1、第第五章 電力變壓器的繼電保護電力變壓器的繼電保護5.1 電力變壓器的故障、不正常工作狀態及保護方式電力變壓器的故障、不正常工作狀態及保護方式 電力變壓器是電力系統中的重要電氣設備。變壓器保護是保護變壓器免受短路故障損壞的重要自動裝置。當變壓器內部短路故障時，繼電保護裝置在很短的時間（20ms）內發出動作命令，保護變壓器免受短路電流的損壞。變壓器的故障類型：（1）油箱內部故障 a、變壓器繞組 相間短路（d1）； b、變壓器繞組 匝間短路（d2）； c、變壓器繞組 接地短路（d3）。 變壓器油箱內部故障產生巨大短路電流，不僅會燒壞變壓器繞組和鐵心，而且由于絕緣油汽化，可能引起變壓器爆炸。變壓器的

2、故障類型：（2）油箱外部故障 a、絕緣套管的相間短路與接地短路； b、引出線上的發生的相間短路和接地短路；變壓器的故障類型變壓器的不正常工作狀態：（1）由于外部短路引起的過電流；（2）由于電動機自起動、并聯工作變壓器被切除、尖峰負荷等原因引起的過負荷；（3）油箱漏油造成的油面降低；（4）由于外加電壓過高或頻率降低引起的過勵磁；對于這些不正常工作狀態，變壓器保護也必須能夠反應。當變壓器發生不正常工作狀態時，變壓器保護只發告警信號，或延時跳閘。針對上述故障和不正常工作狀態，變壓器應配置的保護（1）主保護 反應變壓器油箱內部短路故障，主保護 快速動作 a、縱聯差動保護（變壓器差動保護） b、瓦斯保護

3、 c、電流速斷保護（2）后備保護 反應變壓器的不正常工作狀態，后備保 護一般發告警信號，或延時跳閘。 a、相間短路的后備保護 b、接地短路的后備保護 c、過負荷保護 d、過勵磁保護 e、其它非電氣量保護（反映變壓器油溫、冷卻系統）變壓器的瓦斯保護在油浸式變壓器油箱內發生故障時，短路點電弧使變壓器油及其它絕緣材料分解，產生氣體（含瓦斯成分），從油箱向油枕流動，反應這種氣體與油流而動作的保護成為瓦斯保護瓦斯保護的測量元件是氣體繼電器。氣體繼電器安裝在變壓器油箱和油枕的通道上。輕瓦斯保護動作，一般只發告警信號。重瓦斯保護動作，發跳閘命令。瓦斯保護能夠反應油箱內部各種故障，且靈敏度高。瓦斯保護不能反應

4、油箱外的引出線和絕緣套管上的短路故障5.2 變壓器的縱差動保護（變壓器差動保護）電流差動保護原理由于其極強的選擇性，使它獲得了廣泛使用。電流差動原理應用于變壓器就構成了變壓器差動保護。內部故障時， 外部故障時，正常運行時，022NMJIII022NMJIII022NMJIII所以，變壓器差動保護的工作原理：當 時，即認為是內部故障，發跳閘命令。022NMcdJIIII變壓器差動保護可以反映變壓器內部繞組相間、匝間、接地短路故障。 變壓器的差動保護的特點 變壓器差動保護中其差動回路中不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲開不平衡電流或設法減小不平衡電流的影響。 引起變壓器差動不

5、平衡電流的因素有：（1）變壓器勵磁涌流；（2）變壓器兩側繞組接線組別不同；（3）電流互感器的實際變比與計算變比不同；（4）兩側電流互感器型號不同；（5）變壓器調節分接頭改變。變壓器差動保護中不平衡差動電流 較大，必須采取措施躲過不平衡差動電流或設法減少不平衡電流的影響。NMcdIII22（1） 變壓器勵磁涌流的特點及減小其對縱差保護影響的措施。當變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復過程中，由于變壓器鐵心中的磁通急劇增大，使變壓器鐵心瞬時飽和，出現數值很大的勵磁涌流。勵磁涌流可達變壓器額定電流的510倍，如不采取措施變壓器縱差保護將會誤動。 m 線性區 飽和區 0 im 勵磁涌流的特征：1、數

6、值很大，在勵磁涌流初始期間，可達額定電流的510倍。 隨時間而衰減，對于大型變壓器經過約2s后，勵磁電流就 衰減為額定電流的0.250.5倍。2、勵磁涌流中含有很大的二次諧波分量，一般大于基波分量 的20%。3、勵磁涌流的波形中有間斷，間斷角度一般大于60。克服勵磁涌流對變壓器差動保護影響的措施一般都是采用勵磁涌流閉鎖。（2） 變壓器兩側繞組接線組別不同的影響及克服措施ACBacbaYIbYIcYIaIbIcIY/11點接線aYIbYIcYIaIbIcI30Y /11點接線變壓器兩側線電流的相位相差30，必須要進行相位調整。克服措施：必須對兩側線電流的相位進行補償，保證經過補償后兩側電流相位相

7、同。ccYcdIIIaI經過幅值折算， 變成 。aIaIcdI（4） 兩側互感器型號不同變壓器兩側的電壓等級和額定電流不同，因而采用的電流互感器的型號不同，它們的特性差別較大，故引起較大的不平衡差動電流。克服措施是增大動作電流門檻值。（5）變壓器調壓分接頭改變 帶負荷調壓分接頭變壓器在運行中常常需要改變分接頭來調電壓，這樣就改變了變壓器的變比，出現不平衡差流。克服措施是增大動作電流門檻值。（3） 計算變比與實際變比不同在變壓器保護中對變壓器兩側一次電流進行幅值折算時需要應用變壓器變比，但折算變比有可能與實際變比不同，從而引起不平衡差動電流。克服措施是增大動作電流門檻值。5.3 變壓器的電流和電壓保護反應外部短路引起的變壓器過電流不正常工作狀態，并作為變壓器內部故障的后備，變壓器需要裝設過電流保護。（1）過電流保護動作條件： 是變壓器的線電流，一般actII I ,（2）單相低電壓起動的過電流保護動作條件：a、 是變壓器的線電流， b、 是變壓器的相電壓，actII I ,actUU U,（3）復合電壓起動的過電流保護動作條件：a、 是變壓器的線電流。 b、