电力变压器的保护演示幻灯片.ppt
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1、电力变压器的保护电力变压器的保护李薇薇李薇薇11、变压器的故障、变压器的故障v油箱内的故障:绕组的相间短路、接地油箱内的故障:绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。短路、匝间短路以及铁心的烧损等。油箱外的故障:主要是套管和引出线上油箱外的故障:主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。发生相间短路和接地短路。22、变压器的不正常运行状态主要有:、变压器的不正常运行状态主要有:v由于变压器外部相间短路引起的过电流由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压;压;由于负荷超过额定容量引起的过负荷以由于负荷超过额定容
2、量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。及由于漏油等原因而引起的油面降低。大容量变压器在过电压或低频率等异常大容量变压器在过电压或低频率等异常运行方式的过励磁故障运行方式的过励磁故障33、变压器的保护方式。、变压器的保护方式。v(1)瓦斯保护)瓦斯保护瓦斯保护作用:反应变压器油箱内的各瓦斯保护作用:反应变压器油箱内的各种故障以及油面的降低种故障以及油面的降低瓦斯保护基本原理:反应油箱内部所产瓦斯保护基本原理:反应油箱内部所产生的气体或油流而动作。生的气体或油流而动作。瓦斯保护分类:轻瓦斯保护动作于信号,瓦斯保护分类:轻瓦斯保护动作于信号,重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断重瓦斯保
3、护动作于跳开变压器各电源侧的断路器。路器。4v(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作用作用:反应变压器绕组、套管及引出线上:反应变压器绕组、套管及引出线上的故障。的故障。上述各保护动作后,均应跳开变压器各电源上述各保护动作后,均应跳开变压器各电源侧的断路器。侧的断路器。5v(3)反应外部相间短路时引起的过电流和作)反应外部相间短路时引起的过电流和作为变压器的后备保护为变压器的后备保护过电流保护过电流保护复合电压起动的过电流保护灵敏度不满复合电压起动的过电流保护灵敏度不满足要求的降压变压器上足要求的降压变压器上负序电流及单相式低电压起动的过电流负序电流及单相式低电压起动的过电
4、流保护保护阻抗保护阻抗保护6v(4)外部接地短路时,)外部接地短路时,对中性点直接接地电力网内,由外部接地短路引起过电对中性点直接接地电力网内,由外部接地短路引起过电流时,如变压器中性点接地运行,应装设零序电流保护。流时,如变压器中性点接地运行,应装设零序电流保护。对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组对自耦变压器和高、中压侧中性点都直接接地的三绕组变压器,当有选择性要求时,增设零序方向元件。变压器,当有选择性要求时,增设零序方向元件。当电力网中部分变压器中性点接地运行,为防止发生接当电力网中部分变压器中性点接地运行,为防止发生接地短路时,中性点接地的变压跳开后,中性点不接地的变压地
5、短路时,中性点接地的变压跳开后,中性点不接地的变压器器(低压侧有电源低压侧有电源)仍带接地故障继续运行,应根据具体情况,仍带接地故障继续运行,应根据具体情况,装设专用的保护装置,如零序过电压保护,中性点装放电间装设专用的保护装置,如零序过电压保护,中性点装放电间隙加零序电流保护等。隙加零序电流保护等。7v(5)过负荷保护)过负荷保护(6)过励磁保护)过励磁保护(7)其它保护)其它保护对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系对变压器温度及油箱内压力升高和冷却系统故障,应按现行变压器标准的要求,装设统故障,应按现行变压器标准的要求,装设作用于信号或动作于跳闸的装置。作用于信号或动作于跳闸的装置。8瓦斯
6、保护瓦斯保护91、瓦斯保护基本原理:、瓦斯保护基本原理:v在变压器油箱内部发生故障在变压器油箱内部发生故障(包括轻微的匝间短路包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路)时,由于时,由于故障点电流和电弧的作用,将使变压器油及其他绝故障点电流和电弧的作用,将使变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体,因气体比较轻,缘材料因局部受热而分解产生气体,因气体比较轻,它们将从油箱流向油枕的上部。当严重故障时,油它们将从油箱流向油枕的上部。当严重故障时,油会迅速膨胀并产生大量的气体,此时将有剧烈的气会迅速膨胀并产生大量的气体,此时将有剧烈的气体夹杂着油
7、流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障的上述特点,可以构成反应于上述气体而动作的保的上述特点,可以构成反应于上述气体而动作的保护装置。护装置。10安装位置:安在安装位置:安在油箱和油箱和油枕之间的连接管道上。油枕之间的连接管道上。1213141-罩2-顶针3-气塞4-永久磁铁5-开口杯6-重锤7-探针8-开口销9-弹簧10-挡板11-永久磁铁12-螺杆13-干簧触点(重瓦斯)14-调节螺杆15-干簧触点(轻瓦斯)16-套管17-排气口1516v瓦斯保护的评价瓦斯保护的评价:瓦斯保护能反应油箱内各种故障,且动作迅瓦斯保护能反应油箱内各种故障,且动作迅速、灵
8、敏性高、接线简单,但不能反应油箱速、灵敏性高、接线简单,但不能反应油箱外的引出线和套管上的故障。故不能作为变外的引出线和套管上的故障。故不能作为变压器唯一的主保护,须与差动保护配合共同压器唯一的主保护,须与差动保护配合共同作为变压器的主保护作为变压器的主保护。18差动保护差动保护19v1、变压器差动保护的工作原理、变压器差动保护的工作原理与线路纵差保护的原理相同,都是比较被与线路纵差保护的原理相同,都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。保护设备各侧电流的相位和数值的大小。20v2、变压器差动保护与线路差动保护的区别:、变压器差动保护与线路差动保护的区别:由于变压器高压侧和低压侧的额定电
9、流不由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此,为了保证纵差动保护的正确工作,同。因此,为了保证纵差动保护的正确工作,须适当选择各侧电流互感器的变比,及各侧须适当选择各侧电流互感器的变比,及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时,两侧二次电流相等。障时,两侧二次电流相等。例如图所示的双例如图所示的双绕组变压器,应使绕组变压器,应使2122电力变压器的纵联差动保护纵联差动保护是按比较被保护的变压器两侧电流的大小和相位的原理实现的。1、变压器纵差保护的基本原理23内部短路时,
10、无论是单电源,还是双电源,保护都能正确测量到短路点电流。G变压器纵差动保护单相原理接线图25261、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法v(1)励磁涌流:)励磁涌流:在空载投入变压器或外部故障切除后恢复在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下,变压器励磁电流切除后恢复供电等情况下,变压器励磁电流的数值可达变压器额定的数值可达变压器额定68倍变压器励磁电倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。流通常称为励磁涌流。27v(2)产生励磁涌流的原因)产生励磁涌流的原因因为在稳态的情
11、况下铁心中的磁通应滞后于外加因为在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压电压90,在电压瞬时值,在电压瞬时值u=0瞬间合闸,铁芯中的磁瞬间合闸,铁芯中的磁通应为通应为-m。但由于铁心中的磁通不能突变,因此。但由于铁心中的磁通不能突变,因此将出现一个非周期分量的磁通将出现一个非周期分量的磁通+m,如果考虑剩磁,如果考虑剩磁r,这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到,这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2m+r,其幅值为如图,其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯所示。此时变压器铁芯将严重饱和,通过图将严重饱和,通过图8-7可知此时变压器的励磁电流可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大,达到额定
12、电流的的数值将变得很大,达到额定电流的68倍,形成倍,形成励磁涌流。励磁涌流。28变压器励磁涌流的影响及措施励磁涌流:就是变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复时的暂态励磁电流。29励磁涌流波形的特点2)含有很大成分的非周期分量,使曲线偏向时间轴的一侧;3)含有大量的高次谐波,其中二次谐波所占比重最大;4)涌流的波形削去负波之后将出现间断,图中称为间断角。1)初始值很大,可达额定电流的68倍;30313233v(3)励磁涌流的特点:)励磁涌流的特点:励磁电流数值很大,并含有明显的非周励磁电流数值很大,并含有明显的非周期分量,使励磁电流波形明显偏于时间轴的期分量,使励磁电流波形明显偏于时间轴的一
13、侧。一侧。励磁涌流中含有明显的高次谐波,其中励磁涌流中含有明显的高次谐波,其中励磁涌流以励磁涌流以2次谐波为主。次谐波为主。励磁涌流的波形出现间断角。励磁涌流的波形出现间断角。3435v(4)克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施:)克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施:采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护;护;利用二次谐波制动原理构成的差动保护;利用二次谐波制动原理构成的差动保护;利用间断角原理构成的变压器差动保护;利用间断角原理构成的变压器差动保护;采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。36措
14、施:1)接入速饱和变流器2)采用以二次谐波制动原理构成的纵联差动保护3)采用鉴别波形间断角原理构成的差动保护4)采用差动电流速断保护37v2、不平衡电流产生的原因不平衡电流产生的原因(1)稳态情况下的不平衡电流)稳态情况下的不平衡电流变压器两侧电流相位不同变压器两侧电流相位不同电力系统中变压器常采用电力系统中变压器常采用Y,d11接线方式,接线方式,因此,变压器两侧电流的相位差为因此,变压器两侧电流的相位差为30,如下,如下图所示,图所示,Y侧电流滞后侧电流滞后 侧电流侧电流30,若两侧,若两侧的电流互感器采用相同的接线方式,则两侧的电流互感器采用相同的接线方式,则两侧对应相的二次电流也相差对
15、应相的二次电流也相差30左右,从而产生左右,从而产生很大的不平衡电流。很大的不平衡电流。38变压器接线组别的影响相位补偿方法:1)通过电流互感器二次接线进行相位补偿。3940解决办法:通过选择电流互感器变比解决。4142v电流互感器计算变比与实际变比不同电流互感器计算变比与实际变比不同由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不由于变比的标准化使得其实际变比与计算变比不一致,从而产生不平衡电流。一致,从而产生不平衡电流。【实例分析【实例分析1】由电流互感实际变比与计算变比不】由电流互感实际变比与计算变比不等产生的不平衡电流分析等产生的不平衡电流分析在表在表8-2中,变压器中,变压器型号、变比、型
16、号、变比、Y,d11接线。接线。计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的计算由于电流互感器的实际变比与计算不等引起的不平衡电流。计算结果如表不平衡电流。计算结果如表8-2。由表。由表8-2可见,由可见,由于电流互感器的实际变比与计算变比不等,正常情于电流互感器的实际变比与计算变比不等,正常情况将产生况将产生0.21A的不平衡电流。的不平衡电流。4344解决办法采用自耦变流器,或利用差动继电器的平衡线圈予以补偿。4546v变压器各侧电流互感器型号不同变压器各侧电流互感器型号不同由于变压器各侧电压等级和额定电流不同,由于变压器各侧电压等级和额定电流不同,所以变压器各侧的电流互感器型号不同,它所
17、以变压器各侧的电流互感器型号不同,它们的饱和特性、励磁电流(归算至同一侧)们的饱和特性、励磁电流(归算至同一侧)也就不同,从而在差动回路中产生较大的不也就不同,从而在差动回路中产生较大的不平衡电流。平衡电流。47两侧电流互感器型号不同产生的不平衡电流解决问题的方法:整定计算时,引入同型系数。产生不平衡电流原因变压器两侧的额定电压不同两侧电流互感器的型号不同饱和特性和励磁电流也不同48v变压器带负荷调节分接头变压器带负荷调节分接头变压器带负荷调整分接头,是电力系统中电压调变压器带负荷调整分接头,是电力系统中电压调整的一种方法,改变分接头就是改变变压器的变比。整的一种方法,改变分接头就是改变变压器
18、的变比。整定计算中,差动保护只能按照某一变比整定,选整定计算中,差动保护只能按照某一变比整定,选择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。择恰当的平衡线圈减小或消除不平衡电流的影响。当差动保护投入运行后,在调压抽头改变时,一般当差动保护投入运行后,在调压抽头改变时,一般不可能对差动保护的电流回路重新操作,因此又会不可能对差动保护的电流回路重新操作,因此又会出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范出现新的不平衡电流。不平衡电流的大小与调压范围有关。围有关。49变压器带负荷调整分接头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,其结果破坏了电流互感器二次电流的平衡关系,产生了新的不平
19、衡电流。解决办法调压系数取值提高保护动作电流,即在整定计算时,引入调压系数。取调压范围的一半。50v(2)暂态情况下的不平衡电流)暂态情况下的不平衡电流暂态过程中不平衡电流的特点:暂态过程中不平衡电流的特点:暂态不平衡电流含有大量的非周期分量,暂态不平衡电流含有大量的非周期分量,偏离时间轴的一侧。偏离时间轴的一侧。暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后暂态不平衡电流最大值出现的时间滞后一次侧最大电流的时间(根据此特点靠保护一次侧最大电流的时间(根据此特点靠保护的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保的延时来躲过其暂态不平衡电流必然影响保护的快速性,甚至使变压器差动保护不能接护的快速性,甚至使变压器差
20、动保护不能接受)。受)。51减小不平衡电流的措施减小不平衡电流的措施v(1)减小稳态情况下的不平衡电流)减小稳态情况下的不平衡电流变压器差动保护各侧用的电流互感器,选变压器差动保护各侧用的电流互感器,选用变压器差动保护专用的用变压器差动保护专用的D级电流互感器;当级电流互感器;当通过外部最大稳态短路电流时,差动保护回通过外部最大稳态短路电流时,差动保护回路的二次负荷要能满足路的二次负荷要能满足10%误差的要求。误差的要求。52v(2)减小电流互感器的二次负荷)减小电流互感器的二次负荷这实际上相当于减小二次侧的端电压,相这实际上相当于减小二次侧的端电压,相应地减少电流互感器的励磁电流。减小二次应
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