继电保护原理第六章-变压器的继电保护

第六章电力变压器的继电保护第一节电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式第二节变压器的纵差动保护第三节变压器的电流和电压保护第四节变压器的瓦斯保护第六章电力变压器的继电保护第一节电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式一、变压器的故障1、油箱内部故障：各相绕组之间的相间短路单相绕组部分线匝之间的匝间短路单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障2、油箱外部故障：引出线的相间短路绝缘套管闪络或破坏引出线通过外壳发生的单相接地短路二、不正常工作状态负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；外部短路引起的过电流；外部接地短路引起的中性点过电压；油箱漏油引起的油面降低或冷却系统故障引起的温度升高；大容量变压器在过电压或低频等异常运行工况下导致变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。三、电力变压器的保护方式1．瓦斯保护变压器油箱内的各种故障及油面的降低，应装设瓦斯保护。适用：800kVA及以上油浸式变压器和400kVA及以上车间内油浸式变压器。轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。2、纵差动保护和电流速断保护防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。3.外部相间短路时的保护(1)过电流保护宜用于降压变压器，应考虑事故状态下可能出现的过负荷电流。(2)复合电压启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的降压变压器。(3)负序电流和单相式低电压启动的过电流保护一般用于63MVA及以上升压变压器。(4)阻抗保护对于升压变压器和系统联络变压器，当采用上述(2)、(3)的保护不能满足灵敏性和选择性要求时，可采用阻抗保护。4、零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路5、过负荷保护：防御变压器对称过负荷6、过励磁保护：防御变压器过励磁。7.其他保护对变压器温度及油箱内压力升高或冷却系统故障6.2变压器的纵差保护变压器纵差保护主要反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器纵差保护按照循环电流原理构成。6.2.1构成变压器纵差保护的基本原则'''2111/lBlnIInn''''112212llIIIInn一、正常运行或外部故障时其电流互感器变比的选择原则是两侧CT变比的比值等于变压器的变比。2、当变压器内部故障时流入差点继电器的电流为：为了保证动作的选择性，差动继电器的动作电流应按躲开外部短路时出现的最大不平衡电流来整定；不平衡电流愈大，继电器的动作电流也愈大；不平衡电流太大，就将降低内部短路时保护的灵敏性。'22JIII6.2.2变压器纵差动保护的特点暂态情况下的不平衡电流（1）暂态非周期分量的影响（2）励磁涌流的影响稳态情况下的不平衡电流（1）由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流；（2）由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流（3）两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流；（4）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。一、由变压器励磁涌流所产生的不平衡电流在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，就可能产生很大的励磁电流，其数值可达额定电流的6～8倍。这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称为励磁涌流。1、励磁涌流产生的原因u=0时合闸→铁芯中产生磁通（铁芯中的磁通不能突变）→非周期分量的磁通φm（考虑剩磁φs）→经过半个周期后磁通2φm+φr→铁芯将严重饱和→励磁电流↑励磁涌流具有以下三个特点：(1)励磁涌流很大，其中含有大量的直流分量。(2)励磁涌流中含有大量的高次谐波，其中以2次谐波为主，而短路电流中2次谐波成分很小。(3)励磁涌流的波形有间断角产生励磁涌流的原因主要是变压器铁芯的严重饱和使励磁阻抗大幅度降低。励磁涌流的大小和衰减速度与合闸瞬间电压的相位、剩磁的大小、方向、电源和变压器的容量等有关。当电压为最大值时合闸，就不会出现励磁涌流，只有正常励磁电流。而对于三相变压器，无论在任何瞬间合闸，至少有两相会出现程度不等的励磁涌流。防止励磁涌流对纵差保护的影响，变压器纵差保护常采用下述措施：①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成纵差保护。②利用二次谐波制动的差动继电器构成纵差保护。③采用鉴别波形间断角的差动继电器构成纵差保护。二、变压器各侧电流相位不同引起的不平衡电流电力系统中变压器常采用Y，d11接线方式，因此，变压器两侧电流的相位差为30°，如果两侧电流互感器采用相同的接线方式，即使两侧电流数值相同，也会产生2I1sin15°的不平衡电流。因此，必须补偿由于两侧电流相位不同而引起的不平衡电流。具体方法是将Y，d11接线的变压器星形接线侧的电流互感器接成三角形接线，三角形接线侧的电流互感器接成星形接线。211112113/3lAAABllAlnIIInnnIn为使正常运行或区外故障时，则应使0JI三、电流互感器计算变比与实际变比不同引起的不平衡电流变压器高、低压两侧电流的大小是不相等的。为要满足正常运行或外部短路时，流入继电器差回路的电流为零，则应使高、低压侧流入继电器的电流相等，则高、低压侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但实际上由于电流互感器在制造上的标准化，往往选出的是与计算变比相接近且较大的标准变比的电流互感器。这样，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。四、变压器各侧电流互感器型号不同引起的不平衡电流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平衡电流。五、变压器带负荷调节分接头引起的不平衡电流变压器带负荷调节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压器的变比。整定计算中，纵差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除不平衡电流的影响。当纵差保护投入运行后，在调压抽头改变时，一般不可能对纵差保护的电流回路重新操作，因此又会出现新的不平衡电流。六、在稳态情况下，变压器的差动保护的不平衡电流10%--电流互感器允许的最大相对误差Ktx--电流互感器的同型系数，取为1；△U--由变压器带负荷调压所引起的相对误差，取电压调整范围的一半；△fza--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0.05.max.max(10%)/bptxzadlIKUfIn6.2.3变压器纵差保护的整定计算原则一、纵差保护动作电流的整定原则1)保护装置的起动电流应大于变压器的最大负荷电流当负荷电流不能确定时，可采用变压器的额定电流：即可靠系数一般取1.32)躲过保护范围外部短路时的最大不平衡电流..maxdzJkbpIKI.maxdzkfIKI.max.max(10%)/bptxzadlIKUfIn3)躲过变压器的最大励磁涌流，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(BCH2型)时，励磁涌流倍数取1。二、纵差保护动灵敏系数的校验.max..2dJlmdzJIKIId.max.J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，变压器发生短路时的最小短路电流。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。6.2.4带有速饱和变流器的差动继电器一、工作原理1、一次侧只流过周期分量电流时周期分量已通过速饱和变流器变换到二次侧。2、一次侧只流过非周期分量和周期分量电流时非周期分量不易通过速饱和变流器变换到二次侧22dBEIdt22dBEIdt二、带加强型速饱和变流器的差动继电器（BCH-2）1、构成（速饱和变流器和执行元件（电流继电器）两部分）速饱和变流器有三个铁心柱A、B、C；A、C柱截面积相等且为B柱的一半。6.2.5具有磁力制动的差动继电器一、继电器主要组成部分（BCH-1型）三个铁心柱、六个线圈Wg—工作线圈，接在差动回路中Wph—平衡线圈，作用同前；两个Wzh—制动线圈，接差动回路的一个臂上两个W2—二次线圈，输出电流继电器1、保护作用区外故障：过电流保护--远后备区内故障：近后备2、安装地点一般装于电源侧动作于跳两侧断路器，或按先后次序跳闸。3、种类：过电流保护（降压变压器）Idz1--灵敏度低带低电压起动的过流保护Idz2复合电压起动的过流保护Idz3--灵敏度高负序过电流保护6.3变压器的电流和电压保护一、单相原理接线图二、整定计算原则启动电流按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定.maxkdzfhKIIK变压器的最大负荷电流应按下列情况考虑：（1）对并联运行的变压器，应考虑切除一台最大容量的变压器后，在其他变压器中出现的过负荷。当各台变压器的容量相同时，可按下式计算：N--并联变压器的最少台数；Ie.B--每台变压器的额定电流。.max.1feBnIIn保护装置的起动电流.max.1kkdzfeBhhKKnIIIKKn(2)对降压变压器，应考虑电动机自启动时的最大电流，即.kzqdzeBhKKIIk灵敏系数.mindlmdzIkI6.3.2低电压起动的过电流保护一、单相原理接线图二、整定计算原则低电压元件的作用：保证并联运行的变压器突然切除一台变压器或电动机自起动时不动作。电流元件的整定：按躲过变压器的额定电流电压元件的整定：按躲过正常时最低工作电压整定灵敏系数：适用：双侧电压变压器或多台并列运行变压器特点：为提高保护装置灵敏度，可采用两套低电压继电器（高、低压侧线电压）.kdzeBhKIIK.0.7dzeBUU.min.max1.2ddzlmlmdzdIUKKIU＞6.3.3复合电压起动的过流保护一、单相原理接线图二、元件定值1、电流元件2、低压元件低压元件灵敏度3、负序电压元件负序电压元件灵敏度.kdzeBhKIIK.0.7dzeBUU.max1.2dzlmdUKhKU＞2..(0.060.12)dzeBUU2.min2.dlmdzUKU