1、电力系统主设备保护模块一 变压器保护电力系：1/6/20233模块一模块一 变压器保护变压器保护 l内容一内容一 变压器故障不正常运行及保护配置、气变压器故障不正常运行及保护配置、气体保护体保护l内容二内容二 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护l内容三内容三 变压器差动保护变压器差动保护l内容四内容四 变压器相间短路的后备保护及过负荷保变压器相间短路的后备保护及过负荷保护护l内容五变压器零序电流电压保护内容五变压器零序电流电压保护l内容六补充内容六补充 1 变压器的过励磁保护及其他保护变压器的过励磁保护及其他保护l内容七补充内容七补充2 三绕组变压器保护的特点三绕组变压器保护的特点l内容八补充内
2、容八补充3 自耦变压器保护的特点自耦变压器保护的特点l内容九内容九 变压器微机保护的配置变压器微机保护的配置 1/6/20234RCS-978系列变压器成套保护装置系列变压器成套保护装置lRCS-978是南京南瑞继保是南京南瑞继保电气有限公司研制的，电气有限公司研制的，基于双套主保护、双套基于双套主保护、双套后备保护配置原则的系后备保护配置原则的系列数字式变压器保护装列数字式变压器保护装置，配置原则满足国电置，配置原则满足国电公司公司防止电力生产事防止电力生产事故的二十五项重点要故的二十五项重点要求求。RCS-978系列数字系列数字式变压器保护装置有多式变压器保护装置有多种型号，可应用于种型号
3、，可应用于500KV及以下电压等级及以下电压等级的各种接线方式的各种的各种接线方式的各种变压器。变压器。1/6/20235PST1200系列数字变压器保护装置系列数字变压器保护装置PST1200系列数字变压器保系列数字变压器保护装置是以差动保护、后护装置是以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本备保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护装配置的成套变压器保护装置，适用于置，适用于500KV、330KV、220KV、110KV、66KV等大型电力变压器。等大型电力变压器。本系列保护装置基本配置本系列保护装置基本配置设有完全相同的设有完全相同的CPU插件，插件，分别完成差动、高、中、分别完成差动、高、
4、中、低压侧后备保护等功能，低压侧后备保护等功能，均由软件实现。瓦斯保护均由软件实现。瓦斯保护由独立机箱实现。由独立机箱实现。1/6/20236内容一内容一 变压器故障不正常运行及变压器故障不正常运行及 保护配置保护配置 l一、变压器的在系统中的地位一、变压器的在系统中的地位l二、变压器的故障二、变压器的故障 l三、变压器的不正常运行三、变压器的不正常运行l四、变压器的保护配置四、变压器的保护配置1/6/20237水电厂水电厂核电厂核电厂火电厂火电厂工厂电气铁路风电地区变电所配电变电所居民区输电线路居民配电线路110500变电站变电站500kV10kV枢纽变电所枢纽变电所110kV1/6/202
5、38变压器变压器 1/6/20239一、变压器在系统中的地位一、变压器在系统中的地位l1作用：在电力系统五大环节中，升压和降作用：在电力系统五大环节中，升压和降压是必不可少的。压是必不可少的。l2变压器继电保护的重要性：变压器继电保护的重要性：变压器是电力系统不可缺少的重要电气设变压器是电力系统不可缺少的重要电气设备。变压器发生故障将对供电可靠性和系统备。变压器发生故障将对供电可靠性和系统安全运行带来严重的影响，况且变压器本身安全运行带来严重的影响，况且变压器本身也是昂贵设备。因此应根据变压器容量等级也是昂贵设备。因此应根据变压器容量等级和重要程度装设性能良好、动作可靠的继电和重要程度装设性能
6、良好、动作可靠的继电保护装置。保护装置。特高压变电站的全景图特高压变电站的全景图特高压变电站的侧视图1/6/202312特高压变电站的侧视图1/6/202314油箱内的故障和油箱外的故障。油箱内的故障和油箱外的故障。油箱内部故障油箱内部故障绕组的相间短路绕组的相间短路绕组的匝间短路绕组的匝间短路绕组的单相接地短路绕组的单相接地短路（中性点直接接（中性点直接接地系统侧）地系统侧）油箱外部故障油箱外部故障引出线的相间短路引出线的相间短路 绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳绝缘套管闪烁或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路发生的单相接地短路（中性点直接接地系统侧）（中性点直接接地系统侧）二、变压器的故
7、障二、变压器的故障1/6/202315三、变压器的不正常运行三、变压器的不正常运行 l变压器的不正常运行状态主要有：变压器的不正常运行状态主要有：l由于变压器外部相间短路引起的过电流和外由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；部接地短路引起的过电流和中性点过电压；l由于负荷超过额定容量引起的过负荷由于负荷超过额定容量引起的过负荷l由于漏油等原因而引起的油面降低。由于漏油等原因而引起的油面降低。l大容量变压器在过电压或低频率等异常运行大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障。方式的过励磁故障。1/6/202316四、变压器保护配置四、变压器保护配
8、置 l1瓦斯保护瓦斯保护（800KVA以上）以上）（主保护）（主保护）:l 重瓦斯l 轻瓦斯l当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。断路器。l带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，亦应装设瓦斯保护。装设瓦斯保护。反映油箱内部故障和油面降低反映油箱内部故障和油面降低1/6/202317四、变压器保护配置四、变压器保护配置 l2差动保护（主保护）差动保护（主保护）（故障）（故障）反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电流速断保护。保护瞬时动作于断开变压
9、器的保护或电流速断保护。保护瞬时动作于断开变压器的各侧断路器。各侧断路器。对对6.3MVA以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及以下厂用变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当以下厂用备用变压器和单独运行的变压器，当后备保护时间大于后备保护时间大于0.5s时，应装设电流速断保护。时，应装设电流速断保护。对对6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，10MVA及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，及以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及以及2MVA及以上用电流速断保护灵敏性不符合要求及以上用电流速断保
10、护灵敏性不符合要求的变压器，应装设纵联差动保护。的变压器，应装设纵联差动保护。提出问题：变压器保护如何配变压器保护如何配置？置？1/6/202318四、变压器保护配置四、变压器保护配置 l2差动保护（主保护）差动保护（主保护）（故障）（故障）反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动反应变压器引出线、套管及内部短路故障的纵联差动保护或电保护或电对高压侧电压为对高压侧电压为330kV及以上变压器，可装设双重纵及以上变压器，可装设双重纵联差动保护。联差动保护。对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路对于发电机变压器组，当发电机与变压器之间有断路器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机
11、与器时，发电机装设单独的纵联差动保护。当发电机与变压器之间没有断路器时，变压器之间没有断路器时，100MVA及以下发电机与及以下发电机与变压器组共用纵联差动保护；变压器组共用纵联差动保护；100MVA以上发电机。以上发电机。除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单除发电机变压器共用纵联差动保护外，发电机还应单独装设纵联差动保护。对独装设纵联差动保护。对200300MVA的发电机变压的发电机变压器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采器组亦可在变压器上增设单独的纵联差动保护，即采用双重快速保护。用双重快速保护。提出问题：变压器保护如何配变压器保护如何配置？置？1/6/202319四、
12、变压器保护配置四、变压器保护配置l3反应变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动反应变压器外部相间短路并作瓦斯保护和纵联差动保护（或电流速断保护）后备的过电流保护的后备保保护（或电流速断保护）后备的过电流保护的后备保护护(故障故障)：l过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护动的过电流保护、负序电流保护和阻抗保护 过电流保护宜用于降压变压器。过电流保护宜用于降压变压器。复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络复合电压起动的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不满足灵敏性要求
13、的降压变压器。变压器和过电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于负序电流和单相式低电压起动过电流保护，可用于63MVA及及以上升压变压器。以上升压变压器。当采用上述（当采用上述（2）、（）、（3）的保护不能满足灵敏性和选择性要）的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。求时，可采用阻抗保护。1/6/202320四、变压器保护配置四、变压器保护配置4反应大接地电流系统中变压器外部反应大接地电流系统中变压器外部接地短路的零序电流保护：接地短路的零序电流保护：（故障）（故障）110kV及以上大接地电流系统变压器及以上大接地电流系统变压器零零 序保护
14、外部接地短路引起的过流序保护外部接地短路引起的过流;内部接地短路内部接地短路的后备保护的后备保护.如果变压器中性点可能接地运行，对于两如果变压器中性点可能接地运行，对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器应装设零序电流保护应装设零序电流保护;作变压器主保护的后备保护，并作为相邻作变压器主保护的后备保护，并作为相邻元件的后备保护。元件的后备保护。1/6/202321四、变压器保护配置四、变压器保护配置l5反应变压器对称过负荷的过负荷保护。反应变压器对称过负荷的过负荷保护。（不正常运行）（不正常运行）对于对于400kVA及以上的变压器，当台数并列运行或单及以上
15、的变压器，当台数并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷的情况装设过负荷保护。对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应对自耦变压器和多绕组变压器，保护装置应能反应公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于公共绕组及各侧过负荷的情况。过负荷保护应接于一相电流上，带时限动作于信号。一相电流上，带时限动作于信号。在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可在无经常值班人员的变电所，必要时过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷。系统联络变压器和过动作于跳闸或断开部分负荷。系统联络变压器和过电流保护不满足灵
16、敏性要求的降压变压器。电流保护不满足灵敏性要求的降压变压器。1/6/202322四、变压器保护配置四、变压器保护配置l6反应变压器过励磁的过励磁保护。反应变压器过励磁的过励磁保护。(不正常运行不正常运行)现代大型变压器的额定磁密近于饱和磁密，现代大型变压器的额定磁密近于饱和磁密，频率降低或电压升高时容易引起变压器过励频率降低或电压升高时容易引起变压器过励磁，导致铁芯饱和，励磁电流剧增，铁芯温磁，导致铁芯饱和，励磁电流剧增，铁芯温度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿度上升，严重过热会使变压器绝缘劣化，寿命降低，最终造成变压器损坏。命降低，最终造成变压器损坏。高压侧为高压侧为500kV的变压器宜
17、装设过励磁保护。的变压器宜装设过励磁保护。1/6/202323内容二内容二 变压器的瓦斯保护变压器的瓦斯保护 l一、瓦斯保护的概念和作用一、瓦斯保护的概念和作用l二、瓦斯保护装置动作的原因及处理二、瓦斯保护装置动作的原因及处理1/6/202324变压器安装示意图变压器安装示意图:1/6/202325一、瓦斯保护的概念和作用一、瓦斯保护的概念和作用l1瓦斯保护基本原理瓦斯保护基本原理 瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路
18、、铁芯故障、油面下降绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。当油浸式变压器的内部发生故障当油浸式变压器的内部发生故障(包括轻微的匝间短路包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时，由于故时，由于故障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材障点电流和电弧的作用，将使变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们料因局部受热而分解产生气体，因气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当严重故障时，油会迅速将从油箱流向油枕的上部。当严重故
19、障时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障的上述特点，可的上述特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护装置。以构成反应于上述气体而动作的保护装置。1/6/202326一、瓦斯保护的概念和作用一、瓦斯保护的概念和作用l1瓦斯保护瓦斯保护l基本原理基本原理 1/6/202327一、瓦斯保护的概念和作用一、瓦斯保护的概念和作用浮筒挡板式结构：浮筒挡板式结构：上部上部开口杯开口杯下部下部金属挡板上附磁铁（可绕轴转动）金属挡板上附磁铁（可绕轴转动）干簧接点（两对）干簧接
20、点（两对）1/6/202328瓦斯保护的工作原理瓦斯保护的工作原理原理：原理：a a、正常运行：、正常运行：开口杯上浮开口杯上浮挡板下降（重力作用）挡板下降（重力作用）磁铁远离干簧磁铁远离干簧接点，不动作接点，不动作 b b、轻微故障：、轻微故障：气体上升气体上升漏油层漏油层 油面下降油面下降开口杯下转开口杯下转干簧接干簧接点动作，发信号点动作，发信号轻瓦斯轻瓦斯 c c、严重故障：、严重故障：油流、气流油流、气流冲击挡板冲击挡板干簧接点动作干簧接点动作DLDL跳闸，且跳闸，且发信号发信号重瓦斯重瓦斯 特点：抗震性能好特点：抗震性能好1/6/202329l3瓦斯保护的原理接线瓦斯保护的原理接线
21、 瓦斯保护的原理接线如下图所示瓦斯保护的原理接线如下图所示：1/6/202330瓦斯保护的原理接线如下图所示瓦斯保护的原理接线如下图所示：接线原理：上面的触点表示接线原理：上面的触点表示“轻瓦斯保护轻瓦斯保护”，动，动作后经延时发出报警信号。下面的触点表示作后经延时发出报警信号。下面的触点表示“重瓦斯重瓦斯保护保护”，动作后起动变压器保护的总出口，使断路器，动作后起动变压器保护的总出口，使断路器跳闸。跳闸。KOMKOM作用：当油箱内部发生严重故障时，由于油流作用：当油箱内部发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧触点的抖动，此时为使断路器的不稳定可能造成干簧触点的抖动，此时为使断路器能可靠
22、跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间能可靠跳闸，应选用具有电流自保持线圈的出口中间继电器继电器KOMKOM，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回，动作后由断路器的辅助触点来解除出口回路的自保持。路的自保持。切换片切换片XSXS作用：为防止变压器换油或进行试验时作用：为防止变压器换油或进行试验时引起重瓦斯保护误动作跳闸可利用切换片引起重瓦斯保护误动作跳闸可利用切换片XSXS将跳闸回将跳闸回路切换到信号回路路切换到信号回路。1/6/202331l瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅瓦斯保护能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏性高、接线简单，但不能反应油箱速、灵敏性高、接线简单，但不能反应油
23、箱外的引出线和套管上的故障。故不能作为变外的引出线和套管上的故障。故不能作为变压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同压器唯一的主保护，须与差动保护配合共同作为变压器的主保护作为变压器的主保护。瓦斯保护的评价瓦斯保护的评价:1/6/202332二、瓦斯保护装置动作的原因及处理二、瓦斯保护装置动作的原因及处理l1瓦斯保护信号动作的主要原因瓦斯保护信号动作的主要原因 轻瓦斯动作的轻瓦斯动作的原因：原因：l因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器。因滤油、加油或冷却系统不严密以至空气进入变压器。l因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒因温度下降或漏油致使油面低于气体继电器轻瓦斯浮筒以下
24、。以下。l变压器故障产生少量气体。变压器故障产生少量气体。l变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，变压器发生穿越性短路故障。在穿越性故障电流作用下，油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压油隙间的油流速度加快，当油隙内和绕组外侧产生的压力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障力差变化大时，气体继电器就可能误动作。穿越性故障电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温电流使绕组动作发热，当故障电流倍数很大时，绕组温度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。度上升很快，使油的体积膨胀，造成气体继电器误动作。l气体继电器或二次回路故障。气体继电器或二次回路故障
25、。l以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。以上所述因素均可能引起瓦斯保护信号动作。1/6/202333内容三内容三 变压器差动保护变压器差动保护l一、变压器差动保护的基本原理一、变压器差动保护的基本原理l二、变压器差动保护的特点二、变压器差动保护的特点l三、减小不平衡电流的措施三、减小不平衡电流的措施l四、比率制动式差动保护原理四、比率制动式差动保护原理 1/6/202334内容三、电力变压器的纵联差动保护内容三、电力变压器的纵联差动保护1、变压器纵差保护的基本原理 纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。1/6/202335一、变压器差动保护的基本原理一、变压器
26、差动保护的基本原理3变压器纵差动保护的原理接线图：变压器纵差动保护的原理接线图：2 111 22TATAnInIII1/6/202336外部短路时，流入差动继电器的电流为最大不平衡电流。正常运行时，由于型号、特性不同将产生不平衡电流。GII2IIIII2III22IIIrIIIK1/6/202337内部短路时，无论是单电源，还是双电源，保护都能正确测量到短路点电流。1/6/202338二、变压器差动保护的特点二、变压器差动保护的特点（一）励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（一）励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法（1）励磁涌流：）励磁涌流：在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电在空载投入变压器
27、或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定励磁电流的器额定励磁电流的68倍，通常称为励磁涌倍，通常称为励磁涌流。流。1/6/202339（2）励磁涌流的特点：）励磁涌流的特点：l励磁电流数值很大，并励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。时间轴的一侧。l励磁涌流中含有明显的励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流高次谐波，其中励磁涌流以以2次谐波为主。次谐波为主。l励磁涌流的波形出现间励磁涌流的波形出现间断角。断角。1/6/202340（3）克服励
28、磁涌流对变压器纵差保护影响）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施：的措施：l采用带有速饱和变流器的差动继电器采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护；构成差动保护；l利用二次谐波制动原理构成的差动保利用二次谐波制动原理构成的差动保护；护；l利用间断角原理构成的变压器差动保利用间断角原理构成的变压器差动保护；护；l采用模糊识别闭锁原理构成的变压器采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。差动保护。1/6/202341不平衡电流产生的原因二不平衡电流产生的原因二（二）、变压器两侧绕组连接方式不同（二）、变压器两侧绕组连接方式不同变压器两侧电流相位不变压器两侧电流相位不同同电力系统中变压器常采
29、用电力系统中变压器常采用Y Y，d11d11接线方式，因此，变压接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为器两侧电流的相位差为3030，如下图所示，如下图所示，Y Y侧电侧电流滞后流滞后侧电流侧电流3030，若，若两侧的电流互感器采用相两侧的电流互感器采用相同的接线方式，则两侧对同的接线方式，则两侧对应相的二次电流也相差应相的二次电流也相差3030左右，从而产生很大左右，从而产生很大的不平衡电流。的不平衡电流。1/6/2023421/6/202343减小不平衡电流的措施减小不平衡电流的措施：2、减小变压器两侧电流相位不同而产生的、减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流采用相位补偿不平衡电流
30、采用相位补偿 l（1）采用适当的接线进行相位补偿法）采用适当的接线进行相位补偿法 l（2）数值补偿）数值补偿l变压器星形侧电变压器星形侧电l流互感器变比流互感器变比:l变压器三角形侧变压器三角形侧l电流互感器变比电流互感器变比:l（3）软件校正）软件校正l微机保护中采用软件进行相位校正。微机保护中采用软件进行相位校正。5)(TNTAIK53)(TNYYTAIK1/6/202344不平衡电流产生的原因三不平衡电流产生的原因三 l1、由于变比的标准化使得其实际变比与计算、由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致，从而产生不平衡电流。变比不一致，从而产生不平衡电流。l【实例分析【实例分析1】由
31、电流互感实际变比与计算变由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析。在表比不等产生的不平衡电流分析。在表1中，变中，变压器型号压器型号SFL1-8000/35、变比、变比、Y,d11接线。计接线。计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的不平衡电流。计算结果如表的不平衡电流。计算结果如表1。由表。由表1可见，可见，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，由于电流互感器的实际变比与计算变比不等，正常情况将产生正常情况将产生0.21A的不平衡电流。的不平衡电流。（三）、电流互感器计算变比与实际变比不同（三）、电流互感器计算变比与实际变比不同1/6
32、/202345表表1 计算变压器额定运行时差动保护计算变压器额定运行时差动保护臂中的不平衡电流臂中的不平衡电流1/6/202346减小不平衡电流的措施：减小不平衡电流的措施：l2、减小电流互感器由于计算变比与标准、减小电流互感器由于计算变比与标准变比不同而引起的不平衡电流采用数值变比不同而引起的不平衡电流采用数值补偿补偿l（1）采用自耦变流器。采用自耦变流器。l（2）利用利用BCH型差动继电器中的平衡线圈。型差动继电器中的平衡线圈。l（3）在变压器微机保护的软件中采用补偿系）在变压器微机保护的软件中采用补偿系数使差动回路的不平衡电流为最小。数使差动回路的不平衡电流为最小。1/6/202347不
33、平衡电流的补偿不平衡电流的补偿1/6/202348稳态情况下的不平衡电流四稳态情况下的不平衡电流四：（四）、变压器各侧电流互感器型号不同（四）、变压器各侧电流互感器型号不同1、由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，、由于变压器各侧电压等级和额定电流不同，所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它所以变压器各侧的电流互感器型号不同，它们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）们的饱和特性、励磁电流（归算至同一侧）也就不同，从而在差动回路中产生较大的不也就不同，从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。平衡电流。1/6/202349减小不平衡电流的措施：减小不平衡电流的措施：l2、由变压器两侧电流互感器型号不
34、同而、由变压器两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流产生的不平衡电流l在差动保护的整定计算中加以考虑。在差动保护的整定计算中加以考虑。同型号：K=0.5不同型号：K=11/6/202350稳态情况下的不平衡电流五稳态情况下的不平衡电流五：（五）、变压器带负荷调节分接头（五）、变压器带负荷调节分接头l1、变压器带负荷调整分接头，是电力系统中、变压器带负荷调整分接头，是电力系统中电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变电压调整的一种方法，改变分接头就是改变变压器的变比。整定计算中，差动保护只能按照压器的变比。整定计算中，差动保护只能按照某一变比整定，选择恰当的平衡线圈减小或消某一变比整定，选择恰
35、当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。当差动保护投入运行后，除不平衡电流的影响。当差动保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的在调压抽头改变时，一般不可能对差动保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。1/6/202351减小不平衡电流的措施：减小不平衡电流的措施：l2、由变压器带负荷调整分接头而产生的、由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流不平衡电流l在变压器差动保护的整定计算中考虑。在变压器差动保护的整定计算中考虑。l在稳态情况下，变压器的差动保护的
36、不在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流可由下式决定平衡电流可由下式决定:TAkzassaperunbnIfUKKImaxmax)%10(1/6/202352三、暂态情况下的不平衡电流三、暂态情况下的不平衡电流l暂态过程中不平衡电流的特点：暂态过程中不平衡电流的特点：l暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏暂态不平衡电流含有大量的非周期分量，偏离时间轴的一侧。离时间轴的一侧。l暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时侧最大电流的时间（根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速来躲过其暂态不平衡电
37、流必然影响保护的快速性，甚至使变压器差动保护不能接受）。性，甚至使变压器差动保护不能接受）。1/6/202353四、减小不平衡电流的措施四、减小不平衡电流的措施 l1、采用带小气隙的电流互感器、采用带小气隙的电流互感器l这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大这种电流互感器铁芯的剩磁较小，在一次侧电流较大的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较的情况下，电流互感器不容易饱和。因而励磁电流较小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感小，有利于减小不平衡电流。同时也改善了电流互感器的暂态特性。器的暂态特性。l2、减小电流互感器的二次负荷、减小电流互感器的二次负荷l这实际上相当于减小
38、二次侧的端电压，相应地减少电这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：流互感器的励磁电流。减小二次负荷的常用办法有：减小控制电缆的电阻减小控制电缆的电阻(适当增大导线截面，尽量缩短控适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度制电缆长度)；采用弱电控制用的电流互感器；采用弱电控制用的电流互感器(二次额定二次额定电流为电流为lA)等。等。1/6/202354三、减小不平衡电流的措施三、减小不平衡电流的措施 l3、减小暂态过程中非周期分量电流的影响、减小暂态过程中非周期分量电流的影响 l（1）差动保护采用具有速饱和特性的中间变流）差动保护采用具有速饱和特
39、性的中间变流器；器；l（2）选用带制动特性的差动继电器或间断角原）选用带制动特性的差动继电器或间断角原理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过理的差动继电器等，利用其它方法来解决暂态过程中非周期分量电流的影响问题。程中非周期分量电流的影响问题。1/6/2023556.3.5 6.3.5 纵差保护的整定计算纵差保护的整定计算 1.1.纵差保护动作电流的整定原则纵差保护动作电流的整定原则 1)1)躲过电流互感器二次回路断线时引起的差动电流躲过电流互感器二次回路断线时引起的差动电流 变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互变压器某侧电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流
40、入差动继电器中，此时引起保护误动感器的二次电流全部流入差动继电器中，此时引起保护误动。有的纵差保护采用断线识别的辅助措施，在互感器二次回。有的纵差保护采用断线识别的辅助措施，在互感器二次回路断线时将纵差保护闭锁。若没有断线识别措施，则纵差保路断线时将纵差保护闭锁。若没有断线识别措施，则纵差保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电流，即流，即:(6-8):(6-8)当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流，可靠系当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流，可靠系数一般取数一般取1.31.3。setrelL maxIK I6.
41、3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/202356 2)2)躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流 (6-9)(6-9)式中式中10%10%电流互感器容许的最大相对误差；电流互感器容许的最大相对误差；电流互感器的同型系数，取为电流互感器的同型系数，取为1 1；由变压器带负荷调压所引起的相对误差，取电压由变压器带负荷调压所引起的相对误差，取电压调整范围的调整范围的 ；由所采用的互感器变比或平衡线圈的匝数与计算由所采用的互感器变比或平衡线圈的匝数与计算值不同时，所引起的相对误差，初算时取值不同时，所引起的相对误差，初算时取0.050.05。maxkunb
42、 maxstTA(10%)IIKUfK stKU12f6.3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/202357 3)3)躲过变压器的最大励磁涌流躲过变压器的最大励磁涌流 (6-10)(6-10)式中式中 可靠系数，取可靠系数，取1.31.31.51.5；变压器的额定电流；变压器的额定电流；励磁涌流的最大倍数励磁涌流的最大倍数(即励磁涌流与变压器额定电流的即励磁涌流与变压器额定电流的比值比值)，一般取，一般取4 48 8。由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来由于变压器的励磁涌流很大，实际的纵差保护通常采用其他措施来减少它的影响，一种是通过鉴别励磁涌流和故障电流，出现励磁
43、涌流时减少它的影响，一种是通过鉴别励磁涌流和故障电流，出现励磁涌流时将纵差保护闭锁，这时在整定计算中就不必考虑励磁涌流的影响，即励将纵差保护闭锁，这时在整定计算中就不必考虑励磁涌流的影响，即励磁涌流倍数为零；另一种是采用速饱和变流器减少励磁涌流产生的不平磁涌流倍数为零；另一种是采用速饱和变流器减少励磁涌流产生的不平衡电流。采用加强型速饱和变流器的纵差保护衡电流。采用加强型速饱和变流器的纵差保护(BCH2(BCH2型型)时，励磁涌流倍时，励磁涌流倍数取数取1 1。setreluNIK K IrelKNIuK6.3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/202358 按上面三个条件计算纵差保护的
44、动作电流，选取最大值按上面三个条件计算纵差保护的动作电流，选取最大值作为保护的整定值。所有电流都是折算到电流互感器的二次作为保护的整定值。所有电流都是折算到电流互感器的二次值。对于值。对于Y Y，d11d11接线的三相变压器，在计算故障电流和负荷接线的三相变压器，在计算故障电流和负荷电流时，要注意电流时，要注意Y Y侧电流互感器的接线方式，通常在侧电流互感器的接线方式，通常在d d侧计算侧计算较为方便。较为方便。6.3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/202359 2.2.纵差保护动灵敏系数的校验纵差保护动灵敏系数的校验 灵敏系数按下式校验灵敏系数按下式校验 (6-11)(6-11)式
45、中，式中，为各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的为各种运行方式下变压器内部故障时，流经差动继电器的最小差动电流，即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，最小差动电流，即采用在单侧电源供电时，系统在最小运行方式下，变压器发生短路时的最小短路电流。按要求，灵敏系数一般不小于变压器发生短路时的最小短路电流。按要求，灵敏系数一般不小于2 2。当不能满足要求时，则需采用具有制动特性的差动继电器。当不能满足要求时，则需采用具有制动特性的差动继电器。必须指出，即使灵敏系数校验能满足要求，但对变压器内部必须指出，即使灵敏系数校验能满足要求，但对变压器内部的匝间短路、轻微故障等，纵差保护往往不
46、能迅速、灵敏地动作。运的匝间短路、轻微故障等，纵差保护往往不能迅速、灵敏地动作。运行经验表明，在此情况下，常常都是瓦斯保护先动作，然后待故障进行经验表明，在此情况下，常常都是瓦斯保护先动作，然后待故障进一步发展，纵差保护才动作。显然可见，纵差保护的整定值越大，则一步发展，纵差保护才动作。显然可见，纵差保护的整定值越大，则对变压器内部故障的反应能力越低。对变压器内部故障的反应能力越低。k minsensetIKIk minI6.3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/2023606.3.6 6.3.6 二次谐波制动的差动继电器二次谐波制动的差动继电器 当变压器纵差保护的启动电流按式当变压器纵
47、差保护的启动电流按式(6-9)(6-9)、式、式(6-10)(6-10)的的原则整定时，为了能够可靠地躲过外部故障时的不平衡电原则整定时，为了能够可靠地躲过外部故障时的不平衡电流和励磁电流，同时又能提高变压器内部故障时的灵敏性流和励磁电流，同时又能提高变压器内部故障时的灵敏性，在变压器纵差保护中广泛采用具有比率制动和二次谐波，在变压器纵差保护中广泛采用具有比率制动和二次谐波制动的差动继电器，其主要组成部分和工作原理如下。制动的差动继电器，其主要组成部分和工作原理如下。不论双绕组或三绕组电力变压器的励磁涌流中均含有较不论双绕组或三绕组电力变压器的励磁涌流中均含有较大成分的二次谐波分量，但在变压器
48、内部故障或外部故障大成分的二次谐波分量，但在变压器内部故障或外部故障的短路电流中，二次谐波分量所占比例较小。因此，可利的短路电流中，二次谐波分量所占比例较小。因此，可利用上述特点构成二次谐波制动的纵差保护，使之有效地躲用上述特点构成二次谐波制动的纵差保护，使之有效地躲过励磁涌流的影响。过励磁涌流的影响。6.3 变压器的纵差保护变压器的纵差保护1/6/2023616.3 变压器的差动保护变压器的差动保护l变压器的差动保护变压器的差动保护l一、下面仅介绍几种变压器差动保护的动作原理和主要构成l1采用BCH-2型差动继电器构成的差动保护1/6/2023626.3 变压器的差动保护变压器的差动保护l2
49、 2、BCH-2BCH-2型差动继电器中各线圈的作用型差动继电器中各线圈的作用la a、差动线圈与电流互感器二次回路相连，产、差动线圈与电流互感器二次回路相连，产生差动磁通。生差动磁通。lb b、平衡线圈是补偿由于变压器两侧电流互感、平衡线圈是补偿由于变压器两侧电流互感器计算变比与实际变比不同所产生的不平衡电器计算变比与实际变比不同所产生的不平衡电流。流。lc c、短路线圈的作用是加强继电器躲避磁涌流、短路线圈的作用是加强继电器躲避磁涌流的能力。的能力。ld d、二次线圈的作用是产生二次电势，使执行、二次线圈的作用是产生二次电势，使执行元件励磁。元件励磁。1/6/2023636.3 变压器的差
50、动保护变压器的差动保护采用采用BCH-2BCH-2型型KDKD构成的双绕组变压器纵差动保护单相原理图如下：构成的双绕组变压器纵差动保护单相原理图如下：1/6/202364 2 2 工作原理工作原理 如图如图6.66.6所示，为二次谐波制动的变压器纵差保护的一所示，为二次谐波制动的变压器纵差保护的一般性原理接线图。主要包括下面四个部分。般性原理接线图。主要包括下面四个部分。1)1)比率制动回路比率制动回路 由由TX1TX1、BZ1BZ1、C1C1和和R1R1组成。正常运行或外部故障时，组成。正常运行或外部故障时，流经流经TX1TX1原边两个线圈的电流原边两个线圈的电流(和和)同方向，在二次线圈上
