《变压器的保护》PPT课件.ppt

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1、变压器的保护及保护范围变压器的保护及保护范围1一、继电保护基础知识复习一、继电保护基础知识复习二、变压器的故障及不正常运行状态二、变压器的故障及不正常运行状态三、变压器的保护方式三、变压器的保护方式四、变压器的主保护四、变压器的主保护五、变压器的后备保护五、变压器的后备保护2 电力的生产、输送、分配、消费各个环节所组成的电力的生产、输送、分配、消费各个环节所组成的统一整体不可分割统一整体不可分割终终端端用用户户表计表计潮流潮流 一、继电保护基础知识复习一、继电保护基础知识复习3继电保护装置的基本任务继电保护装置的基本任务(1)(1)自动、迅速、有选择性地将自动、迅速、有选择性地将故障故障元件从

2、电力系统中元件从电力系统中切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故切除，使故障元件免于继续遭到损坏，保证其它无故障部分迅速恢复正常运行。障部分迅速恢复正常运行。即内部故障时发出跳闸命令。即内部故障时发出跳闸命令。(2)(2)反应电气元件的反应电气元件的不正常运行状态不正常运行状态，根据运行维护的，根据运行维护的具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能具体条件（例如有无经常值班人员）和设备的承受能力，力，发出警报信号、减负荷或延时跳闸。发出警报信号、减负荷或延时跳闸。即不正常工作时发出告警信号即不正常工作时发出告警信号。继电保护装置定义：继电保护装置定义：能够反应电力系统中电气能够反

3、应电力系统中电气元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路元件发生的故障或不正常运行状态，并动作于断路器跳闸或发出信号的一种自动装置。器跳闸或发出信号的一种自动装置。4继电保护的基本原理的核心：继电保护的基本原理的核心：区分区分正常运行正常运行和和故障或不正常运行状态故障或不正常运行状态。如何区分正常运行和故障或不正常运行状态？如何区分正常运行和故障或不正常运行状态？必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常必须利用电力系统在正常运行和故障或不正常运行状态时，其电气量（如电流、电压、阻抗等）的运行状态时，其电气量（如电流、电压、阻抗等）的不同来加以区分。不同来加以区分。5 基本原理基本原理 电

4、流电流 I：故障时故障时增大增大 -电流保护电流保护 正常状态时正常状态时 两侧电流相位相反两侧电流相位相反 内部故障时内部故障时 两侧电流相位相同两侧电流相位相同 差动保护差动保护 电压电压U：故障时降低故障时降低 电压保护电压保护 阻抗阻抗Z Z：Z Z模值减小模值减小 阻抗（距离）保护阻抗（距离）保护 非电气量非电气量：温度升高温度升高 瓦斯保护瓦斯保护6 对继电保护的基本要求对继电保护的基本要求1 1、选择性、选择性 2 2、速动性、速动性3 3、灵敏性、灵敏性 4 4、可靠性、可靠性主保护主保护:反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护后备保护后备

5、保护：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保护来完成。护来完成。7继电保护的接线简图继电保护的接线简图 继电保护与一次侧继电保护与一次侧电力系统设备之间的电力系统设备之间的联接简图。联接简图。继电保护就是通过继电保护就是通过二次侧弱电系统来控二次侧弱电系统来控制（如跳开、闭合）制（如跳开、闭合）一次侧强电系统设备一次侧强电系统设备。8二、变压器的故障及不正常状态二、变压器的故障及不正常状态故障：故障：a a：油箱内部故障：绕组相间短路；绕组匝间短路；：油箱内部故障：绕组相间短路；绕组匝间短路；直接接地侧绕组接地短路。直接接地侧绕组接地短路。b b：油

6、箱外部故障：绕组引出线和套管上发生的相间：油箱外部故障：绕组引出线和套管上发生的相间短路和接地短路短路和接地短路不正常状态：不正常状态：过负荷；外部短路引起的过电流；中性点过电压；过负荷；外部短路引起的过电流；中性点过电压；油面降低；过励磁等。油面降低；过励磁等。91 1、瓦斯保护：、瓦斯保护：用来反应油箱内部各种短路及油面降低用来反应油箱内部各种短路及油面降低 分类：轻瓦斯保护作用于信号；重瓦斯保护作用于跳开分类：轻瓦斯保护作用于信号；重瓦斯保护作用于跳开变压器各侧断路器变压器各侧断路器2 2、纵差动保护或电流速断保护：、纵差动保护或电流速断保护：反应变压器绕组、引出线及套管的各种短路；反应

7、变压反应变压器绕组、引出线及套管的各种短路；反应变压器各侧电流大小和相位差的保护。器各侧电流大小和相位差的保护。3 3、过电流保护或负序电流保护：、过电流保护或负序电流保护：对于变压器外部相间短路引起的过电流采用过电流保护，对于变压器外部相间短路引起的过电流采用过电流保护，当灵敏系数不满足要求时采用复合电压起动的过电流或负序当灵敏系数不满足要求时采用复合电压起动的过电流或负序过流保护。作为油箱内相间短路的后备。过流保护。作为油箱内相间短路的后备。三、保护方式三、保护方式104 4、零序电流保护：、零序电流保护：对直接接地系统中的变压器装设对直接接地系统中的变压器装设 反应变压器外部接地短路引起

8、的过电流，同时作为变反应变压器外部接地短路引起的过电流，同时作为变压器内部接地短路保护的后备。压器内部接地短路保护的后备。5 5、过负荷保护：、过负荷保护：反应由于对称性过负荷引起的过电流反应由于对称性过负荷引起的过电流6 6、过励磁保护：、过励磁保护：用于大容量的变压器，反应变压器过励磁，且动作于用于大容量的变压器，反应变压器过励磁，且动作于信号或跳开变压器。（频率下降引起的）信号或跳开变压器。（频率下降引起的）11主保护主保护:反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护反映元件严重故障，快速动作于跳闸的保护后备保护后备保护：主保护不动作时备用的保护，由相邻设备的保：主保护不动作时备用的保护，由

9、相邻设备的保护来完成。护来完成。四、变压器的主保护四、变压器的主保护1 1、瓦斯保护：、瓦斯保护：（1 1）原理：当油箱内发生故障时，由于故障点电弧的作）原理：当油箱内发生故障时，由于故障点电弧的作用，变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体，利用这种用，变压器油及其它绝缘材料分解，产生气体，利用这种气体实现的保护称为瓦斯保护。气体实现的保护称为瓦斯保护。12（2 2）测量元件：）测量元件：气体继电器气体继电器WSJWSJ（挡板式的：（挡板式的：QJ1-50QJ1-50、QJ1-80QJ1-80用于大型用于大型变压器）变压器）a a、QJ1-50QJ1-50：安装管路直径：安装管路直径50mm 5

10、0mm 整定：整定：0.61.2m/s0.61.2m/s b b、QJ1-80QJ1-80：安装管路直径：安装管路直径80mm 80mm 整定：整定：0.71.5m/s0.71.5m/s c c、120MVA120MVA及以上变压器，跳闸触点整定：及以上变压器，跳闸触点整定：1.5 m/s1.5 m/s d d、信号触点动作的气体容积均为、信号触点动作的气体容积均为250300cm3250300cm3 e e、安装在变压器的油箱与油枕的连接管道上、安装在变压器的油箱与油枕的连接管道上13（3 3）接线图：）接线图：信号信号WSJXJ其它变压器保护来跳闸BCJRRfQP14（4 4）动作分析：）

11、动作分析：轻瓦斯触点（上）闭合，延时发出轻瓦斯触点（上）闭合，延时发出“轻瓦斯动作轻瓦斯动作”信号。信号。重瓦斯触点（下）闭合，经重瓦斯触点（下）闭合，经XJXJ、QPQP起动起动BCJBCJ，作用于跳，作用于跳开变压器断路器，开变压器断路器，BCJ BCJ：是具有自保持的中间继电器，重瓦斯触点一经闭：是具有自保持的中间继电器，重瓦斯触点一经闭合，合，BCJBCJ动作并自保持。（电压线圈得电起动，电流线圈得动作并自保持。（电压线圈得电起动，电流线圈得电自保持）电自保持）QP QP：改变重瓦斯出口方式，当变压器换油、：改变重瓦斯出口方式，当变压器换油、WSJWSJ试验、试验、变压器新装或大修后投

12、入运行之初，变压器新装或大修后投入运行之初，QPQP切到切到R R回路以防跳。回路以防跳。R R的大小由的大小由XJXJ能可靠动作而定。能可靠动作而定。15 能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏能反应油箱内各种故障，且动作迅速、灵敏性高、接线简单，但它不能反应油箱外的引出线性高、接线简单，但它不能反应油箱外的引出线和套管上的故障。因此不能单独作为变压器的主和套管上的故障。因此不能单独作为变压器的主保护。保护。（5 5）瓦斯保护的特点和保护范围）瓦斯保护的特点和保护范围162 2、变压器的差动保护：、变压器的差动保护：（1 1）单相原理图：）单相原理图：I4I2I3I1CJIj。1LH2LHI

13、4I2I3I1CJIj。1LH2LH1LH、2LH一次侧极性端均置于相同的一侧一次侧极性端均置于相同的一侧 二次侧不同极性端相连二次侧不同极性端相连CJ并联在，并联在，LH的二次绕组上，的二次绕组上，形成环流比较接线形成环流比较接线a a：LH变比的选择：变比的选择：分别按变压器两侧额定电流选择：分别按变压器两侧额定电流选择：n1lh=Ie。A/5 n2lh=Ie。B/5即使变压器正常运行时：即使变压器正常运行时：IJ=I3-I4=0b b：工作原理：工作原理：正常运行或外部故障时：正常运行或外部故障时：IJ=I3-I4 Ibp（有（有Ibp存在）存在）内部故障时：内部故障时：IJ=I3-I4

14、0 CJCJ起动，保护动作，跳闸。起动，保护动作，跳闸。17（2 2）三绕组变压器的纵差动保护：）三绕组变压器的纵差动保护：Y0/Y/-12-11a a：接线图：接线图：。18b b：电流互感器变比的选择：电流互感器变比的选择：星侧：n1=3Ie。Y/5 角侧：n2=Ie。/5（3)3)不平蘅电流产生的原因：不平蘅电流产生的原因：(1)稳态下的不平蘅电流：CT标准变比引起的不平蘅电流。（变比误差，CT变比标准化）变压器带负荷调压。（变压器变比变化，CT变比不变引起的不平蘅电流）CT传变引起的不平蘅电流（CT二次特性不可能完全一致）变压器星、三角接线引起的。（虽然采用了接线消除30度误差，但CT

15、变比 的增加会使饱和误差增加）(2)暂态下的不平蘅电流：励磁涌流：变压器空载合闸时，产生非周期分量、高次谐波。CT变比引起：短路电流中的非周期分量造成CT饱和，引起误差。19(4)(4)不平蘅电流的消除：不平蘅电流的消除：CTCT接线消除角度误差接线消除角度误差 使用同型号的使用同型号的CTCT，满足，满足10%10%误差曲线。误差曲线。减小减小CTCT二次负荷，使其尽量工作在短路状态。二次负荷，使其尽量工作在短路状态。CTCT铁芯加气隙，使其不易饱和，以减小非线性误差。铁芯加气隙，使其不易饱和，以减小非线性误差。采用有特性的继电器。如：采用有特性的继电器。如：BCH-1BCH-1、BCH-2

16、BCH-2(5(5）保护的整定计算和灵敏系数校验）保护的整定计算和灵敏系数校验 （6 6）变压器差动保护的保护范围）变压器差动保护的保护范围 用来反应变压器绕组、引出线以及套管上的各种短路故障。用来反应变压器绕组、引出线以及套管上的各种短路故障。20问题：差动保护能否代替瓦斯保护？问题：差动保护能否代替瓦斯保护？不能，因为：不能，因为：瓦斯保护能反应变压器油箱内部各种故障，如：铁芯瓦斯保护能反应变压器油箱内部各种故障，如：铁芯过热烧伤、油面降低等，而差动保护则不能过热烧伤、油面降低等，而差动保护则不能 变压器少数匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会变压器少数匝间短路，虽然短路匝内短路电流很大会

17、造成局部绕组严重过热，使强烈的油流向油枕方向冲击，造成局部绕组严重过热，使强烈的油流向油枕方向冲击，瓦斯保护能灵敏动作；但表现在相电流上并不大，因此差瓦斯保护能灵敏动作；但表现在相电流上并不大，因此差动保护无反应。动保护无反应。21五、变压器的后备保护五、变压器的后备保护1、过电流保护、过电流保护、2、低电压起动的过电流保护、低电压起动的过电流保护、3、复合电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护、4、负序过电流保护、负序过电流保护、5、零序电流保护。零序电流保护。22 继电器的工作特性曲线继电器的工作特性曲线 “继电特性继电特性”：继电器的动作是明确的，例如触点只能处：继电器的动作是明

18、确的，例如触点只能处于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器不可能停留于闭合和断开位置。无论起动和返回，继电器不可能停留在某一个中间位置。在某一个中间位置。返回系数：23正序、负序无输出，正序、负序无输出，3U0不平衡电压（不平衡电压（Ubp）：）：YH误差、三相不对称、三次谐波误差、三相不对称、三次谐波 零序电压、零序电流的获取零序电压、零序电流的获取 1.零序电压的获取零序电压的获取 （1）零序电压过滤器零序电压过滤器（2）加法器加法器（3）微机保护内直接利用程序微机保护内直接利用程序（4）发电机中性点电压互感器或消弧线圈二次侧发电机中性点电压互感器或消弧线圈二次侧加法器U aU bU c3U 0mnABCABCmna b c242 2零序电流的获取零序电流的获取（1 1）零序电流过滤器零序电流过滤器 接于相间保护电流互感器的中性线上。接于相间保护电流互感器的中性线上。不平衡电流：不平衡电流：原因：铁心磁化曲线不一致以及制造过程中的差别。原因：铁心磁化曲线不一致以及制造过程中的差别。相间短路时不平衡电流达到最大值相间短路时不平衡电流达到最大值Ibp.max。接地短路时接地短路时3I0 相对很大。相对很大。I0（2）零序电流互感器（电缆线路）零序电流互感器（电缆线路）一次电流：一次电流：优点：无不平衡电流，接线简单优点：无不平衡电流，接线简单25