電力變壓器保護運行與調(diào)試

學習情境三

電力變壓器保護運行與調(diào)試教學目標1、熟知變壓器的故障類型2、熟知變壓器保護的保護種類及其保護原理3、具備變壓器保護及故障評價判斷能力4、能識讀變壓器保護圖紙，學會按照圖紙完成變壓器保護試驗調(diào)試接線，掌握調(diào)試的有效方法5、掌握分析、查找、排除變壓器保護故障的方法項目一

電力變壓器主保護運行與調(diào)試電力變壓器的故障類型和保護措施一、故障

1、油箱內(nèi)部故障：繞組相間短路、單相匝間短路、單相接地短路等

2、油箱外部故障：絕緣套管及引出線上的多相短路、單相接地短路等二、不正常運行情況1、油箱滲漏造成油面降低

2、外部短路引起的過電流

3、過負荷三、變壓器應設置的保護1、瓦斯保護（800KVA以上）：重瓦斯（故障）輕瓦斯（不正常運行）

反映油箱內(nèi)部故障和油面降低

2、縱聯(lián)差動保護或電流速斷保護（故障）

10000KVA及以上（并聯(lián)運行：6300KVA以上）

——縱聯(lián)差動

2000KVA以上，電流速斷靈敏度不夠

——作為引出線、套管及油箱內(nèi)故障主保護3、過電流保護（故障）外部短路及內(nèi)部短路的后備保護4、過負荷保護（不正常運行）反映對稱過負荷

5、接地保護（故障）

110KV及以上大接地電流系統(tǒng)變壓器

——零序電流保護作為外部接地短路引起T過流、內(nèi)部接地短路的后備保護

6、溫度保護（不正常運行）上層油溫監(jiān)視，自動啟動冷卻風扇

任務一瓦斯保護的原理一、原理：

1、適用：800KVA及以上油浸式變壓器

——反映變壓器油箱內(nèi)部故障的主要保護

2、原理：故障→氣體發(fā)揮→流向油枕

3、構(gòu)成：瓦斯繼電器二、瓦斯繼電器

1、作用：反映于氣體的繼電器2、安裝：位于油箱與油枕之間連接管的中部連接管坡度（2~4%）：油箱→油枕氣流順利通過頂蓋與水平面坡度（1~1.5%)：防止氣泡聚集在頂蓋處3、結(jié)構(gòu)：圖6-2

浮筒式（已淘汰）

——空心浮筒滲油，水銀接點抗震性差開口杯擋板式結(jié)構(gòu)：上部——開口杯下部——金屬擋板上附磁鐵（可繞軸轉(zhuǎn)動）干簧接點（兩對）原理：

a、正常運行：開口杯上浮擋板下降（重力作用）→磁鐵遠離干簧接點，不動作b、輕微故障：氣體上升→油面下降→開口杯下轉(zhuǎn)→干簧接點動作，發(fā)信號

——輕瓦斯c、嚴重故障：油流、氣流→沖擊擋板→干簧接點動作→QF跳閘，且發(fā)信號

——重瓦斯

特點：抗震性能好放氣閥作用：

a、初次運行或換油→油中氣體可能導致輕瓦斯誤動作可將繼電器頂部放氣閥打開，放氣

b、故障發(fā)生后，可通過放氣閥收集瓦斯氣體，分析其成分，便于故障分析。三、接線圖6-3

KG：瓦斯繼電器

KCO：帶自保持電流線圈（DZB-100，250或220系列）保證動作可靠

XB：試驗用畫展開圖四、特點

只反應油箱內(nèi)部故障，變壓器引出線及變壓器與斷路器之間聯(lián)線發(fā)生故障，不動作。任務二變壓器的電流速斷保護一、原理接線1、適用：2000KVA以下變壓器反映變壓器電源側(cè)引出線、套管及繞組的相間短路與重瓦斯保護配合作為主保護

2、安裝：主電源側(cè)3、缺點：只可切除變壓器電源側(cè)及油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障負荷側(cè)套管及引出線相間短路保護不到，只能由后備保護動作

4、整定原則：避開負荷側(cè)母線短路最大短路電流；避開勵磁涌流5、靈敏系數(shù)：Klm≥2

否則，應裝設縱聯(lián)差動保護6、原理接線：中性點不接地——兩相式不完全星形接線中性點接地——三相式完全星形接線由P183圖11-4畫出展開圖

BCJ：帶自保持電流線圈防止LJ接點接觸不可靠

二、原理

簡述任務三縱差動保護的運行與調(diào)試一、差動保護工作原理

1、適用：2000KVA及以上變壓器

——保護變壓器繞組內(nèi)部故障及其引出線的相間短路；與重瓦斯配合作為主保護

2、方式：環(huán)流法均壓法（少用）

3、環(huán)流法：比較流過被保護元件兩端電流4、接線：P210圖6-5

被保護元件兩端安裝變比不同的TA；同一相TA二次線圈反極性串聯(lián)；

KD并接于兩TA連線間5、原理：正?；蛲獠慷搪?/p>

——

（理論值）（實際值）內(nèi)部故障

——

（雙端供電）（單端供電）

6、特點：保護具有絕對選擇性，無須延時

7、動作值：IOP>Iunb

（外部短路時的最大不平衡電流）

三、不平衡電流產(chǎn)生的因素及其防止措施1、勵磁涌流的影響（1）勵磁涌流：變壓器空載合閘（副邊開路，原邊投入電網(wǎng)稱空載合閘）時的暫態(tài)勵磁電流

只存在變壓器電源側(cè)

勵磁涌流特點（A）包含有很大的非周期分量（直流分量），往往偏于時間軸的一側(cè)；（B）包含大量高次諧波，以二次諧波為主；（C）波形之間出現(xiàn)間斷。（3）特點：變壓器正常運行：勵磁涌流iL≤3~6%IN

空載合閘：勵磁涌流iL≥6~8IN

——Iunb↑↑變壓器縱差動保護防止勵磁涌流的方法1）采用速飽和鐵芯的差動繼電器（躲過勵磁涌流，但影響故障時相應速度）；2）鑒別短路電流和勵磁涌流波形的差別；3）利用二次諧波制動等。2、變壓器接線組別的影響（1）原因：變壓器接線形式Y(jié)/d-11

——原、副邊電流相位差300Iunb↑↑

（2）采取措施：

Y側(cè)TA接成Δ

——相位補償

Δ側(cè)TA接成Y

接線圖及相量圖見P220圖6-7

3、TA實際變比和計算變比不同時的影響（1）原因：例：一臺31.5MVA，兩側(cè)電壓分別為10.5KV（Δ）和115KV（Y），Y/d-11接線的變壓器

兩側(cè)額定電流：

I1N=31.5MVA/*10.5KV=1730A

I2N=31.5MVA/*115KV=158A

選擇TA變比：低壓側(cè)nL1=2000/5=400

高壓側(cè)nL2=*158/5≈300/5=60

兩臂電流：

i1=1730/400=4.32Ai2=*158/60=4.55A

不平衡電流:Iunb=i2-i1=4.55-4.32=0.23A

4、兩側(cè)TA型號不同而產(chǎn)生不平衡電流

（1）原因：高壓側(cè)——套管式TA

低壓側(cè)——線圈式TA

且電壓等級不同，型號也不同

（2）采取措施：

a、采取Kst提高保護動作電流同型——Kst=0.5

不同型——Kst=1b、按10%誤差的要求選擇兩側(cè)TA（即按此誤差而形成的Iunb≤10%I1（一次電流）5、變壓器分接頭改變的影響（1）原因：分接頭變→變比改變→Iunb（2）采取措施：引入相對誤差系數(shù)提高Iop四、采用DCD-2型繼電器的差動保護（一）DCD-2型繼電器

1、DCD-2型繼電器的構(gòu)成：帶短路線圈的速飽和變流器；

執(zhí)行元件——DL-11/0.2型KA

其中速飽和變流器結(jié)構(gòu)：（三鐵芯柱型）中間柱（截面大一倍）

——Wd、Wb1、Wb2、匝數(shù)由抽頭位置整定左邊柱——

（與繞向相同）右邊柱——W22、各線圈的作用1）短路電圈的作用（1）作用：消除iunb中非周期分量的影響（2）區(qū)內(nèi)故障：原理：ik（非周期分量衰減快）

→（去磁）→（助磁）設：/=2

且B柱鐵芯截面比A、C柱大一倍（RAC=1/2RBC

）

——去磁效應=助磁效應

結(jié)論：區(qū)內(nèi)故障短路線圈不影響繼電器的動作（3）區(qū)外故障、勵磁涌流

原理：

iunb（非周期分量大）

Id∝iunb→鐵芯迅速飽和→R（磁阻）↑→漏磁↑（助磁）磁路長→漏磁更大→助磁作用減少更多（去磁）磁路短→漏磁稍小→去磁作用減少稍小

C柱總磁通減少，e2↓→i2↓

——

繼電器難以動作

結(jié)論：短路線圈可使繼電器可靠躲過外部短路產(chǎn)生的暫態(tài)不平衡電流的沖擊和變壓器空載投入時的勵磁涌流

2）平衡線圈的作用

（1）Wb1、Wb2消除TA實際變比與計算變比不同而產(chǎn)生的iunb

（2）可與Wd串聯(lián)使用提高繼電器靈敏度和調(diào)整范圍

(二）用DCD-2型繼電器構(gòu)成的雙繞組

變壓器差動保護接線圖P229圖6-14

畫出三相原理圖（參考圖6-7及6-14

）（三）縱聯(lián)差動保護的整定計算原則和步驟

1、確定基本側(cè)

以TA的二次回路額定電流較大側(cè)作為基本側(cè)。

2、動作電流計算按下述三個條件中最大者作為基本側(cè)動作電流

1)躲過變壓器空載合閘或外部短路切除后電壓恢復時的勵磁涌流：

2)躲過TA二次回路斷線時引起的不平衡電流

3)躲過外部短路時的最大不平衡電流

3、確定基本側(cè)工作線圈匝數(shù)

4、確定非基本側(cè)工作線圈匝數(shù)

5、校驗相對誤差：

6、短路線圈抽頭確定：

7、靈敏度校驗例題：試對容量為16MVA的雙繞組升壓變壓器所配置的縱差保護進行整定計算。圖6-281G、2G參數(shù)（兩臺相同）：

PN=6000kw;UN=6.3KV;COSΦ=0.8;XK”=0.2T參數(shù)：SN=16000KVA；UK=8%；

UN=38.5（1+2*2.5%)/6.3KVS參數(shù):35KV母線發(fā)生三相短路時,從系統(tǒng)供給的短路電流:最大運行方式時

最小運行方式時項目二

電力變壓器后備保護運行與調(diào)試任務一相間短路后備保護的運行與調(diào)試一、保護作用區(qū)外故障：過電流保護——遠后備區(qū)內(nèi)故障：近后備二、安裝地點一般裝于電源側(cè)動作于跳兩側(cè)QF，或按先后秩序跳閘。三、種類

過電流保護（降壓變壓器）

——

靈敏度低

帶低電壓起動的過電流保護；復合電壓起動的過電流保護

——靈敏度高

（一）過電流保護

特點：不帶電壓閉鎖適用：降壓變壓器安裝：電源側(cè)接線：大接地電流系統(tǒng)——三相三繼電器小接地電流系統(tǒng)——兩相兩繼電器或兩相三繼電器（用于提高Y/Δ變壓器后故障短路時保護靈敏度）原理：和線路定時限過流保護原理相同，但保護動作要跳變壓器兩側(cè)開關。

P236圖6-17整定計算：（1）考慮并聯(lián)運行的變壓器n-1時可能出現(xiàn)的過負荷。（2）對于降壓變壓器，應考慮低壓側(cè)負荷電動機自起動時的最大電流

時間元件——階梯原則

靈敏系數(shù)校驗：應考慮在變壓器保護范圍末端發(fā)生故障的最小短路電流。以上起動電流一般較大，往往不能作相鄰元件的后備保護，為此需要采取以下幾種提高靈敏性的措施。（二）復合電壓起動的過電流保護復合電壓：發(fā)生各種不對稱短路：動作，常閉觸點打開，失電，動作，如果電流繼電器也動作，則起動時間繼電器。發(fā)生三相對稱短路時，開始會出現(xiàn)暫態(tài)負序電壓，動作，動作；三相短路穩(wěn)態(tài)后返回，但線電壓仍很低，保持動作，不返回。1、負序電壓繼電器KVN（反映不對稱故障）

DY-2型組成：負序電壓濾過器KUG；（利用負序分量反映故障）電壓繼電器DJ-131型其中：KUG組成——XA、XC、RA、RC

輸入——Ua、Ub、Uc

輸出——Umn

原理：輸入正序電壓：Umn=0

——KVN接點閉合輸入負序電壓：Umn=1.5Uab

——

KVN接點斷開2、原理接線

P237圖6-18

正常：KVN接點閉合，Uac高

——不動作對稱短路：KVN接點閉合，Uac↓↓

（三相短路）

——動作不對稱短路：KVN接點斷開，Uac=0動作

——動作3、整定電流元件、低電壓元件、時間元件——與低電壓起動的過電流保護相同

負序電壓繼電器整定：4、特點不對稱短路靈敏度更高作業(yè)：對照P237圖6-18復合電壓起動過電流保護原理圖畫出其展開圖，并說明其工作原理5、變壓器過負荷保護一、特點三相對稱，保護只裝一相二、安裝升壓T：裝于低壓側(cè)降壓T：裝于高壓側(cè)

三、動作原理：過負荷→發(fā)信號四、參數(shù)整定：電流元件——躲過變壓器額定電流（不考慮自起動系數(shù)）

時間元件——6~10s（考慮：比過流保護大Δt；大于電動機自起動時間）任務二

接地短路后備保護的運行與