電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（六）：電力變壓器保護(hù)

電力系統(tǒng)繼電保護(hù)（六）：電力變壓器保護(hù)

一、電力變壓器的故障類型和不正常工作狀態(tài)

L變壓器的故障類型：

?油箱外故障

o套管和引出線上發(fā)生相間短路（常見）、接地短路（常見）

?油箱內(nèi)故障

。繞組的相間短路（較少）、接地短路、匝間短路（常見）

O鐵芯的燒損

2、變壓器的不正常運(yùn)行狀態(tài)：

?變壓器外部短路引起的過電流

?負(fù)荷長時(shí)間超過額定容量引起的過負(fù)荷

?風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降（過熱）

?中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的星形接線變壓器外部接地短路時(shí)造成變壓器中性點(diǎn)過電壓

?大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運(yùn)行工況下會(huì)使變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯

和其他金屬構(gòu)件的過熱

二、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)

1、三角形側(cè)電壓相位超前星形側(cè)即Ydll中的二次相電壓超前一次相電壓30。，

二次側(cè)線電壓超前于一次側(cè)線電壓

30°e

2、Ydll接線的變壓器△側(cè)兩相短路時(shí)，丫側(cè)的同名故障相中的滯后相電流等于

另外兩相電流的2倍；Y側(cè)兩相短路時(shí)，△側(cè)的超前相電流等于另外兩相電流的

2倍。

3、為驗(yàn)證變壓器差動(dòng)保護(hù)躲過勵(lì)磁涌流的性能對(duì)變壓器進(jìn)行沖擊合閘試驗(yàn)時(shí),

必須投入差動(dòng)保護(hù)。

4、變壓器Y側(cè)的3個(gè)電流互感器接成△后，流入差動(dòng)回路的電流將擴(kuò)大倍，為

使兩側(cè)電流保持原比例，變壓器Y側(cè)的3個(gè)電流互感器變比應(yīng)擴(kuò)大倍。

5、變壓器差動(dòng)保護(hù)的不平衡電流產(chǎn)生原因及消除措施：

?計(jì)算變比與實(shí)際變比不一致（電流互感器和變壓器變比不一致）

o中間變流器（電磁式差動(dòng)保護(hù)）、內(nèi)部平衡系數(shù)（微機(jī)保護(hù)），整定時(shí)引入相對(duì)

誤差△『，取經(jīng)中間變流器補(bǔ)償后的相對(duì)誤差

?變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭產(chǎn)生的不平衡電流

o整定時(shí)引入調(diào)壓系數(shù)取可調(diào)范圍的一半

?電流互感器傳變誤差產(chǎn)生的不平衡電流

O電流互感器型號(hào)不同，盡可能使用相同的D級(jí)電流互感器，整定時(shí)引入同型系

數(shù)圖（同0.5,不同1.0）

O暫態(tài)不平衡電流（非周期分量），采用速飽和中間變流器，整定時(shí)引入非周期分

量系數(shù)的P,一般取1.5?2,當(dāng)采用速飽和中間變流器時(shí)可取為1

?變壓器兩側(cè)繞組接線方式不同

o相位補(bǔ)償接線

?變壓器過勵(lì)磁時(shí)產(chǎn)生的不平衡電流

O五次諧波閉鎖

?變壓器勵(lì)磁涌流

三、變壓器的勵(lì)磁涌流及鑒別方法

1、單相變壓器勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：

?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a二o

和時(shí)勵(lì)磁涌流最大；

?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??；

-含有很大成分的非周期分量，間斷角越小，非周期分量越大；

?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。

2、防止勵(lì)磁涌流引起的波動(dòng)的方法：

?速飽和中間變流器

?二次諧波制動(dòng)

?波形間斷制動(dòng)

?波形對(duì)稱原理制動(dòng)

3、二次諧波制動(dòng)的變壓器差動(dòng)保護(hù)，當(dāng)任一相差動(dòng)回路電流的二次諧波含量滿

足制動(dòng)判據(jù)時(shí)即閉鎖保護(hù)稱為最大相制動(dòng)（三相或門制動(dòng)）；若某相差動(dòng)回路電

流的二次諧波含量滿足制動(dòng)判據(jù)時(shí)閉鎖該相保護(hù)稱為分相制動(dòng)。

4、采用二次諧波制動(dòng)原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)由差動(dòng)元件、二次諧波制動(dòng)、

差動(dòng)速斷元件及TA斷線檢測等部分構(gòu)成。

5、二次諧波制動(dòng)元件的動(dòng)作判據(jù)為72>/C2XA，其中，ZL、72分別為差動(dòng)電流

中的基波分量和二次諧波分量的幅值，A2為二次諧波制動(dòng)比，K2越小，躲過勵(lì)

磁涌流的能力越強(qiáng)。

4、如果變壓器差動(dòng)保護(hù)靈敏性不能滿足要求應(yīng)增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。

5、間斷角原理采用分相閉鎖，是比最大相二次諧波制動(dòng)的方法優(yōu)越的地方。

四、變壓器相間短路的后備保護(hù)

1、負(fù)序過流保護(hù)、復(fù)合電壓過流保護(hù)、低壓啟動(dòng)過流保護(hù)都屬于反映變壓器相

間短路的后備保護(hù)。既作為外部短路的遠(yuǎn)后備，同時(shí)作為內(nèi)部短路的近后備。

2、變壓器低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)啟動(dòng)電流只躲過變壓器額定電流。

3、變壓器低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)的電流元件接在變壓器電源側(cè)電流互感器的二

次側(cè)。

4、低電壓啟動(dòng)過流保護(hù)在正常運(yùn)行時(shí)TV二次斷線保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。

5、復(fù)合電壓過流保護(hù)與低電壓啟動(dòng)過流保護(hù)相比，提高了不對(duì)稱短路時(shí)電壓元

件的靈敏度，接線簡單，正常運(yùn)行時(shí)TV二次斷線保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)作。

五、變壓器接地短路的后備保護(hù)

1、發(fā)電廠接于llOkV及以上雙母線有三臺(tái)及以上變壓器時(shí)，則應(yīng)每組有一臺(tái)變

壓器直接接地，并定期倒換。

2、兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行的條件是組別相同、變比相等、短路阻抗相同。

3、變壓器并列運(yùn)行的理想狀況是：空載時(shí)，各臺(tái)變壓器繞組之間無環(huán)流。

4、多臺(tái)變壓器并列運(yùn)行，發(fā)生接地短路時(shí)，中性點(diǎn)接地的變壓器由零序電流保

護(hù)動(dòng)作先切除，中性點(diǎn)不接地的變壓器后切除。

5、中性點(diǎn)接地的變壓器切除后，中性點(diǎn)不接地變壓器要根據(jù)變壓器絕緣等級(jí)的

不同，采用不同的保護(hù)方案：

?全絕緣變壓器

o零序電壓保護(hù)，動(dòng)作電壓360取為1.8W,即150~180V,動(dòng)作時(shí)限不需要與

其他元件接地保護(hù)相配合，只需躲過暫態(tài)電壓的時(shí)間，通常取0.3~0.5S;

?分級(jí)絕緣變壓器，其中性點(diǎn)的絕緣水平低于繞組首端，當(dāng)單相接地故障且中性點(diǎn)

接地變壓器切除后，其絕緣將受到破壞

o中性點(diǎn)處裝設(shè)放電間隙

o同時(shí)在放電間隙上裝設(shè)零序電流元件

。為防止放電間隙拒動(dòng)，還需要再裝設(shè)零序電壓元件，作為放電間隙的后備，其整

定同全絕緣變壓器相同。

六、變壓器保護(hù)的配置原則

1、變壓器勵(lì)磁電流存在于電源側(cè)。

2、變壓器過勵(lì)磁時(shí)，差動(dòng)電流增大；發(fā)電機(jī)過勵(lì)磁時(shí)，差動(dòng)電流基本不變。

3、變壓器過勵(lì)磁是與系統(tǒng)頻率成反比的。

4、變壓器的過勵(lì)磁保護(hù)主要防止頻率降低和電壓升高對(duì)變壓器的危害。

5、變壓器電流速斷保護(hù)裝設(shè)于電源側(cè)，動(dòng)作時(shí)跳開兩側(cè)斷路器。

6、發(fā)電機(jī)容量小于1MW時(shí),采用電流速斷作主保護(hù)；容量大于1MW時(shí)，采

用縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)作主保護(hù)。

7、變壓器零序保護(hù)一般作為外部接地短路的遠(yuǎn)后備保護(hù)，作為內(nèi)部接地短路的

近后備保護(hù)。

8、單側(cè)電源的雙繞組變壓器，任何J一種過電流保護(hù)的電流應(yīng)取自電源側(cè)。

9、定時(shí)限過電流保護(hù)的裝設(shè)于降壓變壓器的主電源側(cè)，短時(shí)限切除分段開關(guān)，

長時(shí)限切除變壓器兩側(cè)開關(guān)。

10、單側(cè)電源供電時(shí)，比率制動(dòng)型差動(dòng)保護(hù)的CT裝于負(fù)荷側(cè)。

11、為提高變壓器內(nèi)部故障的靈敏度，比率制動(dòng)型差動(dòng)繼電器的制動(dòng)線圈裝于

負(fù)荷側(cè)。

12、雙繞組變壓器的過負(fù)荷保護(hù)裝設(shè)在電源側(cè)，過勵(lì)磁保護(hù)裝設(shè)在不帶分接頭

調(diào)壓的那一側(cè)。

13、自耦變壓器的中性線上的電流大小和方向都是不確定的，零序電流保滬的

CT不能裝設(shè)于中性點(diǎn)。

14、發(fā)變組后備保護(hù)中電流元件用電流互感器設(shè)置在發(fā)電機(jī)中性點(diǎn)處