变压器保护 (2)优秀课件.ppt
变压器保护变压器保护第1页，本讲稿共82页第2页，本讲稿共82页6.1 电力变压器的故障类型和不 正常运行状态及保护配置第3页，本讲稿共82页6.1.1 6.1.1 电力变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器的故障类型和不正常运行状态1、电力变压器的故障类型变压器的故障可分为变压器的故障可分为油箱内故障油箱内故障和和油箱外故障油箱外故障两类。两类。内部内部：绕组的：绕组的相间短路相间短路、匝间短路匝间短路、接地短路接地短路，以及，以及铁芯铁芯烧毁烧毁等。等。外部外部：套管和引出线上发生的：套管和引出线上发生的相间短路相间短路和和接地短路接地短路。第4页，本讲稿共82页2.不正常的运行状态外部相间短路、接地短路引起的外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的负荷超过其额定容量引起的过负荷过负荷、油箱漏油引起的、油箱漏油引起的油面油面降低降低，以及，以及过电压过电压、过励磁过励磁等。等。6.1.1 6.1.1 电力变压器的故障类型和不正常运行状态电力变压器的故障类型和不正常运行状态第5页，本讲稿共82页（1 1）瓦斯保护）瓦斯保护作用：反应变压器作用：反应变压器油箱内部的短路故障油箱内部的短路故障以及以及油面降低油面降低。重瓦斯保护重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯轻瓦斯保护保护动作于发出信号。动作于发出信号。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：应装设瓦斯保护的变压器容量界限是：800kVA及以上的油浸及以上的油浸式变压器和式变压器和 400kVA及以上的车间内油浸式变压器。同样对及以上的车间内油浸式变压器。同样对带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。带负荷调压的油浸式变压器的调压装置，也应装设瓦斯保护。第6页，本讲稿共82页当变压器油当变压器油当变压器油当变压器油箱内部发生故障箱内部发生故障箱内部发生故障箱内部发生故障时，短路时，短路时，短路时，短路电流产生的电流产生的电流产生的电流产生的电弧电弧电弧电弧使变压器油和其它使变压器油和其它使变压器油和其它使变压器油和其它绝缘材料绝缘材料绝缘材料绝缘材料分解分解分解分解，从而产生大量的，从而产生大量的，从而产生大量的，从而产生大量的可可可可燃性气体燃性气体燃性气体燃性气体，人们将这种可燃性气体，人们将这种可燃性气体，人们将这种可燃性气体，人们将这种可燃性气体统称为统称为统称为统称为瓦斯气体瓦斯气体瓦斯气体瓦斯气体。故障程度越严重，。故障程度越严重，。故障程度越严重，。故障程度越严重，产生的瓦斯气体越多，流速越快，产生的瓦斯气体越多，流速越快，产生的瓦斯气体越多，流速越快，产生的瓦斯气体越多，流速越快，气流中还夹杂着细小的、灼热的变气流中还夹杂着细小的、灼热的变气流中还夹杂着细小的、灼热的变气流中还夹杂着细小的、灼热的变压器油。压器油。压器油。压器油。瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产瓦斯保护是利用变压器油受热分解所产生的热气流和热油流来动作的保护。生的热气流和热油流来动作的保护。生的热气流和热油流来动作的保护。生的热气流和热油流来动作的保护。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第7页，本讲稿共82页（2 2）纵差保护或电流速断保护）纵差保护或电流速断保护作用：反应作用：反应电力变压器绕组电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障套管及引出线发生的短路故障。l 6300kVA6300kVA及以上并列运行、及以上并列运行、10000kVA10000kVA及以上单独运行的变压及以上单独运行的变压器、发电厂厂用变，应装设器、发电厂厂用变，应装设纵差动保护纵差动保护。l 10000kVA10000kVA及以下的变压器，应装设及以下的变压器，应装设电流速断保护电流速断保护。l 对于对于2000kVA2000kVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设要求时，也应装设纵差动保护纵差动保护。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第8页，本讲稿共82页（3 3）过电流保护）过电流保护作用：反应作用：反应外部相间短路引起的变压器过电流外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为，同时作为瓦斯保护和纵差保护的后备保护，其动作时限按阶梯形原则瓦斯保护和纵差保护的后备保护，其动作时限按阶梯形原则来整定来整定。常采用：常采用：l 过电流保护过电流保护l 低电压起动过电流保护低电压起动过电流保护l 复合电压起动过电流保护复合电压起动过电流保护 6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第9页，本讲稿共82页（4 4）零序保护）零序保护作用：反应作用：反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路接地短路。变压器中性点直接接地运行，应装设变压器中性点直接接地运行，应装设零序电流保护零序电流保护；变压；变压器中性点可能接地或不接地运行时，应装设器中性点可能接地或不接地运行时，应装设零序电流零序电流、零零序过电压保护序过电压保护。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第10页，本讲稿共82页（5 5）过负荷保护）过负荷保护变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。变压器长期过负荷运行时，绕组会因发热而受到损伤。400kVA400kVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装只装在一相在一相，延时动作于发信号，延时动作于发信号。无人值守变电所，必要时可动作于自动化减负荷或跳闸。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第11页，本讲稿共82页（6 6）过励磁保护）过励磁保护高压侧电压为高压侧电压为500kV500kV及以上的变压器，对频率降低和电压升高及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压而引起的变压器励磁电流的升高，应装设过励磁保护。在变压器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许器允许的过励磁范围内，保护作用于信号，当过励磁超过允许值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定值时，可动作于跳闸。过励磁保护反应于实际工作磁密和额定工作磁密之比（称为过励磁倍数）而动作。工作磁密之比（称为过励磁倍数）而动作。实际工作磁密可通过检测变压器电压幅值与频率的比值来计实际工作磁密可通过检测变压器电压幅值与频率的比值来计算。算。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第12页，本讲稿共82页（7 7）其他保护）其他保护对变压器对变压器温度和油箱内压力升高温度和油箱内压力升高，以及，以及冷却系统故障冷却系统故障，应装，应装设相应的非电量保护。设相应的非电量保护。6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置第13页，本讲稿共82页变压器保护分类：变压器保护分类：l 非电量保护非电量保护：装设于变压器内部，反映油箱内的油、气、：装设于变压器内部，反映油箱内的油、气、温度的变化。温度的变化。l 电量保护电量保护6.1.2 6.1.2 电力变压器的保护配置电力变压器的保护配置变压器主保护：瓦斯保护和纵差动保护。变压器主保护：瓦斯保护和纵差动保护。第14页，本讲稿共82页 6.2 变压器纵差动保护第15页，本讲稿共82页6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线1.1.基本原理基本原理与线路纵联保护相似，都是比较被保护设备各侧电流与线路纵联保护相似，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值大小。的相位和数值大小。电流参考正方向：电流参考正方向：母线指向变压器。母线指向变压器。流入差动继电器流入差动继电器KD的差动电流为：的差动电流为：第16页，本讲稿共82页与线路纵联保护的不同：与线路纵联保护的不同：变压器高低压侧的额定电流不相等，为使差动保护正确动作，需适当变压器高低压侧的额定电流不相等，为使差动保护正确动作，需适当选择各侧的电流互感器变比，使正常运行或外部故障时各侧的二次电选择各侧的电流互感器变比，使正常运行或外部故障时各侧的二次电流相等。流相等。6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线第17页，本讲稿共82页即即差动电流为差动电流为0，保护不会动作，保护不会动作；变压器内部故障时变压器内部故障时，差动电流差动电流为故障点电流（变换到为故障点电流（变换到TA二次侧），二次侧），数数值很大值很大。6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线忽略变压器的损耗，在忽略变压器的损耗，在正常运行和区外故障时正常运行和区外故障时一次电流的关系为：一次电流的关系为：因此利用差动继电器的动作方程：因此利用差动继电器的动作方程：Ir Iset理论上可区分区内故障和区外故障。第18页，本讲稿共82页6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线2.2.纵差动保护的接线（三相变压器）纵差动保护的接线（三相变压器）三相变压器通常采用三相变压器通常采用Y,d11的接线方式。的接线方式。Y，d11接线方式：接线方式：变压器变压器Y侧和侧和d侧同相电侧同相电流相位不一致，流相位不一致，IdA超前超前IYA30。第19页，本讲稿共82页6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线2.2.纵差动保护的接线（双绕组三相变压器）纵差动保护的接线（双绕组三相变压器）考虑两侧电流互感器能否均采用考虑两侧电流互感器能否均采用Y Y型接线？型接线？两侧电流互感器均采用两侧电流互感器均采用Y型接线，则如果采用型接线，则如果采用相对相式相对相式，会产生，会产生差流差流。第20页，本讲稿共82页 变压器星形侧变压器星形侧电流互感器按电流互感器按角形接线角形接线变压器角形侧变压器角形侧电流互感器按电流互感器按星形接线星形接线6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线解决方法：解决方法：1)更改更改TA接线接线第21页，本讲稿共82页 6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线第22页，本讲稿共82页 6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线采用这样的接线，流入三个差动继电器的差动电流为：消除了两侧电流相位的不对应。第23页，本讲稿共82页解决方法：解决方法：为保证正常运行及外部故障情况下差动回路没有为保证正常运行及外部故障情况下差动回路没有电流，则该侧的电流互感器变比也应增大电流，则该侧的电流互感器变比也应增大 倍。倍。带来问题：带来问题：由于由于Y Y侧采用两相电流差，则该侧流入差动继电侧采用两相电流差，则该侧流入差动继电器的电流增加了器的电流增加了 倍。倍。6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线 两侧电流互感器的变比应满足：两侧电流互感器的变比应满足：第24页，本讲稿共82页2)2)软件补偿：软件补偿：如果采用微机保护装置，则两侧电流互感器可均采用星形接线，如果采用微机保护装置，则两侧电流互感器可均采用星形接线，在软件中合成对应的两侧比较电流，并考虑变换系数即可。两侧在软件中合成对应的两侧比较电流，并考虑变换系数即可。两侧电流互感器的变比仍取：电流互感器的变比仍取：6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线 第25页，本讲稿共82页以以Y,d,d11Y,d,d11接线方式为例，接入纵差动继电器的差电流为：接线方式为例，接入纵差动继电器的差电流为：3.3.三绕组变压器接线：三绕组变压器接线：6.2.1 纵差动保护的基本原理和接线同样地，同样地，d侧电流互感器用侧电流互感器用Y接线方式，两个接线方式，两个Y侧电流互感器则采用侧电流互感器则采用d接线。设变压器接线。设变压器1-3侧和侧和2-3侧变比为侧变比为nT13和和nT23，则电流互感器变比，则电流互感器变比的选择应满足：的选择应满足：第26页，本讲稿共82页设设Ik.max为区外故障时的最大穿越电流（二次侧）为区外故障时的最大穿越电流（二次侧）6.2.2 不平衡电流及解决方法1.1.计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流区外故障时：区外故障时：第27页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法解决方法：电流互感器选定后，n为一个常数。可设法补偿掉不平衡电流，则此时引入差动继电器的电流为：1)数字式纵差动保护装置：用软件计算实现补偿。第28页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法2)电磁式纵差动保护装置电磁式纵差动保护装置用中间变流器进行补偿用中间变流器进行补偿。原理：磁势平衡。原理：磁势平衡。在中间变流器在中间变流器TS的铁心上绕有主绕的铁心上绕有主绕组组Wd，接入差动电流，另外还绕有，接入差动电流，另外还绕有一个平衡绕组一个平衡绕组Wb和二次绕组和二次绕组W2。通过选择绕组匝数，在正常运行和通过选择绕组匝数，在正常运行和外部故障时，只要满足：外部故障时，只要满足：即即Wb/Wd=n，则中间变流器内总磁通为，则中间变流器内总磁通为0 0，在二次绕组上就没，在二次绕组上就没有感应电动势，从而没有电流流入继电器。有感应电动势，从而没有电流流入继电器。第29页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法2.2.变压器带负荷调整接头而产生的不平衡电流变压器带负荷调整接头而产生的不平衡电流调整分接头实际上就是改变变压器的变比，其结果必然将调整分接头实际上就是改变变压器的变比，其结果必然将破坏电流互感器二破坏电流互感器二次电流的平衡关系次电流的平衡关系，产生了新的不平衡电流。，产生了新的不平衡电流。由于改变分接头位置产生的最大不平衡电流为：由于改变分接头位置产生的最大不平衡电流为：Iunb.max=UIk.maxU为由变压器分接头改变引起的相对误差，考虑到可以正负两个方向进行为由变压器分接头改变引起的相对误差，考虑到可以正负两个方向进行调整，一般调整，一般U可取调节范围的一半。可取调节范围的一半。解决办法：解决办法：用提高保护动作电流的方法来躲过这种不平衡电流的影响。用提高保护动作电流的方法来躲过这种不平衡电流的影响。第30页，本讲稿共82页电流互感器的传变误差就是励磁电流：电流互感器的传变误差就是励磁电流：6.2.2 不平衡电流及解决方法3.3.电流互感器传变误差产生的不平衡电流电流互感器传变误差产生的不平衡电流1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析电流互感器的二次电流：电流互感器的二次电流：Z1包含电流互感器的漏抗和二包含电流互感器的漏抗和二次负载阻抗。次负载阻抗。第31页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法区外故障时，由电流互感器传变误差引起的不平衡电流：区外故障时，由电流互感器传变误差引起的不平衡电流：1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析若两个互感器型号相同，则参数差异性小，不平衡电流若两个互感器型号相同，则参数差异性小，不平衡电流也较小，反之较大。也较小，反之较大。采用同型系数采用同型系数Kst 表示互感器型号对不平衡电流的影响。当两表示互感器型号对不平衡电流的影响。当两TA型号、容量相同时取型号、容量相同时取0.5，不同时取，不同时取1，对于，对于变压器纵差动变压器纵差动保护，两侧保护，两侧TA变比肯定不一样，因此取变比肯定不一样，因此取Kst=1。第32页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法励磁电流励磁电流I1的大小取决于的大小取决于电流互感器铁芯是否饱和以及饱和电流互感器铁芯是否饱和以及饱和的程度。的程度。1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析I1与铁芯磁通之间的关系由铁芯的磁滞回线确定。与铁芯磁通之间的关系由铁芯的磁滞回线确定。2励磁电流励磁电流3 3铁芯的磁滞回线铁芯的磁滞回线1 1铁芯的基本磁化曲线，近似分析时常用铁芯的基本磁化曲线，近似分析时常用1 1代替代替3 3。S S点为饱和点，磁化曲线各点切线的斜率就是励磁回点为饱和点，磁化曲线各点切线的斜率就是励磁回路的电感路的电感L1。铁芯未饱和时，铁芯未饱和时，L1很大且接近常数；铁芯饱和后磁很大且接近常数；铁芯饱和后磁化曲线变得很平坦，化曲线变得很平坦，L1大大减小。大大减小。第33页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析总结：总结：l 一次电流一次电流I1较小时较小时，铁芯不饱和，铁芯不饱和，L1很大且不变，很大且不变，励磁电流很小励磁电流很小且随着且随着I1增大按比例增大增大按比例增大。l 一次电流增大使励磁电流增大到铁芯饱和后一次电流增大使励磁电流增大到铁芯饱和后，L1减小，励磁回路减小，励磁回路的分流增大，从而导致励磁电感进一步下降，其结果是励磁电流迅速增的分流增大，从而导致励磁电感进一步下降，其结果是励磁电流迅速增大。大。铁芯越饱和励磁电流越大，并随一次电流的增加呈非线性的增铁芯越饱和励磁电流越大，并随一次电流的增加呈非线性的增加加。第34页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析若若I1中存在大量的非周期分量，使中存在大量的非周期分量，使I1偏于时间轴一侧，磁通也偏离磁偏于时间轴一侧，磁通也偏离磁化曲线，沿化曲线，沿3局部磁滞回线变化，使局部磁滞回线变化，使L1显著减小。显著减小。当当TA一次侧电流消失后，一次侧电流消失后，I1也相应变为也相应变为0。由。由于磁滞回线的于磁滞回线的“磁滞磁滞”现象，铁芯中将长期现象，铁芯中将长期存在残留磁通，成为剩磁。剩磁大小的方向存在残留磁通，成为剩磁。剩磁大小的方向与一次电流消失时刻的励磁电流有关。与一次电流消失时刻的励磁电流有关。第35页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析铁芯饱和程度还和二次负载铁芯饱和程度还和二次负载ZL有关。有关。一次电流一定的情况下，一次电流一定的情况下，ZL越大，越大，Z1越大，励磁电流越大，铁芯越易饱和。越大，励磁电流越大，铁芯越易饱和。磁化曲线是根据电流互感器铁芯材料和截面积决定的，电流互感器生产厂磁化曲线是根据电流互感器铁芯材料和截面积决定的，电流互感器生产厂家根据产品的磁化曲线会提供家根据产品的磁化曲线会提供10%误差曲线。误差曲线。为保证纵差动保护正确动作，通常根据电流互感器的为保证纵差动保护正确动作，通常根据电流互感器的10%误差曲线来选择误差曲线来选择电流互感器的型号。电流互感器的型号。根据区外故障最大短路电流根据区外故障最大短路电流Ik.max，在，在10%误差曲线中找出相误差曲线中找出相应的二次负载阻抗的数值应的二次负载阻抗的数值，如果实际的负载阻抗小于该数值，则二次电流的误，如果实际的负载阻抗小于该数值，则二次电流的误差一定小于差一定小于10%，否则应选择容量更大的电流互感器。，否则应选择容量更大的电流互感器。第36页，本讲稿共82页则最大不平衡电流为：则最大不平衡电流为：6.2.2 不平衡电流及解决方法1)1)电流互感器的传变误差分析电流互感器的传变误差分析因此电流互感器的最大误差就是因此电流互感器的最大误差就是10%，即：，即：另外，铁芯饱和还与一次电流的频率有关，频率越低，越容易饱和。变压器另外，铁芯饱和还与一次电流的频率有关，频率越低，越容易饱和。变压器外部故障时，一次电流中除了稳态分量外，还有非周期分量等暂态分量，导外部故障时，一次电流中除了稳态分量外，还有非周期分量等暂态分量，导致不平衡电流的瞬时值增大，因此应考虑非周期分量系数致不平衡电流的瞬时值增大，因此应考虑非周期分量系数Knp(取取1.52)：第37页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法3.3.电流互感器电流互感器传变误差产生的传变误差产生的产生的不平衡电流产生的不平衡电流2)2)解决方法解决方法A.A.减少因电流互感器性能不同引起的稳态减少因电流互感器性能不同引起的稳态不平衡电流方法：不平衡电流方法：l 尽可能使用型号、性能完全相同尽可能使用型号、性能完全相同的的D D级电流互感器，使两互感器磁化曲级电流互感器，使两互感器磁化曲线相同。线相同。l 减少电流互感器的二次负载，并使减少电流互感器的二次负载，并使各侧负载相同，减少铁芯的饱和程度，各侧负载相同，减少铁芯的饱和程度，从而减少不平衡电流。从而减少不平衡电流。第38页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法3.3.电流互感器性能不同而产生的不平衡电流电流互感器性能不同而产生的不平衡电流2)2)解决方法解决方法B.B.减少电流互感器的暂态不平衡电减少电流互感器的暂态不平衡电流方法：流方法：采用速饱和特性的中间变流器。采用速饱和特性的中间变流器。当差当差动电流中含有较大的非周期分量时，动电流中含有较大的非周期分量时，铁芯迅速饱和，使非周期分量不易铁芯迅速饱和，使非周期分量不易传变到变流器二次侧。而差流中只传变到变流器二次侧。而差流中只有周期分量时，很容易传变到二次有周期分量时，很容易传变到二次侧。侧。第39页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法4.4.变压器励磁涌流产生的不平衡电流变压器励磁涌流产生的不平衡电流励磁回路相当于变压器内部故障的故障支路，励磁电流全部流入差动励磁回路相当于变压器内部故障的故障支路，励磁电流全部流入差动继电器中，形成不平衡电流。继电器中，形成不平衡电流。即：即：励磁电流的大小取决于励磁电感的数值，即取决于铁芯是否饱和。励磁电流的大小取决于励磁电感的数值，即取决于铁芯是否饱和。第40页，本讲稿共82页6.2.2 不平衡电流及解决方法4.4.变压器励磁涌流产生的不平衡电流变压器励磁涌流产生的不平衡电流l 正常运行和外部故障时变压器不会饱和，励磁电流一般不超过额定电正常运行和外部故障时变压器不会饱和，励磁电流一般不超过额定电流的流的2%5%，对纵差动保护的影响可忽略不计，对纵差动保护的影响可忽略不计;l 当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，电压上升的暂当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，电压上升的暂态过程中，变压器可能严重饱和，出现很大的暂态励磁电流，称态过程中，变压器可能严重饱和，出现很大的暂态励磁电流，称励磁励磁涌流涌流，其值可达变压器额定电流的，其值可达变压器额定电流的48倍。可能造成保护误动作。倍。可能造成保护误动作。如果用动作电流躲开励磁涌流，则在变压器内部故障时灵敏度很低，如果用动作电流躲开励磁涌流，则在变压器内部故障时灵敏度很低，一般通过其他措施防止励磁涌流引起纵差动保护的误动。一般通过其他措施防止励磁涌流引起纵差动保护的误动。解决方法：见下节。解决方法：见下节。第41页，本讲稿共82页6.2.3 纵差动保护整定计算1.1.整定原则整定原则1)1)1)1)躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流躲开保护范围外部短路时的最大不平衡电流计算变比与实际变比不一致引起的误差；计算变比与实际变比不一致引起的误差；带负荷调压引起的相对误差；带负荷调压引起的相对误差；电流互感器容许的最大相对误差；电流互感器容许的最大相对误差；非周期分量系数，取非周期分量系数，取1.52；采用速饱和变流器时，可取；采用速饱和变流器时，可取1；电流互感器的同型系数，取为电流互感器的同型系数，取为1。第42页，本讲稿共82页6.2.3 纵差动保护整定计算1.1.整定原则整定原则2)2)躲开变压器的最大励磁涌流躲开变压器的最大励磁涌流躲开变压器的最大励磁涌流躲开变压器的最大励磁涌流可靠系数，取可靠系数，取1.31.5；励磁涌流的最大倍数，为励磁涌流的最大倍数，为48；变压器额定电流。变压器额定电流。a.a.差动保护一般采用励磁涌流鉴别措施，在励磁涌流时将保护闭锁，此时可差动保护一般采用励磁涌流鉴别措施，在励磁涌流时将保护闭锁，此时可差动保护一般采用励磁涌流鉴别措施，在励磁涌流时将保护闭锁，此时可差动保护一般采用励磁涌流鉴别措施，在励磁涌流时将保护闭锁，此时可取取取取K K=0=0；b.b.采用速饱和变流器可减少励磁涌流产生的不平衡电流，可取采用速饱和变流器可减少励磁涌流产生的不平衡电流，可取采用速饱和变流器可减少励磁涌流产生的不平衡电流，可取采用速饱和变流器可减少励磁涌流产生的不平衡电流，可取K K=1=1。第43页，本讲稿共82页6.2.3 纵差动保护整定计算1.1.整定原则整定原则3)3)3)3)躲开电流互感器二次回路断线引起的差电流躲开电流互感器二次回路断线引起的差电流躲开电流互感器二次回路断线引起的差电流躲开电流互感器二次回路断线引起的差电流电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部电流互感器二次回路断线时，另一侧电流互感器的二次电流全部流入差动继电器中，要引起保护的误动。若没有断线识别的措施，流入差动继电器中，要引起保护的误动。若没有断线识别的措施，流入差动继电器中，要引起保护的误动。若没有断线识别的措施，流入差动继电器中，要引起保护的误动。若没有断线识别的措施，则差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负则差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负则差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负则差动保护的动作电流必须大于正常运行情况下变压器的最大负荷电流：荷电流：荷电流：荷电流：可靠系数，取可靠系数，取1.3最大负荷电流，若不能确定，取变压器的额定电流最大负荷电流，若不能确定，取变压器的额定电流第44页，本讲稿共82页6.2.3 纵差动保护整定计算2.2.灵敏系数校验灵敏系数校验I Ik.min.rk.min.r为各种运行方式下变压器区内端部短路时，流经差为各种运行方式下变压器区内端部短路时，流经差动继电器的最小差动电流。动继电器的最小差动电流。如果不满足灵敏要求，应采用具有制动特性的差动继电器。如果不满足灵敏要求，应采用具有制动特性的差动继电器。1.1.整定原则整定原则以上三个条件算出的动作电流，取最大者。以上三个条件算出的动作电流，取最大者。以上三个条件算出的动作电流，取最大者。以上三个条件算出的动作电流，取最大者。所有电流都是所有电流都是所有电流都是所有电流都是折算到电流互感器二次侧的数值。折算到电流互感器二次侧的数值。折算到电流互感器二次侧的数值。折算到电流互感器二次侧的数值。第45页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的流入差动继电器的不平衡电流与变压器外部故障时的穿越电流有关，穿越电流有关，穿越电流有关，穿越电流有关，穿越电流越大，不平衡电流越大穿越电流越大，不平衡电流越大穿越电流越大，不平衡电流越大穿越电流越大，不平衡电流越大。为了提高内部故障的灵敏度，差动继电器的动作电流不为了提高内部故障的灵敏度，差动继电器的动作电流不再按躲过最大穿越电流再按躲过最大穿越电流Ik.max整定，而是整定，而是引入一个能反应引入一个能反应变压器穿越电流大小的制动电流变压器穿越电流大小的制动电流，使，使动作电流不再固定动作电流不再固定不变，而是根据制动电流自动调整不变，而是根据制动电流自动调整。1.1.差动继电器的动作特性差动继电器的动作特性第46页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器差动继电器的制动特性方程可表示为：差动继电器的制动特性方程可表示为：差动继电器的制动特性方程可表示为：差动继电器的制动特性方程可表示为：Ir 动作电流动作电流Ires 制动电流制动电流在折线上方为动作区，下方为不动作区。既保证区内故在折线上方为动作区，下方为不动作区。既保证区内故在折线上方为动作区，下方为不动作区。既保证区内故在折线上方为动作区，下方为不动作区。既保证区内故障的灵敏度，也可保证外部故障时不会误动。障的灵敏度，也可保证外部故障时不会误动。障的灵敏度，也可保证外部故障时不会误动。障的灵敏度，也可保证外部故障时不会误动。差动继电器的差动继电器的“两折线两折线”特性特性第47页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器K K为制动特性的斜率，对变压器保护通常取为制动特性的斜率，对变压器保护通常取为制动特性的斜率，对变压器保护通常取为制动特性的斜率，对变压器保护通常取0.41;0.41;I Ires.gres.g为拐点电流，一般取（为拐点电流，一般取（为拐点电流，一般取（为拐点电流，一般取（0.61.10.61.1）I IN N；I Iset.minset.min为差动电流门槛值，常取（为差动电流门槛值，常取（为差动电流门槛值，常取（为差动电流门槛值，常取（0.20.50.20.5）I IN N。I Iset.minset.min的作用是躲开与制动电流的作用是躲开与制动电流的作用是躲开与制动电流的作用是躲开与制动电流无关的不平衡电流，如变压器的无关的不平衡电流，如变压器的无关的不平衡电流，如变压器的无关的不平衡电流，如变压器的励磁涌流、测量回路的杂散噪声励磁涌流、测量回路的杂散噪声励磁涌流、测量回路的杂散噪声励磁涌流、测量回路的杂散噪声等。等。等。等。第48页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器1)双侧电源供电时双侧电源供电时假定两侧电源的电动势和等效阻抗都相同，则假定两侧电源的电动势和等效阻抗都相同，则Ir=I1+I2=2Ires。（直线（直线1）差动电流只要大于差动电流只要大于Iset.min就能动作。就能动作。2.2.差动继电器在内部故障时的动作行为差动继电器在内部故障时的动作行为折线折线3：差动继电器的制：差动继电器的制动特性动特性第49页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器2)单侧电源供电，单侧电源供电，I1 为负荷侧为负荷侧Ires=0，差动电流只要大于差动电流只要大于Iset.min就能动作。就能动作。2.2.差动继电器在内部故障时的动作行为差动继电器在内部故障时的动作行为折线折线3：差动继电器的制：差动继电器的制动特性动特性3)单侧电源供电，单侧电源供电，I1 为电源侧为电源侧Ir=Ires=I1，直线直线2，斜率为，斜率为1，动作电流也为，动作电流也为Iset.min。第50页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器u 总结：总结：各种运行方式下的变压器内部故障时，有制动特性的差动继电器动作电流均为各种运行方式下的变压器内部故障时，有制动特性的差动继电器动作电流均为最小工作电流最小工作电流Iset.min，即内部故障时动作电流从原来的，即内部故障时动作电流从原来的Iset.max下降到下降到Iset.min及制动线，灵敏度大大提高。及制动线，灵敏度大大提高。2.2.差动继电器在内部故障时的动作行为差动继电器在内部故障时的动作行为折线折线3：差动继电器的制：差动继电器的制动特性动特性第51页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器u 考虑负荷电流的影响：考虑负荷电流的影响：负荷电流不影响差动电流，但会使制动电流增加。负荷电流不影响差动电流，但会使制动电流增加。差动电流与制动电流之间的关系变成差动电流与制动电流之间的关系变成2，2与与3的交点为的交点为c，继电器的动，继电器的动作电流将大于作电流将大于Iset.min，仍比不带制动特性时灵敏得多。，仍比不带制动特性时灵敏得多。2.2.差动继电器在内部故障时的动作行为差动继电器在内部故障时的动作行为折线折线3：差动继电器的制：差动继电器的制动特性动特性第52页，本讲稿共82页6.2.4 具有制动特性的差动继电器外部故障时：制动电流相同，都等于变压器的穿越电流。外部故障时：制动电流相同，都等于变压器的穿越电流。内部故障时：灵敏度不同。内部故障时：灵敏度不同。3.3.其他制动电流选取方法其他制动电流选取方法第53页，本讲稿共82页6.3 变压器的励磁涌流及鉴别方法第54页，本讲稿共82页6.3.1 单相变压器的励磁涌流1)变压器电压和磁通之间的关系励磁涌流产生的原因：励磁涌流产生的原因：励磁涌流产生的原因：励磁涌流产生的原因：铁芯饱和铁芯饱和铁芯饱和铁芯饱和即铁芯中产生的磁通滞后电压90。第55页，本讲稿共82页2)变压器空载合闸分析变压器空载合闸分析假定变压器在假定变压器在t=0时刻空载合闸。若刚好在时刻空载合闸。若刚好在u=0时接通电路（即时接通电路（即=0时时刻合闸）刻合闸），根据磁通与电压的关系，磁通应为根据磁通与电压的关系，磁通应为-m。a.若接通前不考虑剩磁若接通前不考虑剩磁即接通前即接通前=0。由于磁通不能突变，因此出现非周期分量磁通。由于磁通不能突变，因此出现非周期分量磁通+m，不考虑损耗，为直流分量。不考虑损耗，为直流分量。半个周期后，磁通达最大：半个周期后，磁通达最大：=2m。6.3.1 单相变压器的励磁涌流第56页，本讲稿共82页2)变压器空载合闸分析变压器空载合闸分析b.接通前考虑剩磁，且接通前考虑剩磁，且为任意角度为任意角度6.3.1 单相变压器的励磁涌流变压器的饱和磁通一般为变压器的饱和磁通一般为sat=1.151.4。l 正常运行时：正常运行时：变压器的运行电压一般不会超过额定电压的变压器的运行电压一般不会超过额定电压的10%，因，因此磁通不会超过饱和磁通，铁芯不会饱和。此磁通不会超过饱和磁通，铁芯不会饱和。l 空载合闸的暂态过程：空载合闸的暂态过程：可能超过饱和磁通。可能超过饱和磁通。最严重的情况：在电压过零时刻（最严重的情况：在电压过零时刻（=0）合闸）合闸，最大值为最大值为2m+r。（如上图）。（如上图）第57页，本讲稿共82页2)变压器空载合闸分析变压器空载合闸分析6.3.1 单相变压器的励磁涌流励磁涌流分析中，通常用励磁涌流分析中，通常用=t+代替时间，这样代替时间，这样是以是以2为周期变化的。为周期变化的。第58页，本讲稿共82页3)励磁涌流波形励磁涌流波形6.3.1 单相变压器的励磁涌流变压器铁芯不饱和时，磁化曲线的斜率很大，励变压器铁芯不饱和时，磁化曲线的斜率很大，励磁电流磁电流i近似为近似为0；铁芯饱和后，磁化曲线的；铁芯饱和后，磁化曲线的斜率很小，斜率很小，i 大大增加，形成励磁涌流。大大增加，形成励磁涌流。如果不考虑衰减，励磁涌流表示为：如果不考虑衰减，励磁涌流表示为：励磁涌流波形完全偏离时间轴的励磁涌流波形完全偏离时间轴的一侧，且是间断的。一侧，且是间断的。第59页，本讲稿共82页3)励磁涌流波形励磁涌流波形6.3.1 单相变压器的励磁涌流励磁涌流波形间断的角度称为励磁涌流的间断角励磁涌流波形间断的角度称为励磁涌流的间断角J，显然：，显然：J =2 1。间断角间断角J J 是区别励磁涌流与故障电流的重要特征，饱和越严重间断角是区别励磁涌流与故障电流的重要特征，饱和越严重间断角越小。越小。J 与变压器稳态磁通幅值与变压器稳态磁通幅值m，合闸角，合闸角及铁芯剩磁有关，通常只关心各种及铁芯剩磁有关，通常只关心各种情况下的最小间断角，计算时可选情况下的最小间断角，计算时可选m=1.1，=0，sat=1.15，r 取最大取最大剩磁剩磁0.7，由此可得到由此可得到J=108。第60页，本讲稿共82页3)励磁涌流波形励磁涌流波形6.3.1 单相变压器的励磁涌流励磁涌流中含有大量非周期分量和谐波分量，以二次谐波为主。励磁涌流中含有大量非周期分量和谐波分量，以二次谐波为主。非周期含量及谐波含量与间断角有关。非周期含量及谐波含量与间断角有关。第61页，本讲稿共82页3)励磁涌流波形励磁涌流波形6.3.1 单相变压器的励磁涌流如果考虑衰减，励磁涌流的波形如下图：
