保護(hù)全絕緣變壓器的接地保護(hù)的原理接線如圖6-27所示：（圖6-27：全絕緣變壓器接地保護(hù)原理接線圖）6.5.3多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)1全絕緣變壓器的接地后備保護(hù)全絕緣變壓器的接地保護(hù)的原理接線如圖6-27所示：（圖6-27：全絕緣變壓器接地保護(hù)原理接線圖）由于零序電壓保護(hù)只有在中性點(diǎn)失去、系統(tǒng)中沒有零序電流的情況下才能夠動(dòng)作，不需要與其它元件的接地保護(hù)相配合，故動(dòng)作時(shí)限只需躲過暫態(tài)電壓的時(shí)間，通常取0.3~0.5s。零序電壓保護(hù)作為中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的接地保護(hù)，零序電壓取自電壓互感器二次側(cè)的開口三角繞組。6.5.3多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)1全絕緣變壓器的接地后備保護(hù)全絕緣變壓器的接地保護(hù)的原理接線如圖6-27所示：（圖6-27：全絕緣變壓器接地保護(hù)原理接線圖）6.5.3多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)2分級(jí)絕緣變壓器接地后備保護(hù)的概念220kV及其以上的大型變壓器，為了降低造價(jià)，高壓繞組采用分級(jí)絕緣，中性點(diǎn)絕緣水平比較低，在單相接地故障且失去中性點(diǎn)時(shí)，其絕緣將受到破壞。（SEL-387變壓器電流查動(dòng)和過流繼電器圖）在變壓器的中性點(diǎn)裝設(shè)放電間隙，當(dāng)間隙上的電壓超過動(dòng)作電壓時(shí)迅速放電，形成中性點(diǎn)對地的短路，從而保護(hù)變壓器中性點(diǎn)的絕緣。因放電間隙不能長時(shí)間通過電流，故在放電間隙上裝設(shè)零序電流元件，在檢測到間隙放電后迅速切除變壓器。放電間隙是一種比較粗糙的設(shè)施，氣象條件、連續(xù)放電的次數(shù)都可能會(huì)出現(xiàn)該動(dòng)作而不能動(dòng)作的情況，因此還需裝設(shè)零序電壓元件，作為間隙不能放電時(shí)的后備，動(dòng)作于切除變壓器，動(dòng)作電壓和時(shí)限的整定方法與全絕緣變壓器的零序電壓保護(hù)相同。6.6變壓器零序電流差動(dòng)保護(hù)（圖6-28：自耦變壓器零序電流差動(dòng)保護(hù)原理接線圖）零序差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作判據(jù)與一般差動(dòng)保護(hù)一樣。整定原則為： (1)躲過外部單相接地故障時(shí)的不平衡電流。不平衡電流的計(jì)算公式與一般電流差動(dòng)保護(hù)類似。 (2) 躲過勵(lì)磁涌流情況下和外部三