1、变变 压压 器器 保保 护护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器的故障和异常情况变压器的故障和异常情况 (一一)变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各变压器的内部故障：指变压器油箱里面发生的各种故障。种故障。(1)主要故障类型：主要故障类型：各相绕组之间的相间短路；各相绕组之间的相间短路；单相绕组部分线匝之间的匝间短路；单相绕组部分线匝之间的匝间短路；单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障。继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(2)内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧内部故障的危害：因为短路电流产生的高温电弧不
2、仅会烧毁绕组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和不仅会烧毁绕组绝缘和铁芯，而且会使绝缘材料和变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压变压器油受热分解而产生大量气体，有可能使变压器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。因器外壳局部变形破裂，甚至发生油箱爆炸事故。因此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变此，当变压器内部发生严重故障时，必须迅速将变压器切除。压器切除。变压器的故障和异常情况变压器的故障和异常情况 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(二二)变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管变压器的外部故障：系指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障。及其引出线上发生的各种故障。
3、(1)主要故障类型：主要故障类型：引出线之间发生的相间短路；引出线之间发生的相间短路；绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外绝缘套管闪络或破碎而发生的单相接地（通过外壳）短路。壳）短路。变压器的故障和异常情况变压器的故障和异常情况 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(三三)变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷变压器的异常情况：由于外部短路或过负荷而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、而引起的过电流、油箱漏油而造成的油面降低、变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频变压器中性点电压升高、由于外加电压过高或频率降低引起的过励磁等。率降低引起的过励磁等。变压器的故障和异常情况变
4、压器的故障和异常情况 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(一一)瓦斯保护瓦斯保护:防御变压器油箱内各种短路故防御变压器油箱内各种短路故障和油面降低障和油面降低 重瓦斯重瓦斯 跳闸跳闸 轻瓦斯轻瓦斯 信号信号(二二)差动保护或电流速断保护差动保护或电流速断保护:防御变压器绕防御变压器绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的多相短路、大接地电流系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路。变压器保护配置变压器保护配置 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(三三)相间短路的后备保护：防御变压器外部相相间短路的后备保护：防御变压
5、器外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）的后备。断保护）的后备。(四四)零序电流保护：防御大接地电流系统中变零序电流保护：防御大接地电流系统中变压器外部接地短路。压器外部接地短路。(五五)过负荷保护：防御变压器对称过负荷过负荷保护：防御变压器对称过负荷(六六)过励磁保护：防御变压器过励磁过励磁保护：防御变压器过励磁 变压器保护配置变压器保护配置 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(一一)变压器纵差动保护的作用及保护范围变压器纵差动保护的作用及保护范围 变压器纵差动保护作为变压器的主保护，其保护变压器纵差动保护作为变压器的主保护，
6、其保护区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围区是构成差动保护的各侧电流互感器之间所包围的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。之间的引出线。变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(二二)变压器纵联差动保护的原理变压器纵联差动保护的原理 变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 内部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器内部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之和，足以使继电器动作。的二次电流之和，足以使继电器动作。正常运行和外部故障
7、时，差动继电器中的电流等于各侧正常运行和外部故障时，差动继电器中的电流等于各侧电流互感器的二次电流之差。理论上，当各侧电流互感电流互感器的二次电流之差。理论上，当各侧电流互感器的变比等于变压器的变比时，流入差动继电器中的电器的变比等于变压器的变比时，流入差动继电器中的电流为零。实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和流为零。实际上，由于变压器的励磁涌流、接线方式和电流互感器误差等因素，差动继电器中会流过不平衡电电流互感器误差等因素，差动继电器中会流过不平衡电流。流。变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(三三)不平衡电流产生的原因和消除方法：不平衡电流产
8、生的原因和消除方法：(1)由变压器各侧绕组接线方式不同而产生的不平衡电由变压器各侧绕组接线方式不同而产生的不平衡电流：流：如经常采用的如经常采用的Y/-11型型 接线方式，两侧电流的相位差接线方式，两侧电流的相位差30，幅值相差，幅值相差 倍。倍。消除方法：相位校正。消除方法：相位校正。a.通过电流互感器的接线校正：变压器通过电流互感器的接线校正：变压器Y侧侧CT采用采用Y/-11接线，接线，变压器变压器侧侧CT采用采用Y/Y-12接线。接线。b.通过软件的算法进行校正。通过软件的算法进行校正。3变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(2)由计算变比与实
9、际变比不同而产生的不平衡电流由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流:消除方法消除方法:a.利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿。利用差动继电器的平衡线圈进行磁补偿。Ibp=fzdId.max/nl1 其中其中:fzd=(Wph.js-Wph.zd)/(Wph.js+Wph.zd)fzd继电器整定匝数与计算匝数不等引起的相对误差继电器整定匝数与计算匝数不等引起的相对误差 Id.max 外部故障时外部故障时,流过变压器高压侧的最大短路电流。流过变压器高压侧的最大短路电流。b.采用自耦变流器。在变压器一侧的电流互感器（三绕组变压采用自耦变流器。在变压器一侧的电流互感器（三绕组变压器需在两侧）的二次
10、侧，装设自耦变流器，改变其变比，使各器需在两侧）的二次侧，装设自耦变流器，改变其变比，使各侧二次电流相等。侧二次电流相等。c.通过软件中的不平衡系数进行校正。通过软件中的不平衡系数进行校正。变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(3)由电流互感器误差不同而产生的不平衡电流由电流互感器误差不同而产生的不平衡电流:此不平衡电流在整定计算中予以考虑。此不平衡电流在整定计算中予以考虑。(4)由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流:此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。变压器纵差动保护
11、变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(5)暂态情况下的不平衡电流暂态情况下的不平衡电流:a.非周期分量的影响非周期分量的影响:此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。此不平衡电流在整定计算中应予以考虑。b.励磁涌流的影响励磁涌流的影响:当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后当空载变压器投入电网或变压器外部故障切除后电压恢复时，励磁电流大大增加，其值有可能达电压恢复时，励磁电流大大增加，其值有可能达到变压器额定电流的到变压器额定电流的68倍，该电流称为励磁涌倍，该电流称为励磁涌流。流。变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 励磁涌
12、流的特点励磁涌流的特点:有很大的直流分量。有很大的直流分量。(80%基波基波)有很大的谐波分量有很大的谐波分量,尤以二次谐波为主。尤以二次谐波为主。(20%基波基波)波形间出现间断。波形间出现间断。躲过励磁涌流的措施躲过励磁涌流的措施:采用具有速饱和铁芯的差动继电器采用具有速饱和铁芯的差动继电器;间断角原理的差动保护间断角原理的差动保护;利用二次谐波制动利用二次谐波制动;利用波形对称原理的差动保护。利用波形对称原理的差动保护。变压器纵差动保护变压器纵差动保护 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二(一一)变压器参数计算变压器参数计算 变压器额定电压变压器额定电压（kV）UNh UNm U
13、Nl 变压器一次额定电变压器一次额定电流（流（A）INh=INm=INl=变压器各侧接线变压器各侧接线 YN YN d11 电流互感器接线方电流互感器接线方式式 星型星型 星型星型 星型星型 电流互感器变比电流互感器变比 Nsh Nsm Nsl NhNU3SNmNU3SNlNU3S变压器差动保护整定变压器差动保护整定 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 说明：说明：(1)由于各装置厂家采用的算法不同，基本侧的选取、由于各装置厂家采用的算法不同，基本侧的选取、平衡系数的计算应按照具体装置的说明书进行计算；平衡系数的计算应按照具体装置的说明书进行计算；(2)对低压侧容量为对低压侧容量为5
14、0%的变压器的变压器,计算低压侧额定电计算低压侧额定电流时必须取额定容量；流时必须取额定容量；(3)各侧的各侧的Un必须取变压器铭牌上的额定电压。必须取变压器铭牌上的额定电压。变压器差动保护整定变压器差动保护整定 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器差动保护整定变压器差动保护整定 (二二)比率制动差动元件整定比率制动差动元件整定 继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器差动保护整定变压器差动保护整定 (二二)比率制动差动元件整定比率制动差动元件整定(1)启动电流启动电流Iop.min：a.整定原则：应能可靠躲过变压器额定负载时的最整定原则：应能可靠躲过变压器额定负载
15、时的最大不平衡电流。最大不平衡电流主要考虑正常运行大不平衡电流。最大不平衡电流主要考虑正常运行时电流互感器比误差、调压、各侧电流互感器型号时电流互感器比误差、调压、各侧电流互感器型号不一致等产生的不平衡电流。不一致等产生的不平衡电流。继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器差动保护整定变压器差动保护整定 Iop.minKrel（KerUm）Ie 式中：式中：Ie变压器的额定电流二次值；变压器的额定电流二次值；Krel可靠系数，取可靠系数，取1.31.5；Ker电流互感器变比误差，电流互感器变比误差，10P型取型取0.032，5P型和型和TP型取型取0.012 U变压器调压引起的误差
16、，取调压范围中偏变压器调压引起的误差，取调压范围中偏离额定值的最大值（百分值）离额定值的最大值（百分值）m由于电流互感器变比未完全匹配产生的误由于电流互感器变比未完全匹配产生的误差，初设时取差，初设时取0.05。继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器差动保护整定变压器差动保护整定 在工程实用整定计算中可选取在工程实用整定计算中可选取Iop.min=（0.30.5）Ie。一般工程。一般工程宜采用不小于宜采用不小于0.3 Ie的整定值。的整定值。继电保护整定计算 2023年4月25日星期二 变压器差动保护整定变压器差动保护整定 (2)起始制动电流起始制动电流Ires.0：对折线型的比率制动差动元件，拐点电流即开对折线型的比率制动差动元件，拐点电流即开始起制动作用时的电流，一般按照高压侧额定始起制动作用时的电流，一般按照高压侧额定电流的电流的0.81倍考虑。倍考虑。另外，为躲过区外故障切除后的暂态过程对变另外，为躲过区外故障切除后的暂态过程对变压器差动保护的影响，可使保护的制动作用提压器差动保护的影响，可使保护的制动作用提早产生，也可取为早产生，也可取为0.60.8倍的额定电流