1、6.变压器、母线故障异常及保护配置变压器、母线故障异常及保护配置6-1 电力变压器的电力变压器的故障异常及保护配置故障异常及保护配置一、变压器常见故障、不正常运行及一、变压器常见故障、不正常运行及 保护配置保护配置二、变压器主保护二、变压器主保护 三、变压器后备保护三、变压器后备保护 四、过负荷保护及接地保护四、过负荷保护及接地保护五、三绕组变压器过电流保护五、三绕组变压器过电流保护 一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置一、变压器常见故障、不正常运行状态及保护配置 内部故障内部故障：绕组相间短路、匝间短路、：绕组相间短路、匝间短路、单相接地短路。单相接地短路。外部故障外部故障：绝缘套管
2、及引出线各种相间：绝缘套管及引出线各种相间短路、单相接地短路。短路、单相接地短路。变压器不正常运行状态变压器不正常运行状态：过负荷、油箱：过负荷、油箱漏油造成的油面降低、表面油温过高、漏油造成的油面降低、表面油温过高、外部短路引起的过电流、电压降低或频外部短路引起的过电流、电压降低或频率升高引起的变压器过励磁。率升高引起的变压器过励磁。1 1、变压器常见故障、不正常运行状态变压器常见故障、不正常运行状态上页下页返回瓦斯保护瓦斯保护纵差动保护或纵差动保护或电流速断保护电流速断保护 变压器绕组及引变压器绕组及引出线相间短路出线相间短路油箱内故障油箱内故障过电流保护过电流保护零序保护零序保护（2 2
3、）不正常运行）不正常运行：过负荷过负荷过负荷保护过负荷保护（1）常见故常见故障：障：主保护主保护变压器绕组及出线变压器绕组及出线相间短路相间短路变压器绕组及出线接变压器绕组及出线接地短路地短路过励磁过励磁2 2、变压器变压器的的保护配置保护配置基本原理基本原理：它是反应油箱内部所产生的气体：它是反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。或油流而动作。作用作用：反应变压器油箱内的各种故障以及：反应变压器油箱内的各种故障以及油面降低油面降低测量元件测量元件：瓦斯继电器瓦斯继电器出口方式出口方式：发出信号；跳开变压器各侧断：发出信号；跳开变压器各侧断路器；对于发变组接线，保护动作于全停、路器；对于发变组
4、接线，保护动作于全停、启动快启动快速速切切换装置换装置。二、变压器主保护二、变压器主保护瓦斯保护瓦斯保护上页下页返回 反应变压器反应变压器油箱内部故障油箱内部故障产生的气体而产生的气体而动作动作,主要由瓦主要由瓦斯继电器构成斯继电器构成,轻瓦斯动作于轻瓦斯动作于信号信号,重瓦斯重瓦斯动作于跳闸动作于跳闸.瓦斯保护的主瓦斯保护的主要元件是瓦斯要元件是瓦斯继电器，它安继电器，它安装在变压器的装在变压器的油箱和油枕之油箱和油枕之间的连接管道间的连接管道中中.2、瓦斯继电器结构、瓦斯继电器结构3、瓦斯继电器结构及工作情况、瓦斯继电器结构及工作情况 正常运行：正常运行：开口杯向上倾斜，干簧接点打开开口杯
5、向上倾斜，干簧接点打开 内部轻微故障：内部轻微故障：气体聚集在上部，使开口杯向气体聚集在上部，使开口杯向下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气下转动，轻瓦斯干簧接点闭合，发出信号（气体容积定值：体容积定值：250-300250-300立方厘米）立方厘米）内部严重故障：内部严重故障：产生大量气体，推动档板运动，产生大量气体，推动档板运动，重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断重瓦斯的干簧接点闭合，起动出口继电器，断开变压器两侧断路器（定值：油流速度开变压器两侧断路器（定值：油流速度1.11.1米米/秒秒)漏油使油面降低：漏油使油面降低：上开口杯转动，轻瓦斯动作上开口杯转动，轻瓦斯动作也发出信
6、号也发出信号。瓦斯保护原理接线瓦斯保护原理接线上页下页返bRKSKCOXBKGR号信号信时延至他保护来由变压器其瓦斯继电瓦斯继电器器出口中间出口中间 继电器继电器信号继电器信号继电器连片连片瓦斯保护直流回路展开图瓦斯保护直流回路展开图二、变压器主保护二、变压器主保护纵差动保护纵差动保护KAIKS1TCTAQF1信号QF22TCKCO1K电电流流速速断断保保护护单单相相原原理理接接线线 2K二、变压器主保护二、变压器主保护电流速断保护电流速断保护 整定原则：整定原则：1 1）躲过外部）躲过外部K2K2短路时流过保护的最大短路电流。短路时流过保护的最大短路电流。2 2）躲过变压器空载投入时的励磁涌
7、流。）躲过变压器空载投入时的励磁涌流。灵敏度校验灵敏度校验:在保护安装处在保护安装处K1K1点发生两相金属性短路进行校验点发生两相金属性短路进行校验 电流速断保护的特点电流速断保护的特点：1 1、应用范围应用范围：容量较小的变压器，且其过电流保：容量较小的变压器，且其过电流保护动作时间大于护动作时间大于0.50.5秒。秒。2 2、作用作用：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主：与瓦斯保护共同作为变压器相间短路主保护。保护。3 3、保护区：保护区：一般只能延伸到低压绕组的一部分。一般只能延伸到低压绕组的一部分。三、变压器相间短路的后备保护三、变压器相间短路的后备保护1 1、作用：、作用：作为变压器
8、相间短路的近后备作为变压器相间短路的近后备保护保护 ，一般情况下，还作为下一相邻，一般情况下，还作为下一相邻元件的远后备保护。元件的远后备保护。2 2、出口方式出口方式：保护延时动作于跳闸。保护延时动作于跳闸。3、后备保护的种类：、后备保护的种类：变压器的过电流保护；变压器的过电流保护；低电压起动的过电流保护；低电压起动的过电流保护；复合电压起动的过电流保护复合电压起动的过电流保护；负序电流和单相低电压起动的过电流保护。负序电流和单相低电压起动的过电流保护。各电流保护原理示意框图各电流保护原理示意框图tKAKAttKA1KAt112KA过电流保护：过电流保护：当电流继电器动作时，当电流继电器动
9、作时，保护经延时跳闸保护经延时跳闸低电压起动的过电流保护：低电压起动的过电流保护：当电流继电器和低电压继电器当电流继电器和低电压继电器动作时，保护经延时跳闸动作时，保护经延时跳闸复合电压起动的过电流保护：复合电压起动的过电流保护：当电流继电器和低电压继电器动作时当电流继电器和低电压继电器动作时或电流继电器和负序电压继电器动作时，或电流继电器和负序电压继电器动作时，保护经延时跳闸保护经延时跳闸负序电流和单相低电压起动的过电流保护：负序电流和单相低电压起动的过电流保护：当电流继电器和低电压继电器动作时或当电流继电器和低电压继电器动作时或负序电流继电器动作时，保护经延时跳闸负序电流继电器动作时，保护
10、经延时跳闸 变压器过电流保护变压器过电流保护 应用范围：应用范围：容量较小变压器容量较小变压器 接线：接线：与线路过电流保护类似与线路过电流保护类似 问题：问题：应用在大容量变压器上时，该应用在大容量变压器上时，该保护灵敏度很难满足要求保护灵敏度很难满足要求KAIKTKS1TCQF2TAQF1t信号KCO2TC过电流保护原理接线过电流保护原理接线 电流继电器动作电流整定原则电流继电器动作电流整定原则 躲过变压器可能出现的最大躲过变压器可能出现的最大负荷电流。负荷电流。maxlresreloperIKKINmaxlI1nnINssmaxlIKI（N台变压器并列运行台变压器并列运行，突然切除一台时
11、所出现突然切除一台时所出现的过负荷的过负荷）（降压变压器（降压变压器考虑自起动考虑自起动时的最大电流时的最大电流）低电压启动的过电流保护低电压启动的过电流保护 测量元件：测量元件：电流继电器和低电压继电器电流继电器和低电压继电器 特点：特点：灵敏度高于一般的过电流保护。灵敏度高于一般的过电流保护。出口逻辑关系：出口逻辑关系：两个测量元件都动作，保两个测量元件都动作，保护才动作跳闸护才动作跳闸aUbUcU动作值的整定原则动作值的整定原则 电流继电器：电流继电器：躲变压器正常运行时的额定电流。躲变压器正常运行时的额定电流。低电压继电器整定原则：低电压继电器整定原则：低于正常运行情况下母线上可能出现
12、低于正常运行情况下母线上可能出现最低工作电压，同时继电器在外部短路故最低工作电压，同时继电器在外部短路故障切除后电动机自起动的过程中必须返回。障切除后电动机自起动的过程中必须返回。根据经验：根据经验：NresreloperIKKINoperU)6.05.0(Ul 灵敏度校验：灵敏度校验：按后备保护范围末端发生短路故障按后备保护范围末端发生短路故障进行校验。进行校验。)2.1(5.13.1oper(2)minksenIIK)2.1(5.13.1(3)maxkopersenUUK分子是故障时流过保护的最分子是故障时流过保护的最小短路电流。小短路电流。分母是故障时流过保护的分母是故障时流过保护的最大
13、残余线电压。最大残余线电压。复合电压启动的过电流保护复合电压启动的过电流保护 对称短路的测量元件：低电压继电器和过对称短路的测量元件：低电压继电器和过电流继电器电流继电器 不对称短路的测量元件：负序电压继电器不对称短路的测量元件：负序电压继电器和过电流继电器和过电流继电器 特点：不对称短路时，电压元件灵敏度高特点：不对称短路时，电压元件灵敏度高于低电压启动的过电流保护于低电压启动的过电流保护负序电压继负序电压继电器电器aUbUcU负序电压继电器整定原则：负序电压继电器整定原则：躲过正常运行时负序电压滤过器躲过正常运行时负序电压滤过器出现的最大不平衡电压。出现的最大不平衡电压。Noper2U)0
14、7.006.0(U2.1oper2min2senUUK 负序电流和单相式低电压启动的过电负序电流和单相式低电压启动的过电流保护流保护 对称短路的测量元件对称短路的测量元件：单相低电压继电器：单相低电压继电器和过电流继电器和过电流继电器 不对称短路的测量元件不对称短路的测量元件：负序电流继电器：负序电流继电器 特点特点：不对称短路时，电流元件灵敏度高：不对称短路时，电流元件灵敏度高于低电压启动的或复合电压启动的过电流于低电压启动的或复合电压启动的过电流保护保护负序电流继电器动作电流整定原则负序电流继电器动作电流整定原则 躲过变压器正常运行时负序电流滤过躲过变压器正常运行时负序电流滤过器输出的最大
15、不平衡电流器输出的最大不平衡电流。Noper2I)2.01.0(I25.1oper2min2senIIK四、变压器的过负荷保护及接地保护四、变压器的过负荷保护及接地保护1、过负荷保护：、过负荷保护：测量元件：测量元件：电流继电器电流继电器 出口方式：出口方式：发出过负荷信号发出过负荷信号 特点：特点：变压器过负荷电流大多数情况下三变压器过负荷电流大多数情况下三相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。相是对称的，因此只装设对称过负荷保护。即只用一个电流继电器接于任一相电流之即只用一个电流继电器接于任一相电流之中，动作时经延时作用于信号。中，动作时经延时作用于信号。整定原则：整定原则：1）过负荷保护
16、的动作电流应躲过变压器）过负荷保护的动作电流应躲过变压器额定电流。额定电流。2）过负荷保护的动作时限，应比过电流）过负荷保护的动作时限，应比过电流保护的最大时限增加一个时限阶差保护的最大时限增加一个时限阶差t。2、变压器的接地保护变压器的接地保护中性点可能接地或不接地的分级绝缘变压器的接地保护中性点可能接地或不接地的分级绝缘变压器的接地保护 零序电流保护零序电流保护：当变压器中性点接地时作为接：当变压器中性点接地时作为接地保护，以短时限跳母联，长时限跳变压器两地保护，以短时限跳母联，长时限跳变压器两侧断路器侧断路器 间隙零序过流保护间隙零序过流保护：当变压器中性点不接地时：当变压器中性点不接地
17、时作为接地保护作为接地保护 零序过电压保护零序过电压保护：做间隙零序过流保护的辅助：做间隙零序过流保护的辅助保护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。保护，当变压器中性点不接地时作为接地保护。一、一、中性点有放电间隙的分级绝缘变中性点有放电间隙的分级绝缘变压器零序保护的压器零序保护的原理框图：原理框图：03U03I1t03I2t0t1QF1QF1TA2TAQSF）（跳解列、灭磁QF1）（跳母线解列QFHTQF1当系统发生接地短路时，当系统发生接地短路时，中性点接地运行变压器由中性点接地运行变压器由其零序电流保护动作于切其零序电流保护动作于切除除如果中性点过电压不足如果中性点过电压不足以使放电间
18、隙击穿，则以使放电间隙击穿，则可由零序电压保护经延可由零序电压保护经延时时t切除。切除。若高压母线上已没有中性点接地运行的若高压母线上已没有中性点接地运行的变压器时，中性点将发生过电压导致放变压器时，中性点将发生过电压导致放电间隙击穿，此时中性点不接地运行变电间隙击穿，此时中性点不接地运行变压器将由反应间隙放电电流的零序电流压器将由反应间隙放电电流的零序电流保护瞬时动作与切除。保护瞬时动作与切除。二、整定计算：二、整定计算：1）动作电流的整定：）动作电流的整定：零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保零序电流保护的动作电流与相邻元件零序后备保护动作电流配合整定。护动作电流配合整定。Loper
19、bsuiIKK0oper0Itttttt12max1 2）动作时限的整定：）动作时限的整定：动作时限与相邻元件动作时限与相邻元件零序电流后备保护的时限配合整定零序电流后备保护的时限配合整定。Ksui配合系数，取配合系数，取1.1；Kb零序电流分支系数，其值为在最大运行零序电流分支系数，其值为在最大运行 方式下，相邻元件零序电流后备保护的保护范方式下，相邻元件零序电流后备保护的保护范围末端发生单相接地短路时，流过保护的零序围末端发生单相接地短路时，流过保护的零序电流与流过相邻元件零序电流之比。电流与流过相邻元件零序电流之比。3）动作电压的整定：动作电压的整定：零序电压元件零序电压元件3U0的动作
20、电压，应低于变压器中性的动作电压，应低于变压器中性点工频耐受电压。点工频耐受电压。Tvwreloper08n.1U3KU 动作电压还应躲过电网存在接地中性点情况动作电压还应躲过电网存在接地中性点情况下单相接地短路时的最大零序电压。下单相接地短路时的最大零序电压。TV0Koper0)n(2U2U 中性点工频中性点工频耐受电压耐受电压 10/ZZ 短路故障前短路故障前母线上最大运母线上最大运行相电压行相电压 附：附：零序电流元件零序电流元件3I0的动作电流根据的动作电流根据间隙击穿电流的经验数据整定，一般一间隙击穿电流的经验数据整定，一般一次值为次值为100A。时间元件。时间元件T的延时，一般的延
21、时，一般取取0.5s。1 1、单侧电源的三绕组变压器，、单侧电源的三绕组变压器，过流保护宜装于电源侧及主过流保护宜装于电源侧及主负荷侧。负荷侧。2 2、多侧电源的三绕组变压器，、多侧电源的三绕组变压器，过流保护装于各侧并且在保过流保护装于各侧并且在保护动作时间最小侧加装一套护动作时间最小侧加装一套方向过电流保护。方向过电流保护。五、三绕组变压器过电流保护五、三绕组变压器过电流保护特点特点3KQF1QF3QF21K2KK6-1 电力变压器的电力变压器的故障异常及保护配置的相关知识点故障异常及保护配置的相关知识点一、变压器常见故障、不正常运行及一、变压器常见故障、不正常运行及 保护配置保护配置二、变压器主保护二、变压器主保护 三、变压器后备保护三、变压器后备保护 四、过负荷保护及接地保护四、过负荷保护及接地保护五、三绕组变压器过电流保护五、三绕组变压器过电流保护六、其他六、其他微机保护、辅助保护等微机保护、辅助保护等
