电力变压器保护

电力变压器保护第一节.变压器保护装置的配置原则接技术规程的规定，电力变压器保护装置的配置原则一般为：1）针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬间动作与信号，重瓦斯瞬间动作于断开各侧断路器。

2）应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间的纵联差动保护或电流速断作为主保护，瞬间动作与断开各侧断路器。

3）对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的不同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护，复合电压启动的过电流保护，负序电流和单相式低电压启动的过电流保护或阻抗保护作为后备保护，带时限动作于跳闸。

4）对110kv及以上中性点直接接地的电力网，应根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护和零序电压保护，带时限动作于跳闸。

5）为防御长时间变压器的过负荷对设备的损坏，应根据可能的过负荷情况装设过负荷保护，带时限动作于信号。

6）对变压器温度升高和冷却系统的故障，应按变压器标准的规定，装设动作于跳闸的装置，（如：油温高，压力释放，冷却器故障）。

第二节．变压器纵联差动保护的整定（1）差动保护的装设范围：对 6.3MVA及以上厂用工作变压器和并列运行的变压器，以及10MVA以上厂用备用变压器和单独运行的变压器，以及2MVA及以上用电流速断保护不符合要求的变压器应装设纵联差动保护。

对高压侧电压为220KV及以上变压器，可装设双重差动保护。

（2）纵联差动保护应符合下列要求：1．应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。

2.应在变压器过励磁时不误动。

3.差动保护范围应包括变压器套管及其引出线。

（3)变压器差动保护不平衡电流的产生稳定情况下的不平衡电流：○1由于变压器各侧电流互感器型号不同，即各侧电流互感器的饱和特性和励磁电流不同而引起的白平衡电流。

○2由于实际的电流互感器变比和计算变比不同要引起的白平衡电流。

○3由于改变变压器调压分接头引起的白平衡电流。

暂态情况下的白平衡电流：○1短路电流的非周期分量主要为电流互感器的励磁涌流，使其铁芯饱和，误差增大而引起白平衡电流。

○2变压器空载合闸或在系统故障切除后电压恢复时，将产生很大的励磁涌流。

由于涌流具有很大的数值和非周期分量，故对变压器差动保护有很大的影响。

以在变压器整定计算中应充分考虑上影响。

（4）纵联差动保护的整定：○1变压器参数计算：确定被保护变压器各侧归算至统一容量的一次额度电流，选择保护用的电流互感器变比，接线方式，计算差动臂中的二次电流，平衡系数。

目前，对微机保护，电流互感器二次接线均接成Y型，这种接法的优点是:接线简单，减少现场CT 接错的可能。

○2短路电流计算：一般需做两种运行方式下的短路计算：一种是在系统最大运行方式下变压器外部短路时，计算通过变压器纵联差动保护的最大穿越性短路电流（通常是三相短路电流），其目的是微机计算差动保护的最大不平衡电流和最大制动电流。

另一种是系统最小运行方式下，计算纵差保护区内最小短路电流（两相或单相短路电流），其目的是为了计算差动保护的最小灵敏系数。

○3最小动作电流的整定最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流，即I dz=K k×﹙K TX×⊿f i＋⊿U＋⊿f)I e○4起始制动电流的整定：I DZ=（0.8~0.9）I e○5比率制动系数：K Z=K K×﹙K TX×⊿f＋⊿U＋⊿f）为保证变压器在发生区内故障时可靠动作，在发生区外故障时可靠不动，这就需要差动保护是制动电流应大于外部短路时流过差动回路的不平衡电流。

通过适当地选择制动系数K Z以保证外部故障时可靠动作。

5：纵差保护的其他辅助整定计算○1差电流速断差电流速断是纵差保护中的一个辅助保护，为防止在较高的短路电流水平时，由于电流互感器饱和时高次谐波增加，产生极大的制动力矩而使差动元件拒动，因此，设置差动速断元件，差电流速断的整定值应按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定。

I dz=K K×I eK K的取值视变压器容量和系统电抗大小而定。

○2二次谐波制动比的整定：变压器励磁涌流最明显的特点二次谐波分量为最大，根据这个特点在变压器空投时，为防止变压器差动保护误动，利用该保护可靠制动。

整定值可用差电流中的二次谐波分量与基波分量的比值表示，可整定为15%~20%第三节差动保护计算实例一．计算原因：主变增容二．计算日期：2008年9月12日三．计算人;于秀兰四．一次接线及保护配置图：间附图一五．正序阻抗接线图：见附图二六．主变参数2#主变型号：SSZ10-50000/110额定电压：115±8×1.25%/38.5±2×2.5%/10.5KV额度电流：251.02/749.8/2749.3A主变接线：YN yn0 d11阻抗电压：UK1-2=10.2% UK1-3=17.87% UK2-3=6.46% 额定容量:50000/50000/50000阻抗计算：UKⅠ%=(10.2＋17.87－6.46)%/2=10.805%UKⅡ%=(10.2＋6.46－17.87)%/2=﹣0.605%UKⅢ%=(17.87＋6.461－10.2)%/2=7.065%归算至115KV之欧姆值X1=10.805×132.25/50=28.58ΩX2=﹣0.605×132.25/50=﹣1.6ΩX3=7.065×132.25/50=18.69Ω电源一主供电源系统阻抗：Z1大大=20.5862；Z1小小=25.3035；电源二主供电源系统阻抗:Z1大大=19.3477；Z1小小=24.5715；电源一导线型号LGJ-240线路全长74.91KM,水平排列，线间距离为4.00M,如附图所示。

1.电源一至A变‘T’接点线路长度0.0656KM，Z1=O.2645, Z0=0.8295,’T’接点至A变线路(LGJ-150/2.843KM)Z1=1.2748, Z0=3.88462.电源一至B变‘T’接点线路长度38.24KM,Z1=15.7045 Z0=47.7015, ‘T’接点至B变线路长度1.102KM Z1=0.4526 Z0=1.37463.B变至电源二线路长度36.67KM, Z1=15.0598Z0=45.7429;4.全线正序阻抗，Z1Σ=15.7045+8.0247+7.0351=30.76435.全线零序阻抗，Z0Σ=47.7015+24.3746+21.3683=93.444 1120导线型号LGJ-240,线路全长37.078KM其中垂直排列段线路长度3.413KM；水平排列段线路长度33.665KM;’T’接点至B变线路长度1.2KM;水平排列段线间距离为4M; ‘T’接点至A变线路长度2.843KM,垂直排列；如附图所示。

1.电源一至B变‘T’接点线路长度0.065KMZ1=0.2645 Z0=0.8295‘T’接点至B变线路长度2.843KMZ1=1.2748 Z0=3.88462.电源一至B变‘T’接点线路长度37.078KMZ1=15.2015 Z0=46.3101;‘T’接点至B变线路长度1.2KMZ1=0.4928 Z0=1.49693.全线正序阻抗，Z1Σ=1.3759+13,8256+0.49828=15.69434.全线零序阻抗，Z0Σ=4.3157+41.9944+1。

4969=47.807说明：垂直排列段（3.41KM）互感：3.1666，综合阻抗1.9922，自感阻抗4.3157；七．定值计算：一).差动保护（RCS-9671）1.数据表（考虑到10KV负荷现阶段小于15000A，故10KVCT 变比暂不更换，待更换开关时改变）2.差动电流启动值：按躲开额定容量下差回路的最大不平衡电流整定（整定范围0.3~1.5Ｉe）ＩDZ=1.3×(1×0.1+8×1.25%＋2×2.5%＋0.05＋0.05)×Ｉe =0.455Ｉe 取0.46Ｉe3.变压器各侧的电流平衡系数调整由软件实现：4.差动速断值；（整定范围3~14Ｉe）按5倍额定电流整定取Ｉdz=5Ｉe5.二次谐波制动系数；（整定范围0.1~0.35可调）取0.156.CT断线报警门槛值:(整定范围0.05~0.2Ｉe)负荷电流的10%，制动系数比差动门槛大一点。

Ｉdz0=0.1×4.184=0.418A7.比率差动制动系数：（整定范围0.3~0.75可调）取0.58.控制字：控制字置‘1’表示相应功能投入，控制字置‘0’表示相应功能退出。

第四节变压器后备保护整定单侧电源变压器的后备保护装设于电源侧，作为差动保护，瓦斯保护的后备或相邻元件的后备。

对于多侧电源的变压器后备保护应装设与变压器各侧。

主要作为各侧母线和线路的后备保护，要求只动作于本侧的断路器。

1：过电流保护：适用于容量不大的单侧电源变压器，主要用于降压变器压，作为防御外部相间短路引起的变压器过电流和变压器内部相间短路的后备保护。

为了保证选择性，过电流保护的动作电流应能躲过可能流过变压器的最大负荷电流整定。

即：Ｉdz=K K×Ｉfhmax/K f2.复合电压过电流保护；是在过电流保护的基础上，加入由一个负序电压继电器和一个接在相间电压上的低电压继电器组成的复合电压启动元件构成的。

只有在电源测量元件及电压启动元件均动作时，保护装置才能动作跳闸。

以用于升压变压器，系统联络变压器和过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器。

动作电流计的整定：应能躲过可能流过变压器的最大负荷电流。

Ｉdz=K K×Ｉfhmax/K f负序电压启动值：按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定。

U=（0.04~0.08）U N/n v低电压动作电压值：按躲过正常运行时可能出现的最低电压整定。

U=U min/K K K r U min=(0.6~0.7)U N第五节变压器后备保护计算实例某站#2变压器高压侧后备保护（RCS-9681）整定整定时间：2008年9月12日10时23分PT变比为:110000.0/100.0CT变比为：300.0/5.0一.110KV复合电压闭锁过电流保护1.躲最大负荷电流Ｉdz≥K k×Ｉe/K f=1.30×251.02/0.85=383.9A2．与中压侧后备保护时间元件配合T1=T’＋⊿t=1.7＋0.30=2.0s(跳1102，3502，102开关) 3.按中压侧母线故障有灵敏度整定电源一供小方式：某站的两台主变35KV并列，2#变压器的中压侧发生两相相间短路Ｉdz≤Ｉd.min/K1m= 5750025.305＋(28.5792－1.6)//(28.5792－1.6)=1482.22#变压器分流=1482.2×0.5=741.1Ｉdz=741.1/1.3=570.095.按低压侧母线故障有灵敏度系数整定（1）电源一供小方式；某站的两台主变35KV并列，2#变压器的低压侧发生两相相间短路Ｉdz≤Ｉd.min/K1m= 5750025.3035+28.5792//(28.5792-1.6-1.6)+18.6869=1001.172#变压器分流=1001.17×(28.5792－1.6－1.6)28.5792＋(28.5792－1.6－1.6)=470.9Ｉdz=470.9/1.3=362.23(2)电源二供小方式；某站的两台主变35KV并列，2#主变低压侧发生两相相间短路Ｉdz≤Ｉd.min/K1m= 5750024.5715+28.5792//(28.5792-1.6-1.6)+18.6869=1014.12#主变分流=1014.1×（28.5792-1.6-1.6）=476.6 28.5792+（28.5792-1.6-1.6）Ｉdz=476.1/1.3=366.64(3).电源一供小方式：某站的单台主变运行，2#变压器的低压侧发生两相相间短路Ｉdz≤Ｉd.min/K1m= 5750025.3035+28.5792+18.6869=792.34Ｉdz=792.34/1.3=609.55.与低压侧后备保护电流元件配合(低压侧电流元件按CT变比2000/5整定)Ｉdz≥K k×Ｉdz’=K K×Ｉdz’×U e’/U e=1.15×3000×10.50/115.00=315A6.与中压侧后备保护电流元件配合Ｉdz≥K k×Ｉdz’=K K×Ｉdz’×U e’/U e=1.15×1147.1×37/115.00=424.47.低电压元件按系统最低运行残压整定U dz≤U e×K k(0.6~0.7)=100×0.6=60V8.负序电压元件躲系统正常运行的最大不平衡电压整定U dz≥U e×K k(0.04~0.08)=100×0.08=8V综上：某站1#变压器高压侧保护整定结果：电流定值取424.4(二次值；7.07)，电压定值取（二次值：60V, 8V线电压），时间定值为2.0000（跳1102，3502，102开关）二．零序过流保护本保护仅在由1#主变低压侧向2#主变充电时，合上2#主变中性点刀闸，投入此保护，保护动作后跳开102开关，正常运行时退出本保护。