继电保护原理-第三章-变压器保护

第三章电力变压器保护第一节变压器的故障类型和不正常工作状态1.变压器的故障•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•油箱外部故障引出线的相间短路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2.变压器的不正常运行状态•外部相间短路引起的过电流•外部接地短路引起的过电流和中性点过电压•负荷超过额定容量引起的过负荷•漏油等原因引起的油面降低•过励磁3.变压器应装设的保护•瓦斯保护防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低•纵差动保护或电流速断保护防御变压器绕组、套管及引出线上的故障上述保护动作后，均应跳开变压器各电源侧的断路器外部相间短路的后备保护•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•负序电流及单相式低电压起动的过电流保护•阻抗保护外部接地短路的后备保护•变压器中性点接地运行：零序电流保护•自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器：应增设零序方向元件•中性点不接地的变压器：零序过电压保护•中性点经过放电间隙接地的变压器：间隙电流保护和零序电压保护过负荷保护过励磁保护变压器的其他非电量保护•油温高保护•冷却器故障保护•压力释放保护等第二节变压器的纵差动保护一、变压器纵差动保护的基本原理正常运行或外部故障时，应使12IITA221TA1nInIT1TATA2nnn2IId1ITn1TAn2TAn1I....2I21IIKD纵差动保护的动作判据为setrII||21rIII式中二、变压器差动保护的不平衡电流及减小不平衡电流的方法1.变压器励磁涌流产生的不平衡电流变压器的励磁电流正常情况下：(0.02~0.05)IN外部短路时：更小电压突然增加（空载投入变压器或外部故障切除后电压恢复）时：4~8IN→励磁涌流μItumsyμNIμ.maxIsym2μit励磁涌流（%）例1例2例3例4基波100100100100二次谐波36315023三次谐波76.99.410四次谐波96.25.4-五次谐波5---直流66806273特点：有很大成分的非周期分量有大量的高次谐波，尤以二次谐波为主波形经削去负波后出现间断影响涌流特征的因素：•合闸时电压的初相角α对于单相变压器而言，当α=0°时合闸，涌流最严重。当α=90°时合闸，将不产生涌流。对于三相变压器而言，三相电压的相角互差120°，所以无论电压初相角是多少总会产生励磁涌流。•铁芯中剩磁的大小和方向•变压器铁芯的饱和磁通防止励磁涌流影响的方法•采用具有速饱和铁芯的差动继电器•采用间断角原理的差动保护•利用二次谐波制动•利用波形对称原理的差动保护1AI30............2.三相变压器接线产生的不平衡电流1AI1BI1CI1AI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CI1AI1BI1CI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CI30ITnTA1n2TAn2B2AII2C2BII2A2CII............IdIdId2B2AII2AI3TA12TATnnn2A2AII31AI1BI1CI1AI1BI1CI2AI2BI2CI2AI2BI2CITnTA1n2TAn2.三相变压器接线产生的不平衡电流3.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流TTA1TA2nnn很难完全满足！→Iunb或3TA12TATnnn减小方法•数字式保护：计算补偿•电磁式：采用中间变流器进行补偿d2db1WIWWI)(max.kzaunbIfIId..2I1I1I2I1I2IW2WbWdTS正常运行和外部故障时采用中间变流器进行补偿21rIII计算补偿：用补偿1TA2TTA1TA21TInnnnIIn)1(2TA2TA11nInI2TA21TTA21TnInnIn1I令)1(TA2TTA1nnnn121rInIII4.由电流互感器变换误差产生的不平衡电流II理想特性1LH2LHunbImax.1.0kstnpunbIKKI5.带负荷调整变压器分接头产生的不平衡电流max.kunbUIITTA1TA2nnn3TTA1TA2nnn或三、具有制动特性的差动继电器1.BCH-1型差动继电器的制动特性tgKres(一般取0.3~0.4)resIop.rI)(kI)(unbImax.unbImaxk.I无制动a123动作判据set.minset.rIIres.gresII当)(min.res.gressetset.rIIKIIres.gresII当2.微机纵差动保护的比率制动特性resIset.rIminset.IABCres.gImaxset.Iares.maxI定值整定：最小动作电流：按躲过变压器在正常运行条件下产生的不平衡电流整定Nstzarelset.min10IKUfKI).(很小时，取set.minINset.min5020II).~.(拐点电流：一般整定在（0.6~1.1）倍变压器的额定电流res.gres.maxset.minset.maxIIIIK制动特性的斜率Nres.g1160II).~.(resIset.rIminset.IABCres.gImaxset.Iares.maxIresIset.rIminset.Ires.gImaxset.Iares.maxI内部故障时的动作行为bc12灵敏度大为提高第三节变压器相间短路的后备保护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负序过电流保护阻抗保护一、过电流保护QF1TAQF2It0跳QF1、QF2L.maxrerelsetIKKINL.maxInnI1NssL.maxIKI二、低电压启动的过电流保护QF1TAQF2It0跳QF1、QF2II≥&UUU≥H1H2Y1NrerelsetIKKINset70UU.三、复合电压启动的过电流保护QF1TAQF2It0跳QF1、QF2II≥&U2滤过器UU≥H1H2Y1KV1KV2TVN2.set120060UU).~.(四、三绕组变压器相间短路后备保护的特点IIIIIIQF1QF2QF3ItIItIIItk1k21.单侧电源的三绕组变压器tttIIIIII动作后只跳开QF3tttt),max(IIIII1跳开QF2ttt1T跳开QF1、2、3IIIIIIIIQF1QF2QF3ItIItIIItk1k22.多侧电源的三绕组变压器tttIIIIIItttIIII方向指向母线IIII→I→tttt),max(IIIII1带方向跳开QF1),,max(321Ttttt跳开QF1、2、3第四节变压器接地短路的后备保护一、变电所单台变压器的零序电流保护bIlx.setrelIsetKIKIst1501~.stt5012.stt5033.stt5034.bIIIlx.setrelIIsetKIKIQF1QF2QFIIIIIt10t20t30t40≥1H1≥1H2跳QF跳QF1、QF2二、自耦变压器零序电流保护的特点10I10I10I20I20I20Ig0Ig0Ig0Ig03I自耦变压器中性线上零序电流的大小和方向都是不确定的，不能用于零序电流保护30IIdId应在高中压侧加装方向元件以保证选择性三、多台变压器并联运行时的接地后备保护T1QFT2T31.全绝缘变压器的接地保护Nset81UU.st5030.~.QF1QF2QF零序电流保护U0t0≥1H1跳QF跳QF1、QF22.分级绝缘变压器的接地保护QF1QFI0U0t20&跳QF跳QF1≥1t30t10123tttQF1QFU0t50跳QF跳各侧QF≥1零序电流保护I0t1、t3t2、t4第五节变压器零序电流差动保护Idz03Ig03I03InIIII0z0g0r0333整定原则：1.躲过外部单相接地故障时的不平衡电流2.躲过励磁涌流情况下和外部相间短路时的不平衡电流在变压器内部单相接地故障时灵敏度比较高