变压器保护.ppt

五、变压器保护运行注意事项四、变压器后备保护三、变压器主保护一、变压器的故障、不正常工作状态和保护配置六、变压器保护的异常处理二、变压器保护范围一、变压器的故障、不正常工作状态和保护配置1、油箱内部故障（1）变压器绕组相间短路；（2）变压器绕组匝间短路；（3）变压器绕组接地短路变压器油箱内部故障产生较大的短路电流，不仅会烧坏变压器绕组和铁心，而且由于绝缘油汽化，可能引起变压器爆炸。(一)变压器的故障2、油箱外部故障（1）绝缘套管的相间短路与接地短路；（2）引出线上的发生的相间短路和接地短路；油箱内部TA2TA2TA2线路、变压器保护均应当跳闸（二）变压器的不正常工作状态（1）由于外部短路引起的过电流；（2）负荷长时间超过额定容量引起的过负荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁；对于不正常工作状态，变压器保护也必须能够反应。发告警信号，或延时跳闸。（三）变压器的保护配置1、配置要求对于220kV及以上电压等级、不同接线方式的变压器，应配置双套主保护、双套后备保护、非电量保护，并保证两套主保护完全独立，即交流电压电流回路、直流电源回路、出口跳闸回路完全独立。主保护1.瓦斯保护轻瓦斯（信号）和重瓦斯（跳闸）针对油箱内的各种故障及油面降低。优点：结构简单，能全面反映变压器油箱内部的各种故障。缺点：不能反应油箱外部的故障。2.纵差保护或电流速断保护2、变压器保护配置2.纵差保护或电流速断保护（根据变压器容量选择）主要反应绕组、套管及引出线上的相间短路，并在一定程度上反应绕组内部匝间短路及中性点接地侧的接地短路。特点：瞬时动作切除故障应用基尔霍夫电流定律I-I3、外部相间短路的后备保护1）过电流保护2）复合电压起动的过流保护3）负序电流保护和单相式低压起动的过电流保护4）阻抗保护4、外部接地短路的后备保护1）零序电流保护（若中性点接地）2）零序过电压保护、在中性点装放电间隙加零序电流保护5、过负荷保护6、过励磁保护7、其它非电气量保护（油箱内温度、压力升高，冷却系统故障）延时跳闸或发信号1——瓦斯保护2——第一纵差保护（二次谐波制动原理）3——第二纵差保护（间断角鉴别原理）4、5、6——高、中、低压侧的复合电压启动的过电流保护7——高压侧的零序电流电压保护8——中压侧的零序电流保护9、10、11——高、中、低压侧的过负荷保护12——其他非电量保护（四）变电站主变保护配置示例1、220kV兴隆站示例本站主变保护装置PST-1200系列保护。主变压器保护装置是以差动保护、后备保护和瓦斯保护为基本配置的成套变压器保护装置。保护装置有两种不同的差动保护，设有完全相同的CPU插件，分别完成差动保护功能，高压侧、中压侧、低压侧后备保护功能，各种保护功能均有软件实现，瓦斯保护有独立机箱。变压器PST1200型保护压板投停情况：序号压板名称压板投停情况1差动保护（功能压板）正常投入，当差动保护测方向、CT回路开路时，差动二次回路异常时，停用差动保护压板2220KV侧复压过流正常运行时投入，PT失压时，不停用（负荷超过50%时申请停用），应立即处理PT失压3220KV侧零序方向过流Ⅱ段正常运行时投入，PT失压时，停用220KV侧零序方向过流Ⅱ段保护压板4220KV侧零序电流正常运行时投入，PT失压时，不停用5220KV间隙保护变压器220KV侧中性点不接地时，投入间隙保护，当一台主变运行时，停用间隙保护6110KV侧复压方向过流Ⅰ段正常运行时投入，PT失压时，停用110KV侧复压方向过流Ⅰ段保护压板7110KV侧复压过流正常运行时投入，PT失压时，不停用（负荷超过50%时，申请停用），应立即处理PT失压8110KV侧零序方向过流Ⅰ段正常运行时投入，PT失压时，停用110KV侧零序方向过流Ⅰ段保护压板序号压板名称压板投停情况9110KV侧零序方向过流Ⅱ段正常运行时投入，PT失压时，停用110KV侧零序方向过流Ⅱ段保护压板10110KV侧零序过流正常运行时投入1110KVⅠ段复压过流正常运行时投入1210KVⅠ段速段过流正常运行时投入1310KVⅡ段复压过流正常运行时投入1410KVⅡ段速段过流正常运行时投入15差动、间隙及后备跳201开关Ⅰ正常运行时投入16差动、间隙及后备跳201开关Ⅱ正常运行时投入17差动、间隙及后备跳101开关、跳014开关正常运行时投入18重瓦斯保护：（功能压板）变压器送电及正常运行时投入压板19瓦斯保护跳201开关Ⅰ、跳201开关Ⅱ、跳101开关、跳014开关正常运行时投入。当变压器加油、更换硅胶等，按规定瓦斯需投信号时，停用瓦斯保护跳闸压板2、500kV泰山站示例#2、#3号主变保护采用南京自动化设备总厂生产的WBZ—500H微机型变压器保护装置。整套装置由三个独立单元组成：主保护单元、后备保护单元、非电量保护单元。主保护包括：差动保护、分差保护、瓦斯保护。后备保护包括：过激磁保护、相间阻抗保护、复合电压闭锁过流保护、零序电流保护、过负荷保护。非电量保护包括：本体（轻、重）瓦斯保护、冷却器全停保护、压力释放保护、油温高报警保护、绕组温度高报警保护、油位异常保护。主变各保护屏保护配置表（一）保护屏及保护型号保护功能配置A屏（WBZ-500H）包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：差动保护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零序方向Ⅰ段保护、高压侧零序方向Ⅱ段保护、过激磁保护、中性点零序过流保护。中压侧：差动保护、中压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零序过流保护、中压侧零序方向Ⅰ段保护、中压侧零序方向Ⅱ段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流保护及公共绕组过负荷。低压侧：差动保护、低压侧复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、PT回路异常告警等。主变各保护屏保护配置表（二）保护屏及保护型号保护功能配置B屏（WBZ-500H）包括差动保护及后备保护装置单元。高压侧：差动保护、高压侧相间阻抗保护、高压侧接地阻抗保护、高压侧复压过流保护、高压侧零序过流保护、高压侧零序方向Ⅰ段保护、高压侧零序方向Ⅱ段保护、过激磁保护、中性点零序过流保护。中压侧：差动保护、中压侧相间阻抗保护、中压侧接地阻抗保护、中压侧零序过流保护、中压侧零序方向Ⅰ段保护、中压侧零序方向Ⅱ段保护、中压侧非全相保护、中压侧复压过流保护及公共绕组过负荷。低压侧：差动保护、低压侧复压过流保护、低压侧速断过流保护。三侧过负荷、PT回路异常告警等。主变各保护屏保护配置表（三）保护屏及保护型号保护功能配置C屏（WBZ-500H）包括分差保护、非电量保护。分差保护：三侧差动保护、TA断线闭锁差动保护、过负荷告警。非电量保护：本体轻瓦斯保护、本体重瓦斯保护、冷却器全停保护、压力释放保护、油温高报警保护、绕组温度高报警保护、油位异常保护。思考练习题1、电力变压器可能发生的故障和不正常运行状态有哪些？2、电力变压器应该装设哪些保护？利用套管CT利用开关侧CT（一）差动保护范围保护范围：三侧开关CT（包括CT）至主变部分。可以反应保护范围内的接地、相间、匝间故障。动作特性：瞬时跳三侧开关(0S动作)二、变压器保护的保护范围（二）瓦斯保护范围瓦斯保护的保护范围是变压器油箱内部的各种故障。(三)后备保护范围1、相间后备保护。相间后备保护可分为高压侧、中压侧和低压侧相间后备保护功能，其保护范围为变压器内部短路故障和相应侧外部相间短路（延伸相邻母线和线路，保护的定值和动作时间要与相邻元件的保护配合）。高压侧、中压侧相间后备设有复合电压闭锁（低电压和负序电压并联构成）过电流保护和方向过电流保护，复合电压闭锁方向过电流设一段三级时限，第一级时限动作跳开本侧母联断路器，第二级时限动作跳开本侧断路器，第三级时限动作跳开各侧断路器；复合电压闭锁过电流设一段三级时限，第一级时限动作跳开本侧母联断路器，第二级时限动作跳开本侧断路器，第三级时限动作跳开各侧断路器。低压侧相间后备保护设有复合电压闭锁过电流保护（或过电流保护），该保护设一段三级时限，第一级时限动作跳开本侧分段断路器，第二级时限动作跳开本侧断路器，第三级时限动作跳开各侧断路器高压、中压、低压三侧的复合电压均取三侧电压并联，并可通过压板（控制字）投入或退出其中任何一侧复合电压。高（中）压侧复合电压闭锁方向过电流保护中，方向元件电压引自本侧。2、接地后备保护。接地后备保护也分为高压侧、中压侧和低压侧接地后备保护功能，其保护范围为变压器相应侧外部（相邻母线或线路）接地短路和内部短路故障。一般220kV和110kV侧装设零序电压闭锁零序过电流和零序电压闭锁零序方向过电流保护，可作为相应侧母线及引出线接地故障的后备保护，它的方向可指向本侧母线，保护设有两级时限，以较短的时限跳母联或分段断路器缩小故障范围，以较长的时限跳变压器本侧断路器。在中性点非直接接地系统，应装设单相接地保护，动作于信号或跳闸。思考练习题指出变压器主保护和后备保护的保护范围。三、变压器保护基本原理（一）瓦斯保护变压器油箱内部故障产生电弧，使绝缘物和变压器油分解产生大量气体，根据油箱内部所产生的气体数量和油流速度而动作的保护。瓦斯保护的原理接线图瓦斯继电器外形图1.瓦斯继电器的构成及动作原理轻瓦斯积聚气体数量250mL—350mL发信号重瓦斯油流冲向油枕的速度1.0—1.2m/s跳闸有载调压瓦斯只是保护的对象和安装位置不同，原理与本体瓦斯一致。浮子（开口杯）接线柱阻尼弹簧挡板磁铁干簧接点•轻瓦斯定值一般为：250mL—350mL（积聚气体数量），若轻瓦斯不满足要求，可以调节开口杯背后的重锤改变开口杯的平衡来满足需求。•重瓦斯定值一般为：1.0—1.2m/s（油速整定），若重瓦斯不满足要求，可以通过调节指针弹簧改变档板的强度来满足需求。2.瓦斯保护的定值整定3.瓦斯保护的工作原理•当变压器内部发生轻微故障时，有轻瓦斯产生，气体继电器KG的上触点（KG1）闭合，作用于预告信号；当发生严重故障时，重瓦斯冲击气体继电器挡板使其下触点（KG2）闭合，经信号继电器KS作用于中间继电器KCO，发出报警信号，同时将断路器跳闸。变压器纵差保护是按照循环电流原理构成的,即将变压器各侧电流互感器的二次电流进行相量相加，正常运行和区外故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流（若假设变压器的电能传递为线性，则可近似地用基尔霍夫第一定律表示，即=0），此时纵联差动保护不应动作。当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流（即=,式中为短路点的总电流），纵联差动保护动作将变压器切除。（二）纵差保护IIIdId双绕组变压器正常运行时的电流分布三绕组变压器内部故障时的电流分布1.变压器纵差保护的不平衡电流（影响因素）引起变压器纵差保护不平衡电流的主要因素有：（1）变压器两侧绕组接线方式不同；（2）电流互感器的计算变比与实际变比不同；（3）变压器带负荷调节分接头；（4）变压器励磁涌流；2.特殊问题及对策归纳：（1）接线方式不同（2）TA变比不同（3）调压分接头（4）变压器励磁涌流对策——二次修正——二次修正——定值考虑——识别、闭锁（仍然研究）微机保护易于实现微机保护识别涌流的能力提高了很多（1）瓦斯保护的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反应变压器油箱内的各种故障。特别是能反应轻微匝间短路。它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧损的唯一保护。（2）差动保护能反应油箱外（变压器套管和引出线的）故障，抗外部振动干扰能力强。(三)差动、瓦斯保护特点分析（3）瓦斯保护能反应变压器油箱内的任何故障，包括铁芯过热烧伤，油面降低，但差动保护对此无反应。又如变压器绕组产生少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但表现在相电流上却并不大，因此差动保护没有反应，瓦斯保护对此却能很灵敏地加以反应。（4）差动保护与瓦斯保护在保护范围上有一定互补性，不能相互代替，一起作为变压器的主保护。1、什么是瓦斯保护？作