变压器保护原理及试验方法(最终版)

第二章变压器继电保护原理及测试技术第一节变压器继电保护的配置一. 在变压器上应装设防止下列各种故障和不正常运行状况的保护：(1)绕组内及其引出端上的多相短路；(2)绕组内的匝间短路；(3)在中性点直接接地系统中的单相接地短路；(4)由外部短路引起的过电流；(5)由过负荷引起的过电流；(6)油面降低。

为此，变压器应配置必要的主保护和后备保护，以下分别予以介绍。

二. 变压器的主保护(一)瓦斯保护瓦斯保护能起到在变压器发生各种伴有产生瓦斯气体的内部故障的保护作用。

在出现轻瓦斯及油面下降时，保护应动作于信号；但在出现大量瓦斯时(重瓦斯)，通常应动作于跳闸。

瓦斯保护装设于以下变压器：①容量为800kVA及以上的变压器；②容量为400kVA及以上的车间变压器。

对于②所述的变压器，如各侧均未装设断路器时，瓦斯保护可仅动作于信号，但应将重瓦斯和轻瓦斯的触点分别装设信号。

(二)差动及电流速断保护差动及电流速断保护是为了保护变压器引出端上及变压器内部的故障，动作后断开变压器的各侧开关。

差动保护装设于以下变压器：①单独运行的容量为10000kVA及以上的变压器；②并列运行的容量为6300kVA及以上的变压器；③容量为6300kVA及以上的厂用工作变压器(为简化接线，对于备用厂用变压器，允许装设电流速断保护)；④电流速断保护灵敏度不符合要求（Ksen＜2)，且过电流保护时限大于0.5s的容量为2000 ～10000kVA的单独运行的变压器。

除上述原则外的变压器上可装设电流速断保护代替差动保护，用作为变压器的主保护。

差动保护中的继电器可选用电磁型、整流型、半导体型的差动继电器(近年来也有选择集成和微机型的)。

按避开励磁涌流的性能的原理，可选用速饱和变流器式(带或不带制动的)、二次谐波制动式、判别波形间断式等原理的差动继电器。

选择的差动继电器应以满足灵敏度和选择性的要求为准。

在构成差动保护时，除了利用变压器的套管内的电流互感器的情况外，应将变压器与母线间的连接线包括在保护范围之内。

变压器保护原理讲解变压器是电力系统中常见的电气设备，其在电能传输和分配过程中扮演着至关重要的角色。

变压器的正常工作对于整个电力系统的稳定运行至关重要，因此变压器保护问题备受关注。

变压器属于重要电力设备，在长期运行中会受到各种外部因素的影响，如短路故障、过载、过压、低压、通风故障等，这些问题都可能对变压器造成损坏，甚至导致爆炸事故。

因此，变压器保护装置的设计和应用显得尤为重要。

变压器保护是为了在变压器受到内部或外部故障时能够及时、准确、可靠地分断故障电路，保护变压器的安全运行。

变压器保护原理主要包括短路保护、过载保护、温度保护等方面。

在变压器运行过程中，短路故障是最常见的故障之一，如果不及时处理，将会给整个电力系统带来不可预料的严重后果。

因此，变压器的短路保护是变压器保护中最为重要的一环。

变压器的短路保护通常采用过电流保护和差动保护相结合的方式。

过电流保护主要是根据变压器的额定电流和额定时间加上保护系数，通过比较电流的大小来判断是否存在短路故障，一旦超过设定值，则及时切除故障电路。

而差动保护则是通过对比两侧电流值的差值来判断是否存在短路故障，当两侧电流差值超过设定值时，则会启动差动保护动作。

除了短路保护外，变压器的过载保护也是至关重要的。

过载保护主要是根据变压器的额定容量和运行时间来判断变压器是否处于过载状态，过载过程会导致变压器绕组温度升高，加速绝缘老化，严重时可能会引发火灾等危险。

因此，必须及时对过载状态进行检测和保护。

常见的过载保护手段包括热继电器、电流互感器等。

此外，变压器的温度保护也是变压器保护中不可或缺的一环。

变压器在运行中会产生大量的热量，一旦超过变压器的绝缘耐热极限，可能引起绝缘老化、软化，使得设备失效。

因此，对变压器的温度进行监测和保护显得尤为重要。

温度保护通常采用温度传感器实时监测变压器绕组的温度，一旦超过设定阈值，则及时报警或切断电路。

总的来说，变压器保护是保证电力系统安全稳定运行的关键环节。

变压器的绝缘电阻测试与保护绝缘电阻是变压器运行中重要的性能指标之一，它反映了变压器绝缘系统的质量和可靠性。

为了确保变压器的安全运行和延长使用寿命，绝缘电阻测试与保护显得尤为重要。

本文将介绍变压器绝缘电阻测试的原理、方法以及常见的保护措施。

一、绝缘电阻测试原理绝缘电阻测试是通过施加一定的电压或电流，测量绝缘材料两点之间的电阻来评估绝缘的质量。

绝缘电阻的测量需要使用万用表或者特定的绝缘电阻测试仪器。

测试仪器会施加一个标准电压或电流，然后通过测量绝缘电阻与仪器所施加电压或电流之间的比例关系来计算绝缘电阻值。

二、绝缘电阻测试方法1. 直流电阻测试法直流电阻测试法是最常用的绝缘电阻测试方法之一。

该方法通过施加直流电压，通过测量绝缘材料两点之间的电流来计算绝缘电阻值。

测试时需要注意选择合适的测试电压和测量电流，以避免对绝缘材料造成损害。

2. 交流电阻测试法交流电阻测试法是另一种常用的绝缘电阻测试方法。

该方法通过施加交流电压，通过测量绝缘材料两点之间的交流电流来计算绝缘电阻值。

交流电阻测试法可以更好地模拟变压器实际运行时的工作状态，对于某些绝缘材料的测试效果更好。

三、绝缘电阻保护措施1. 绝缘材料选择合适的绝缘材料是确保变压器绝缘电阻正常的关键。

在选择绝缘材料时，需要考虑其耐热性、耐湿性、抗电弧能力等性能指标。

常用的绝缘材料包括绝缘纸、绝缘漆布、绝缘胶带等。

2. 绝缘系统检测定期对变压器的绝缘系统进行检测是保护绝缘电阻的重要手段。

可以通过定期进行绝缘电阻测试、局部放电测试、介质损耗测试等方法来评估绝缘系统的质量。

及早发现问题并及时处理，可有效避免因绝缘系统损坏而导致的变压器故障。

3. 绝缘液维护对于油浸变压器而言，绝缘液的维护也是保护绝缘电阻的重要环节。

及时检测绝缘油的介电强度、酸值、含水量等指标，确保绝缘油的质量符合要求。

同时，定期进行油样分析，及时更换老化的绝缘油，可以有效延长变压器的使用寿命。

四、结论绝缘电阻测试与保护是保证变压器安全运行的重要措施。

讲稿课题：变压器保护原理及校验讲课人：彭海深日期：2009.02.03变压器保护原理及其校验[摘要]本文主要介绍数字式变压器保护装置的差动保护和后备保护原理，以及其校验方法。

[关键词]差动保护比例制动谐波制动后备保护复合电压闭锁过流保护零序过流（过压）保护（一）变压器保护原理一.前言随着社会发展，科学技术的进步，电子技术的成熟，电网的大规模改造，变压器作用越来越大，应用也越来越广泛，这就要求我们能够熟练掌握变压器保护原理及校验。

1.变压器保护概述变压器是变电站非常重要的设备，应当配置完备的各种保护。

220KV及以上的微机型变压器保护往往采用双重化配置，构成双主双后的保护，110KV及以下的变压器保护则更多的采用单套进行配置。

1.1变压器一次接线决定二次接线①两圈变压器接线方式：对于两圈变压器一次接线往往常见的有Y△，YY。

如下图所示。

②三圈变压器接线方式：对于三圈变压器一次接线往往常见的有YY△。

如下图所示。

1.2变压器保护故障类型变压器的故障类型按故障位置可分为①油箱内的故障：绕组的相间短路和匝间短路。

②油箱外的故障：外部相间短路引起的过电流；中性点直接接地或经小电阻接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。

③变压器的异常运行方式：变压器油温、绕组温度过高；油位降低；过负荷；过励磁及油箱压力过高和冷却系统故障。

1.3变压器保护类型及配置针对1.2所述的各类故障均需配置相应的保护。

变压器保护的类型按照主保护、后备保护及异常运行保护可分为：①短路故障的主保护：主要有纵差保护、重瓦斯保护、有载重瓦斯保护。

②短路故障的后备保护：主要有复合电压闭锁（方向）过流保护；零序过电流或零序方向过电流保护；负序过电流或负序方向过电流保护等。

③异常运行保护:主要有过负荷保护、过励磁保护、压力释放保护、变压器中性点间隙保护、轻瓦斯保护、温度、油位保护及冷却器全停保护等。

现在的微机保护均提供了各种保护软件模块可根据变压器类型进行配置，下面是典型的三圈220kV变压器保护配置：自耦变压器主保护可采用零序差动保护。

变压器保护原理及技术分析变压器是电力系统中一个重要的电气设备，它将输电线路上高电压的电能转换为用户需要的低电压，起着电能传输和电能转换的作用。

变压器的保护是确保变压器安全运行的重要措施，保护原理及技术分析如下。

变压器的保护原理是在变压器的正常运行范围内，当发生故障或异常时，及时采取措施，使故障得到限制，避免故障扩大，同时保护设备和系统的稳定运行。

1.过载保护：变压器在长期工作中，可能会由于电流超载而造成温度升高，进而引发短路和绕组烧坏等故障。

为了保护变压器不发生过载故障，通常采用过载保护装置。

过载保护装置可以根据变压器的负载电流实时监测和判断是否超过额定电流标准，一旦超过则对变压器进行保护动作。

2.短路保护：变压器短路故障是变压器中最常见的故障之一，它往往会造成变压器严重损坏。

短路保护的主要目的是快速地切除短路故障，并保护变压器不受到损害。

短路保护装置一般采用差动保护，即通过对变压器的输入和输出电流进行差动计算，当计算值超过设定阈值时，短路保护装置进行保护动作。

3.过压保护：当系统发生过电压时，变压器会受到电压冲击，绝缘可能会受到破坏。

因此，过压保护装置是变压器保护中不可缺少的一环。

过压保护装置可以监测和检测系统电压是否超过额定值，一旦超过，则迅速切断变压器的电源，保护变压器免受到过电压的损害。

4.欠压保护：欠压保护主要是为了保护变压器，在电网电压过程中发生欠压情况，不致导致变压器正常电力传输和电能转换。

欠压保护装置一般设置在变压器的低压侧，当欠压发生时，保护装置会迅速切断变压器的电源，防止欠压引起的变压器故障。

5.温度保护：变压器在运行过程中，过高的温度会导致绝缘老化和设备损坏，因此需要进行温度保护。

温度保护装置通常采用温度传感器实时监测变压器的温度，一旦温度超过设定阈值，保护装置会对变压器进行保护动作，如切断电源或发出警报信号。

6.油压保护：变压器油压保护主要是防止变压器油泄漏或油泄放大，导致变压器损坏。

变压器保护原理差动保护：差动保护的动作量为差动电流，差动电流为变压器各侧电流相量和，变压器区内故障时，差动电流为流入故障点的电流，当差动电流大于保护的动作电流时，差动保护动作。

在变压器正常运行和外部故障时，变压器各侧流入和流出的一次电流之和为零，保护不会动作。

但变压器差动保护在实际正常运行和外部短路时，由于变压器各侧电流幅值和相位不同，以及励磁电流的存在，使得差动回路中稳态、暂态不平衡电流显著增加，从而造成影响差动保护动作行为的特殊问题。

2I 1I瓦斯保护变压器内部故障，包括轻微的匝间短路等，可能故障电流比较小，反应电气量的保护灵敏度不满足要求。

电力变压器通常利用变压器油作为绝缘和冷却介质。

当变压器油箱内故障时，在故障电流和故障点电弧的作用下，绝缘油和其它绝缘材料会因受热而分解，产生大量气体，气体的多少与流速，与故障严重程度有关，利用气体动作的保护装置为瓦斯保护。

瓦斯继电器安装在变压器本体油箱与油枕之间的连接管道中。

瓦斯保护包括二种保护，一个是反应变压器内部不正常情况或轻微故障时气体容积大小的轻瓦斯保护，动作于信号，另一个是反应变压器严重故障时油流速度的重瓦斯保护，动作于跳开故障变压器。

瓦斯保护能反应绕组轻微匝间短路、铁芯局部烧损、绕组内部断线、绝缘逐渐劣化、油面下降等故障，但对变压器外部套管及引线故障不能反应，对绝缘突发性击穿的反应不如差动保护快，因此瓦斯保护作为变压器的主保护之一，与纵差动保护相互配合，相互补充，共同构成快速灵敏的变压器保护主保护。

复合电压过电流：复合电压过电流保护是由一个负序电压继电器和一个接在相同电压上的低电压继电器共同组成的电压复合元件，两个继电器只要有一个动作，同时过电流继电器也动作，整套装置即能启动。

该保护较低电压闭锁过电流保护有下列优点：（1）在后备保护范围内发生不对称短路时，有较高的灵敏度。

（2）在变压器发生不对称短路时，电压启动元件的灵敏度与变压器的接线方式无关。

变压器保护原理变压器是电力系统中常用的电力设备，用于改变交流电压的大小。

由于其在电力系统中的重要性，为了确保其正常运行和安全运行，需要采取一系列的保护措施。

变压器保护原理是指通过各种保护装置对变压器进行监测和控制，以防止变压器发生故障，并及时采取措施进行保护。

变压器故障类型在了解变压器保护原理之前，首先需要了解可能导致变压器故障的类型。

主要有以下几种：1.短路故障：短路故障是指两个或多个绕组之间发生直接短路或接地短路。

短路会导致大电流通过绕组，产生较大的热量，对绝缘材料造成损坏。

2.过载故障：过载故障是指长时间运行在额定负荷以上，使得绕组温度升高超过允许范围。

长期过载会导致绝缘老化和损坏。

3.绝缘击穿故障：绝缘击穿故障是指绝缘材料无法承受电压，导致电压突然降低或消失。

击穿可能是由于绝缘材料损坏、油污、湿度等原因引起的。

4.漏油故障：漏油故障是指变压器绝缘油泄漏，造成绝缘性能下降和绕组短路。

变压器保护装置为了保护变压器免受上述故障的影响，需要安装一系列的保护装置。

常用的变压器保护装置包括：1.压力继电器：用于检测变压器油箱内部的气体压力，当气体压力超过设定值时，会触发报警或断开电源，以防止进一步的故障发生。

2.温度继电器：用于监测变压器的温度，当温度超过额定值时，会触发报警或断开电源。

温度继电器通常采用热敏电阻或热敏电偶作为传感元件。

3.油位继电器：用于检测变压器油箱内的油位，当油位过低或过高时，会触发报警或断开电源，以防止变压器因油位异常而引起的故障。

4.漏油继电器：用于检测变压器绝缘油的泄漏情况，当泄漏超过设定值时，会触发报警或断开电源。

5.电流保护装置：用于检测变压器的电流，当电流超过额定值时，会触发报警或断开电源。

常见的电流保护装置包括过流保护、差动保护和零序保护等。

6.差动保护：差动保护是一种常用的变压器保护方式。

它通过比较变压器输入和输出侧的电流，检测是否存在绕组短路故障。

差动保护通常由主继电器、备用继电器和互感器组成。

变压器保护原理和试验方法一、变压器保护原理变压器是电力系统中重要的电力设备，其正常运行对电力系统的稳定性和安全性具有重要影响。

为了保证变压器的安全运行，需要对其进行保护。

变压器保护的原理是根据变压器内部故障的类型和特点，通过对其电气参数的监测和计算，以及对跳闸保护装置的触发和动作，实现对变压器故障的精确定位和快速切除电源，从而保护变压器免受损坏。

常见的变压器保护原理包括过流保护、差动保护、接地保护和过温保护。

1.过流保护：变压器内部出现短路故障时，会引起过电流，过流保护能够监测电流，一旦电流超过设定值，即可触发跳闸保护装置，切断变压器电源。

2.差动保护：变压器差动保护通过比较变压器的输入和输出电流，计算差值，并与设定值进行比较。

如果差值超过设定值，说明有故障发生，即可触发跳闸保护装置，切断变压器电源。

3.接地保护：变压器接地保护用于监测变压器的接地电流，一旦接地电流超过设定值，说明有设备或线路发生接地故障，即可触发跳闸保护装置，切断变压器电源。

4.过温保护：变压器内部由于负载过重或环境温度上升等因素，会导致过热现象。

过温保护通过温度传感器监测变压器的温度，一旦温度超过设定值，即可触发跳闸保护装置，切断变压器电源。

以上是变压器常见的保护原理，可以根据具体情况选择相应的保护方式。

二、变压器保护试验方法为了验证变压器保护装置的可靠性和准确性，需要进行相应的保护试验。

保护试验的目的是模拟实际故障情况，检测保护装置的动作和动作时间，以确保保护装置在电力系统故障发生时的可靠性。

常见的变压器保护试验方法包括：1.过流保护试验：通过在变压器的高、低侧加入外部电阻或使用特殊的电源，增大变压器的负荷电流，触发过流保护装置的动作，测试保护装置的动作时间和准确性。

2.差动保护试验：通过在变压器的输入和输出侧加入外部电阻，模拟变压器的输入和输出电流，并调节电流大小，计算差值，触发差动保护装置的动作，检测保护装置的动作时间和准确性。

RCS-978系列变压器保护测试一、RCS-978型超高压线路成套保护RCS-978配置：主保护：稳态比率差动，工频变化量比率差动，零序比率差动，谐波制动，后备保护：复合电压闭锁（启动）方向过流零序方向过流保护间隙零序过流过压保护零序过压稳态比率差动一、保护原理基尔霍夫电流定律，流入=流出（1）差动元件的动作特性在国内生产的微机型变压器差动保护中，差动元件的动作特性较多采用具有二段折线的动作特性曲线，如下图：在上图中，I op.min 为差动元件起始动作电流幅值，也称为最小动作电流；I res.min 为最小制动电流，又称为拐点电流；K=tan α为制动特性斜率，也称为比率制动系数。

微机变压器差动保护的差动元件采用分相差动，其动作具有比率制动特性。

动作特性为：拐点前（含拐点）： .min .min ()op op res res I I I I ≥≤拐点后： .min .min .min () ()op op res res res res I I K I I I I ≥+->式中 I op ——差动电流的幅值I res ——制动电流的幅值也有某些变压器差动保护采用三折线的制动曲线。

（2）动作方程和制动方程：差动电流Iop 和制动电流Ires 的获取差动电流（即动作电流）：取各侧差动电流互感器（TA ）二次电流相量和的绝对值。

以双绕组变压器为例，op h lI I I =+ 在微机保护中，变压器制动电流的取得方法比较灵活。

国内微机保护有以下几种取得方式：① /2res h lI I I =- ② ()/2res h lI I I =+ ③ max{,}res h lI I I = ④ ()/2res op h lI I I I =-- ⑤ res lI I =二、测试要点：标么值的概念另：注意，978可以自动辅助计算当前的差流，但其同时显示的“制流X 相”并不是当前X 相的制动电流，而是当前X 相制动电流下的动作电流边界！！！三、试验举例：保护定值：动作门槛：0.3差动速断电流：4I 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.935；II 侧（Y 接线）二次侧额定电流：3.765；III 侧（D 接线）二次侧额定电流：3.955由于该保护的补偿系数由标么值的方式计算，则每一侧的补偿系数是该侧二次侧额定电流的倒数。

我们知道，变压器、发电机的电气主保护为纵向电流差动保护，该保护原理成熟，动作成功率高，从常规的继电器保护到晶体管保护再到现在的微机保护，保护原理都没有多大改变，只是实现此保护的硬件平台随着电子技术的发展在不断升级，使我们的日常操作维护更方便、更容易。

传统继电器差动保护是通过差动CT的接线方式与变比大小不同来进行角度校正及电流补偿的，而微机保护一般接入保护装置的CT全为星型接法，然后通过软件移相进行角差校正，通过平衡系数来进行电流大小补偿，从而实现在正常运行时差流为零，而变压器内部故障时，差流很大，保护动作。

由于变压器正常运行和故障时至少有6个电流（高、低压侧），而我们所用的微机保护测试仪一般只能产生3个电流，因此要模拟主变实际故障时的电流情况来进行差动试验，就要求我们对微机差动保护原理理解清楚，然后正确接线，方可做出试验结果，从而验证保护动作的正确性。

下面我们以国电南京自动化设备总厂电网公司的ND300系列的发变组差动保护为例来具体说明试验方法，其他厂家的应该大同小异。

这里我们选择ND300系列数字式变压器保护装置中的NDT302型号作为试验对象。

该型号的差动保护定值（已设定）见表1:表1NDT302变压器保护装置保护定值单下面我们先来分析一下微机差动保护的算法原理（三相变压器）。

这里以Y/△-11主变接线为例，传统继电器差动保护是通过把主变高压侧的二次CT接成△，把低压侧的二次CT接成Y型，来平衡主变高压侧与低压侧的30度相位差的，然后再通过二次CT变比的不同来平衡电流大小的，接线时要求接入差动继电器的电流要相差180度，即是逆极性接入。

具体接线见图1：图1而微机保护要求接入保护装置的各侧CT均为Y型接线，显而易见移相是通过软件来完成的，下面来分析一下微机软件移相原理。

ND300系列变压器差动保护软件移相均是移Y型侧，对于∆侧电流的接线，TA二次电流相位不调整。

电流平衡以移相后的Y型侧电流为基准，△侧电流乘以平衡系数来平衡电流大小。

1.1 变压器比率制动式差动保护比率制动式差动保护是变压器的主保护，能反映变压器内部相间短路故障、高压侧单相接地短路及匝间层间短路故障。

变压器保护装置最多可实现四侧差动，动作特性图如图6-1-1所示：I 制制制制制 r es)r es.0op.制制制制制 o p )I图6-1-1 比率差动保护动作特性图1.1.1 比率差动原理1.1.1.1 差动动作方程如下0.op op I I >当 0.r e s r e s I I < ;()0.res res 0.op op S I -I I I +> 当 0.res res I I > (6-1-1)op I 为差动电流，0.op I 为差动最小动作电流整定值，res I 为制动电流，0.res I 为最小制动电流整定值，S 为比率制动系数整定值，各侧电流的方向都以指向变压器为正方向。

1.1.1.1.1 对于两侧差动：op I = |21I I+| (6-1-2) res I = |21I I-| / 2(6-1-3)1.1.1.1.2 对于三侧及以上数侧的差动：op I = | 1I+2I +…+ k I | (6-1-4) res I = max{ |1I|，|2I |，…，|k I | }(6-1-5)式中：4K 3<<，1I，2I ，…k I 分别为变压器各侧电流互感器二次侧的电流。

1.1.1.1.3 对于无电源低压侧带分支的两圈变差动：op I = |321I I I++| (6-1-6) res I = |321I I I--| / 2(6-1-7)式中：1I、2I 、3I 分别为变压器高压侧、低压侧A 分支和低压侧B 分支电流互感器二次侧的电流。

1.1.2 励磁涌流判别保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据。

判别方程如下：1.op 22.op K I I ⨯>(6-1-8)式中：2.op I 为A ，B ，C 三相差动电流中最大二次谐波电流，2K 为二次谐波制动系数，1.op I 为三相差动电流中最大基波电流。