1、關于電力變壓器的保護課件第一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月1、變壓器的故障 油箱內的故障：繞組的相間短路、接地短路、匝間短路以及鐵心的燒損等。 油箱外的故障：主要是套管和引出線上發生相間短路和接地短路。第二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月2、變壓器的不正常運行狀態主要有： 由于變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓； 由于負荷超過額定容量引起的過負荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。 大容量變壓器在過電壓或低頻率等異常運行方式的過勵磁故障 第三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月3、變壓器的保護方式。（1）瓦斯保護 瓦斯保護作

2、用：反應變壓器油箱內的各種故障以及油面的降低 瓦斯保護基本原理：反應油箱內部所產生的氣體或油流而動作。 瓦斯保護分類：輕瓦斯保護動作于信號，重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側的斷路器。第四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（2）縱差動保護或電流速斷保護 作用 ：反應變壓器繞組、套管及引出線上的故障。 上述各保護動作后，均應跳開變壓器各電源側的斷路器。第五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（3）反應外部相間短路時引起的過電流和作為變壓器的后備保護 過電流保護 復合電壓起動的過電流保護靈敏度不滿足要求的降壓變壓器上 負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護 阻抗保護第六張，PPT

3、共一百一十頁，創作于2022年6月（4）外部接地短路時， 對中性點直接接地電力網內，由外部接地短路引起過電流時，如變壓器中性點接地運行，應裝設零序電流保護。 對自耦變壓器和高、中壓側中性點都直接接地的三繞組變壓器，當有選擇性要求時，增設零序方向元件。 當電力網中部分變壓器中性點接地運行，為防止發生接地短路時，中性點接地的變壓跳開后，中性點不接地的變壓器(低壓側有電源)仍帶接地故障繼續運行，應根據具體情況，裝設專用的保護裝置，如零序過電壓保護，中性點裝放電間隙加零序電流保護等。第七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（5）過負荷保護 （6）過勵磁保護 （7）其它保護 對變壓器溫度及油箱內

4、壓力升高和冷卻系統故障，應按現行變壓器標準的要求，裝設作用于信號或動作于跳閘的裝置。第八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月瓦斯保護第九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月1、瓦斯保護基本原理： 在變壓器油箱內部發生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當嚴重故障時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體，此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部。利用油箱內部故障的上述特點，可以構成反應于上述氣體而動作的保護裝置。第十張，PPT共一百一十

5、頁，創作于2022年6月l一罩 2一頂針 3一氣塞4一重錘 5開口杯 6、7一永久磁鐵 8干簧觸點（輕瓦斯用） 9套管 10一調節桿11一干簧觸點（重瓦斯用）12一螺桿 13一彈簧 14排氣口 15檔板第十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月安裝位置：安在油箱和油枕之間的連接管道上。 第十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月1-罩2-頂針3-氣塞4-永久磁鐵5-開口杯6-重錘7-探針8-開口銷9-彈簧10-擋板11-永久磁鐵12-螺桿13-干簧觸點（重瓦斯）14-調節螺桿15

6、-干簧觸點（輕瓦斯）16-套管17-排氣口第十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月接線原理： 上面的觸點表示“輕瓦斯保護”，動作后經延時發出報警信號。下面的觸點表示“重瓦斯保護”，動作后起動變壓器保護的總出口，使斷路器跳閘。 KOM作用： 當油箱內部發生 嚴重故障時，由于油流的不穩定可能造成干簧觸點的抖動，此時為使斷路器能可靠跳閘，應選用具有電流自保持線圈的出口中間繼電器KOM，動作后由斷路器的輔助觸點來解除出口回路的自保持。 切換片XS作用：為防止變壓器換油或進行試驗時引起重瓦斯保護誤動作跳閘可利用切換片XS將跳閘回路切換到信號回路

7、。第十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月瓦斯保護的評價: 瓦斯保護能反應油箱內各種故障，且動作迅速、靈敏性高、接線簡單，但不能反應油箱外的引出線和套管上的故障。故不能作為變壓器唯一的主保護，須與差動保護配合共同作為變壓器的主保護 。 第十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月差動保護第十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月1、變壓器差動保護的工作原理 與線路縱差保護的原理相同，都是比較被保護設備各側電流的相位和數值的大小。第二十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月2、變壓器差動保護與線路差動保護的區別： 由于變壓器高壓側和低壓側的額定電流不相等再加上變壓器

8、各側電流的相位往往不相同。因此，為了保證縱差動保護的正確工作，須適當選擇各側電流互感器的變比，及各側電流相位的補償使得正常運行和區外短路故障時，兩側二次電流相等。 例如圖所示的雙繞組變壓器，應使 第二十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第二十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月電力變壓器的縱聯差動保護 縱聯差動保護是按比較被保護的變壓器兩側電流的大小和相位的原理實現的。 1、 變壓器縱差保護的基本原理第二十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月外部短路時，流入差動繼電器的電流為最大不平衡電流。正常運行時，由于型號、特性不同將產生不平衡電流。變壓器高、低壓側的額定電

9、流不等，故必須適當選擇兩側TA變比，使正常運行和區外故障時，兩側二次電流相等。第二十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月內部短路時，無論是單電源，還是雙電源，保護都能正確測量到短路點電流。G變壓器縱差動保護單相原理接線圖第二十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第二十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月1 、勵磁涌流的特點及克服勵磁涌流的方法（1）勵磁涌流： 在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復供電等情況下，變壓器勵磁電流的數值可達變壓器額定68倍變壓器勵磁電流通常稱為勵磁涌流。 第二十七張，PPT共一百一十頁，創作

10、于2022年6月（2）產生勵磁涌流的原因 因為在穩態的情況下鐵心中的磁通應滯后于外加電壓90，在電壓瞬時值u=0瞬間合閘，鐵芯中的磁通應為-m。但由于鐵心中的磁通不能突變，因此將出現一個非周期分量的磁通+m，如果考慮剩磁r，這樣經過半過周期后鐵心中的磁通將達到2m+r，其幅值為如圖8-6所示。此時變壓器鐵芯將嚴重飽和，通過圖8-7可知此時變壓器的勵磁電流的數值將變得很大，達到額定電流的68倍，形成勵磁涌流。 第二十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器勵磁涌流的影響及措施勵磁涌流：就是變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復時的暫態勵磁電流。 第二十九張，PPT共一百一十頁，創作于

11、2022年6月勵磁涌流波形的特點2）含有很大成分的非周期分量，使曲線偏向時間軸的一側；3）含有大量的高次諧波，其中二次諧波所占比重最大；4）涌流的波形削去負波之后將出現間斷，圖中稱為間斷角。1）初始值很大，可達額定電流的68倍；第三十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第三十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第三十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第三十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（3）勵磁涌流的特點： 勵磁電流數值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵磁電流波形明顯偏于時間軸的一側。 勵磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵磁涌流以2次諧波為主。 勵

12、磁涌流的波形出現間斷角。 第三十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第三十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（4）克服勵磁涌流對變壓器縱差保護影響的措施： 采用帶有速飽和變流器的差動繼電器構成差動保護； 利用二次諧波制動原理構成的差動保護； 利用間斷角原理構成的變壓器差動保護； 采用模糊識別閉鎖原理構成的變壓器差動保護。 第三十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月措施：1）接入速飽和變流器 2）采用以二次諧波制動原理構成的縱聯差動保護3）采用鑒別波形間斷角原理構成的差動保護4）采用差動電流速斷保護 第三十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月2、 不平衡

13、電流產生的原因（1）穩態情況下的不平衡電流 變壓器兩側電流相位不同 電力系統中變壓器常采用Y，d11接線方式，因此，變壓器兩側電流的相位差為30，如下圖所示，Y側電流滯后側電流30，若兩側的電流互感器采用相同的接線方式，則兩側對應相的二次電流也相差30左右，從而產生很大的不平衡電流。 第三十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器接線組別的影響相位補償方法：1）通過電流互感器二次接線進行相位補償。第三十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第四十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月解決辦法：通過選擇電流互感器變比解決。第四十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年

14、6月第四十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月電流互感器計算變比與實際變比不同 由于變比的標準化使得其實際變比與計算變比不一致，從而產生不平衡電流。 【實例分析1】由電流互感實際變比與計算變比不等產生的不平衡電流分析 在表8-2中，變壓器 型號、變比、Y,d11 接線。計算由于電流互感器的實際變比與計算不等引起的不平衡電流。計算結果如表8-2。由表8-2可見，由于電流互感器的實際變比與計算變比不等，正常情況將產生0.21A的不平衡電流。 第四十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第四十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月解決辦法采用自耦變流器，或利用差動繼電器的平

15、衡線圈予以補償。第四十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第四十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器各側電流互感器型號不同 由于變壓器各側電壓等級和額定電流不同，所以變壓器各側的電流互感器型號不同，它們的飽和特性、勵磁電流（歸算至同一側）也就不同，從而在差動回路中產生較大的不平衡電流。第四十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月兩側電流互感器型號不同產生的不平衡電流解決問題的方法：整定計算時，引入同型系數。產生不平衡電流原因變壓器兩側的額定電壓不同兩側電流互感器的型號不同飽和特性和勵磁電流也不同第四十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器帶負荷調

16、節分接頭 變壓器帶負荷調整分接頭，是電力系統中電壓調整的一種方法，改變分接頭就是改變變壓器的變比。整定計算中，差動保護只能按照某一變比整定，選擇恰當的平衡線圈減小或消除不平衡電流的影響。當差動保護投入運行后，在調壓抽頭改變時，一般不可能對差動保護的電流回路重新操作，因此又會出現新的不平衡電流。不平衡電流的大小與調壓范圍有關。第四十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器帶負荷調整分接頭產生的不平衡電流 調整分接頭實際上就是改變變壓器的變比，其結果破壞了電流互感器二次電流的平衡關系，產生了新的不平衡電流。 解決辦法調壓系數取值提高保護動作電流，即在整定計算時，引入調壓系數。取調壓范圍

17、的一半。第五十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（2）暫態情況下的不平衡電流 暫態過程中不平衡電流的特點： 暫態不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時間軸的一側。 暫態不平衡電流最大值出現的時間滯后一次側最大電流的時間（根據此特點靠保護的延時來躲過其暫態不平衡電流必然影響保護的快速性，甚至使變壓器差動保護不能接受）。 第五十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月減小不平衡電流的措施（1）減小穩態情況下的不平衡電流 變壓器差動保護各側用的電流互感器，選用變壓器差動保護專用的D級電流互感器；當通過外部最大穩態短路電流時，差動保護回路的二次負荷要能滿足10%誤差的要求。第五十二張，

18、PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（2）減小電流互感器的二次負荷 這實際上相當于減小二次側的端電壓，相應地減少電流互感器的勵磁電流。減小二次負荷的常用辦法有：減小控制電纜的電阻(適當增大導線截面，盡量縮短控制電纜長度)；采用弱電控制用的電流互感器(二次額定電流為lA)等。第五十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（3）采用帶小氣隙的電流互感器 這種電流互感器鐵芯的剩磁較小，在一次側電流較大的情況下，電流互感器不容易飽和。因而勵磁電流較小，有利于減小不平衡電流。同時也改善了電流互感器的暫態特性。 第五十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（4）減小變壓器兩側電流相位不同

19、而產生的不平衡電流采用相位補償第五十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第五十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第五十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月數值補償 變壓器星形側電流互感器變比 變壓器三角形側電流互感器變比 第五十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月軟件校正 微機保護中采用軟件進行相位校正第五十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（5）減小電流互感器由于計算變比與標準變比不同而引起的不平衡電流采用數值補償 采用自耦變流器。 利用BCH型差動繼電器中的平衡線圈。 在變壓器微機保護的軟件中采用補償系數使差動回路的不平衡電流為最小。

20、第六十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第六十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第六十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（6）由變壓器兩側電流互感器型號不同而產生的不平衡電流 在差動保護的整定計算中加以考慮。第六十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（7）由變壓器帶負荷調整分接頭而產生的不平衡電流 在變壓器差動保護的整定計算中考慮。 在穩態情況下，變壓器的差動保護的不平衡電流可由下式決定 第六十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（8）減小暫態過程中非周期分量電流的影響 差動保護采用具有速飽和特性的中間變流器， 選用帶制動特性的差動繼電器或

21、間斷角原理的差動繼電器等，利用其它方法來解決暫態過程中非周期分量電流的影響問題。 第六十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月和差式比率制動式差動保護原理 1.雙繞組變壓器比率制動的差動保護原理。（1）和差式比率制動的動作判據第六十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第六十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月 差動電流： 第六十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第六十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第七十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第七十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第七十二張，PPT共一百一十頁，創作于20

22、22年6月（4）內部故障靈敏度校驗 在系統最小運行方式下，計算變壓器出口金屬性短路的最小短路電流（周期分量），同時計算相應的制動電流，由相應的比率制動特性查出對應與的起動電流則靈敏系數 要求Ksen2.0第七十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器比率差動保護程序邏輯框圖第七十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器差動保護程序邏輯原理 在程序邏輯框圖中D1=Iact0、D2=KrelId/Ibrk為比率制動系數 整定值，D3為二次諧波制動系數整定值。可見比率差動保護動作的三個判據是“與”的關系(圖8-14中的與門Y2)，必須同時滿足才能動作于跳閘。而差動速斷保護是作

23、為比率差動保護的輔助保護。其定值為D4=Iact.s，在比率差動保護不能快速反映嚴重區內故障時，差動速斷保護應無時延地快速出口跳閘。因此這兩種保護是“或”的邏輯關系(圖8-14中 的或門H3)。比率差動保護在TA二次回路斷線時會產生很大的差電流而誤動作，所以必須經TA斷線閉鎖的否門再經與門Y3才能出口動作。當TA斷線時 與門Y3被閉鎖住，不能出口動作。 第七十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月差動電流速斷保護動作電流的整定原則：(1)躲過變壓器的勵磁涌流(2)躲過變壓器外部故障時的最大不平衡電流2.54.5靈敏性校驗第七十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月對于容量較小的

24、變壓器，當其過電流保護的動作時限大于0.5s時，可在電源側裝設電流速斷保護。它與瓦斯保護配合，以反應變壓器繞組及變壓器電源側的引出線套管上的各種故障。電力變壓器電流速斷保護第七十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月保護動作電流：（）按大于變壓器二次側母線短路時流過保護的最大短路電流 （2）躲過變壓器空載投入時的勵磁涌流 保護靈敏系數：Ksen2第七十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器相間短路后備保護及過負荷保護第七十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月變壓器相間短路的后備保護可采用過電流保護、低電壓起動的過電流保護、復合電壓起動的過電流保護或負序電流保護等

25、。 第八十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月過電流保護第八十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第八十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月保護的起動電流按躲過變壓器的最大負荷電流整定 3、變壓器的最大負荷電流的確定 （1）對并聯運行的變壓器，應考慮切除一臺變壓器后的負荷電流。當各臺變壓器的容量相同時，可按下式計算： （2）對降壓變壓器，應考慮負荷中電動機自起動時的最大電流。 第八十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月保護的靈敏系數按下式校驗： 要求：作為近后備保護，取變壓器低壓側母線為校驗點，要求Ksen=1.52.0；作為遠后備保護，取相鄰線路末端為校

26、驗點，要求Ksen1.2。 5、保護的動作時限 應比相鄰元件保護的最大動作時限大一個階梯時限t。 第八十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月低電壓啟動的過電流保護 保護的啟動元件包括電流繼電器和低電壓繼電器，只要當電流元件和電壓元件同時動作后，才能起動時間繼電器經預定時間后，起動出口中間繼電器動作與跳閘。第八十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第八十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月（1）電流元件的起動電流按躲過變壓器的額定電流整定（2）低電壓元件的起動電壓應小于正常運行時最低工作電壓，同時，外部故障切除后，電動機起動的過程中，它必須返回。根據運行經驗，通常用

27、 第八十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月4、靈敏系數校驗（1）電流元件的靈敏系數校驗 與過電流的校驗相同（2）電壓元件的靈敏系數按下式校驗： 第八十八張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月復合電壓啟動的過電流保護 保護由三部分組成： 電流元件、電壓元件（含負序電壓繼電器KVN和低電壓繼電器KV）、時間元件。 第八十九張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第九十張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月裝置動作情況如下：（1）當發生不對稱短路時，故障相電流繼電器動作，同時負序電壓繼電器動作，其動斷觸點斷開，致使低電壓繼電器KV失壓，動斷觸點閉合，起動閉鎖中間繼電器KM

28、。相電流繼電器通過KM常開觸點起動時間繼電器KT，經整定延時起動信號和出口繼電器，將變壓器兩側斷路器斷開。（2）當發生對稱短路時，由于短路初始瞬間也會出現短時的負序電壓，KVN也會動作，使KV失去電壓。當負序電壓消失后，KVN返回，動斷觸點閉合，此時加于KV線圈上的電壓已是對稱短路時的低電壓，只要該電壓小于低電壓繼電器的返回電壓KV不致于返回，而且KV的返回電壓是其起動電壓的Kre（大于1）倍，因此，電壓元件的靈敏度可提高Kre倍。復合電壓啟動的過流保護在對稱短路和不對稱短路時都有較高的靈敏度。 第九十一張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月負序電壓繼電器的起動電壓按躲開正常運行情況下負

29、序電壓濾過器輸出的最大不平衡電壓整定。根據運行經驗，取 第九十二張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月復合電壓啟動的過電流保護的優點：(1)由于負序電壓繼電器的整定值較小，因此對于不對稱短路，其靈敏系數較高。(2)對于對稱短路，電壓元件的靈敏性可提高1.151.2倍。(3)由于保護反應負序電壓，因此對于變壓器后的不對稱短路，與變壓器的接線方式無關。 第九十三張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月負序過電流保護 2、保護裝置組成 由電流繼電器和負序電流濾過器Z以及一套低電壓啟動的過電流保護組成。 3、負序電流保護的起動電流按以下條件選擇。 (1)躲開變壓器正常運行時負序電流濾過器出口

30、的最大不平衡電流，其值一般為(0.10.2)IN.T (2)躲開線路一相斷線時引起的負序電流。 (3)與相鄰元件上的負序電流保護在靈敏度上配合。 第九十四張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第九十五張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月第九十六張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月過負荷保護 變壓器的過負荷保護： 只用一個電流繼電器，接于任一相電流中，經延時動作于信號。第九十七張，PPT共一百一十頁，創作于2022年6月過負荷保護的安裝方式： (1) 對雙繞組升壓變壓器，裝于發電機電壓側。 (2) 對一側無電源的三繞組升壓變壓器，裝于發電機電壓側和無電源側。 (3) 對三側有電源的三繞組升壓變壓器，三側均應裝設。 (4) 對于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側。 (5) 僅一側電源的三繞組降壓變壓器，若三側繞組的容量相等，只裝于電源側；若三側繞組的容量不等，則裝于電源側及繞組容量較小側。 (6) 對兩側有電源的三繞組降壓變壓器，三側均應裝設。第九十八張，PPT共一百一十頁，創作于