变压器保护-ppt课件.ppt
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1、1第第 6 章章 变压器保护变压器保护 2第第 6.1 节节 变压器的故障类型和变压器的故障类型和不正常运行状态不正常运行状态3 电力变压器是电力系统中十分重要的电气设备,广泛应用电力变压器是电力系统中十分重要的电气设备,广泛应用于升高或降低电压。变压器的故障会对供电可靠性和系统的安于升高或降低电压。变压器的故障会对供电可靠性和系统的安全稳定运行带来严重的影响,因此,必须根据变压器容量和重全稳定运行带来严重的影响,因此,必须根据变压器容量和重要程度,装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。要程度,装设性能良好、动作可靠的继电保护装置。 变压器的故障可分为:油箱内故障、油箱外故障。变压器的故障可分
2、为:油箱内故障、油箱外故障。 油箱内故障包括:油箱内故障包括:绕组的相间短路、接地短路、匝间短路绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等。这些故障将产生电弧,不仅会烧坏绕组、以及铁心的烧损等。这些故障将产生电弧,不仅会烧坏绕组、铁心绝缘,还会产生大量的气体,有可能引入爆炸。铁心绝缘,还会产生大量的气体,有可能引入爆炸。 油箱外故障包括:油箱外故障包括:套管和引出线的相间短路、接地短路。套管和引出线的相间短路、接地短路。 变压器的不正常运行有:变压器的不正常运行有:变压器外部短路引起的过电流,变压器外部短路引起的过电流,长期过负荷,风扇故障或漏油等引起的冷却能力下降等。这些长期过负荷,
3、风扇故障或漏油等引起的冷却能力下降等。这些不正常运行将会使绕组和铁心过热。不正常运行将会使绕组和铁心过热。 此外,还会出现过电压、过励磁等。此外,还会出现过电压、过励磁等。4 变压器的保护配置变压器的保护配置(1 1)瓦斯保护)瓦斯保护(非电量保护)(非电量保护) 轻瓦斯轻瓦斯(信号)和(信号)和重瓦斯重瓦斯(跳闸)针对油箱内的各种(跳闸)针对油箱内的各种故障及油面降低。故障及油面降低。 优点:油箱内部所有故障,有较高灵敏性。优点:油箱内部所有故障,有较高灵敏性。 缺点:缺点:1 1)动作时间较长;)动作时间较长; 2 2)不能反应油箱外部的故障。)不能反应油箱外部的故障。(2 2)纵差保护或
4、各种电流保护)纵差保护或各种电流保护 特点:瞬时动作切除故障特点:瞬时动作切除故障主主保保护护 本章主要讨论电气量的保护。本章主要讨论电气量的保护。 应当说明,电量保护与非电量保护相辅相成,共同构成变应当说明,电量保护与非电量保护相辅相成,共同构成变压器保护的完整方案。压器保护的完整方案。5第第 6.2 节节 变压器的差动保护变压器的差动保护66.2.1 变压器差保护的基本原理变压器差保护的基本原理 基本原理仍然是:基尔霍夫电流定律。但在两端电流之间基本原理仍然是:基尔霍夫电流定律。但在两端电流之间存在变压器变比和联结方式的影响。存在变压器变比和联结方式的影响。 1. 基本原理基本原理 对于图
5、示的双绕组变压器,变比为:对于图示的双绕组变压器,变比为:2121WWUUnT 12II 021 IInT为为:高高、低低压压侧侧的的电电流流关关系系 这就是基尔霍夫电流定律在变压器中这就是基尔霍夫电流定律在变压器中的应用方式。的应用方式。02211 IWIW相相当当于于磁磁动动势势平平衡衡:7021 IInT为为:高高、低低压压侧侧的的电电流流关关系系 将将TATA二次电流代入,得:二次电流代入,得: 02211 InInnTATAT02121 IInnnTATAT改改写写为为: 从理论上说,这是一个可应从理论上说,这是一个可应用于任意用于任意TATA变比的公式。变比的公式。回回路路就就会会
6、满满足足:二二次次时时,当当TAnnnTATAT121 021 II 根据此式,可完成导引线的根据此式,可完成导引线的差动保护连接差动保护连接(2(2个个TATA距离很近距离很近) )。KDKD称为差动电流元件称为差动电流元件setIII 21KD动动作作条条件件如如:8 图示就是单相双绕组变压器图示就是单相双绕组变压器的电流差动保护原理的接线图。的电流差动保护原理的接线图。KDKD称为差动电流元件称为差动电流元件 实际系统都是三相变压器或实际系统都是三相变压器或三个单相变压器组成的变压器组,三个单相变压器组成的变压器组,并较多地采用并较多地采用Yd11Yd11的联结方式。的联结方式。 下面分
7、析下面分析Yd11Yd11联结的变压器联结的变压器及其差动保护方式(思路可应用及其差动保护方式(思路可应用于其他联结方式)。于其他联结方式)。setIII 21KD动动作作条条件件如如:9正常时变压器电流相量关系正常时变压器电流相量关系。) )同柱同柱( (同相位同相位与与可知可知流流侧内部绕组电侧内部绕组电引入变压器引入变压器AdadaII,Id22变压器分析的参考方向变压器分析的参考方向dbdadaIII22 :由由联联结结处处的的电电流流关关系系得得联联结结为为超超前前11Yd30oAdaII)(的的正正方方向向为为:保保护护规规定定对对于于低低压压侧侧但但是是daaII, 10 在不计
8、变压器变比的情在不计变压器变比的情况下,按照继电保护规定的况下,按照继电保护规定的正方向,可知:正方向,可知:aI 0 aAII 这就是三相变压器这就是三相变压器Yd11Yd11联结方式的电流相位差异带联结方式的电流相位差异带来的特殊问题。来的特殊问题。11 0 aBAA.dIIII短短路路时时,满满足足:于于是是,正正常常运运行行及及外外部部同同方方向向与与二二次次侧侧aaIITA 变压器的电流相量关系变压器的电流相量关系无法改变,但可以在无法改变,但可以在TATA二次二次回路想办法修正相位的影响。回路想办法修正相位的影响。12 解决的办法是:解决的办法是:TATA二次侧修正相位,二次侧修正
9、相位,设法满足差动保护设法满足差动保护的条件。的条件。 2. 模拟式差动保护的接线方式模拟式差动保护的接线方式 0 aBAA.dIIII,满足:满足:部短路时部短路时正常运行及外正常运行及外接接侧侧接接侧侧二次二次变压器变压器YddYTA 修正相位差异修正相位差异13 相位得到修正后,还需要分析相位得到修正后,还需要分析TATA变比的选择问题,以便在变比的选择问题,以便在正常时满足:正常时满足: 0 aBAA.dIIIIAaabABTAIIUUn 为为:三三相相变变压压器器的的变变比比定定义义ATAaTAInIn 12312BATAaTAIInIn BAaTATAIIInn 123 01 aB
10、ABAaIIIIII,才才能能实实现现:要要求求 于是,变压器变比、两侧于是,变压器变比、两侧TATA变比之间必须满足下列关系:变比之间必须满足下列关系:123TATATnnn 不满足此式,就会出现不平衡电流。不满足此式,就会出现不平衡电流。14 3. 微机差动保护的接线方式微机差动保护的接线方式 对于微机型的变压器差动保对于微机型的变压器差动保护,护,TATA均采用均采用Y形接入,简化了形接入,简化了TATA二次侧的连接。二次侧的连接。 与与“线路差动保护线路差动保护”动作方动作方程类似程类似,在装置内部,得到各电,在装置内部,得到各电流测量值之后,直接由程序完成流测量值之后,直接由程序完成
11、3 3个差动元件的计算:个差动元件的计算: cACcACbCBbCBaBAaBAIIIKIIIIIIKIIIIIIKIII opaBAIIII, 如如:动动值值各各相相动动作作量量也也得得大大于于启启当当然然156.2.2 变压器差动保护的不平衡电流及其对策变压器差动保护的不平衡电流及其对策(影响因素)(影响因素) 引起变压器差动保护不平衡电流的引起变压器差动保护不平衡电流的主要因素主要因素有:有: 1 1)变压器两侧绕组接线方式不同)变压器两侧绕组接线方式不同(已在前面介绍过)(已在前面介绍过); 2 2)变压器、电流互感器的计算变比与实际变比不同;)变压器、电流互感器的计算变比与实际变比不
12、同; 3 3)变压器带负荷调节分接头;)变压器带负荷调节分接头; 4 4)电流互感器传变误差的影响;)电流互感器传变误差的影响; 5 5)变压器励磁电流产生的不平衡电流;)变压器励磁电流产生的不平衡电流; 6 6)变压器励磁涌流,等。)变压器励磁涌流,等。 以双绕组单相变压器为例,分析影响及对策。以双绕组单相变压器为例,分析影响及对策。 通常将变压器的联结方式以通常将变压器的联结方式以“钟点数钟点数”的形式输入到微机的形式输入到微机保护中,可适应于各种联结方式。如保护中,可适应于各种联结方式。如Yd11Yd11联结方式可输入联结方式可输入12/11, 12/11, Yd1Yd1联结方式可输入联
13、结方式可输入12/112/1。16及对策及对策变比差异产生的变比差异产生的TATAunbI.1226 变压器、变压器、TATA都有标准的变比,且规格有限,有时难以满足都有标准的变比,且规格有限,有时难以满足变比关系的要求:变比关系的要求: 123TATATnnn 这就是计算变比与实际变比不一致带来的不平衡电流问题。这就是计算变比与实际变比不一致带来的不平衡电流问题。 对于模拟式差动保护,对策有对于模拟式差动保护,对策有2 2种:种:1 1)抬高定值;)抬高定值;2 2)在)在TATA二次回路采取辅助方法进行补偿(略)。二次回路采取辅助方法进行补偿(略)。 0 aBAunbIIII从从而而在在二
14、二次次侧侧出出现现:如如下下:相相动动作作量量为为例例,重重写写的的影影响响。以以式式进进行行完完全全补补偿偿,消消除除动动作作量量表表达达以以利利用用前前面面已已经经推推导导的的对对于于微微机机差差动动保保护护,可可AIunb 1230TATTAaBAnnnnInII 其其中中,17及对策及对策变压器分接头产生的变压器分接头产生的unbI.2226 电力系统经常利用变压器分接头的位置来调节电压和无功。电力系统经常利用变压器分接头的位置来调节电压和无功。比比相相当当于于改改变变变变压压器器的的变变改改变变分分接接头头的的位位置置时时,TAn 。”的的要要求求,也也会会产产生生了了“破破坏坏行行
15、方方式式进进行行调调整整,从从而而变变比比选选定定后后,无无法法随随运运但但unbTATATInnnTA123 。”的的要要求求,也也会会产产生生了了“破破坏坏行行方方式式进进行行调调整整,从从而而变变比比选选定定后后,无无法法随随运运但但unbTATATInnnTA123 00 aATTTTIInnnn的的对对应应条条件件应应当当是是:为为那那么么,调调压压后后满满足足差差流流,调调压压后后的的变变比比为为:以以单单相相变变压压器器为为例例,设设 aATTaATIInnIIn 将动作量进行变换:将动作量进行变换: ATaATInIIn unbATaATIInIIn对对应应于于计计算算的的动动
16、作作量量18及对策及对策变压器分接头产生的变压器分接头产生的unbI.2226 aATTaATIInnIIn 将动作量进行变换:将动作量进行变换: ATaATInIIn unbATaATIInIIn对对应应于于计计算算的的动动作作量量的的影影响响。中中计计及及常常用用对对策策:在在制制动动系系数数ATInK 理论上,可以设法引入变压器分接头的位置信息,但可靠理论上,可以设法引入变压器分接头的位置信息,但可靠性不高、回路复杂,基本上不采用。性不高、回路复杂,基本上不采用。19 TA TA传变误差的影响主要反映在三方面:传变误差的影响主要反映在三方面: 1 1)稳态误差。变压器两侧电流互感器的型号
17、肯定不同,稳)稳态误差。变压器两侧电流互感器的型号肯定不同,稳态误差应当按照态误差应当按照10%考虑。考虑。 2 2)暂态误差。主要受非周期分量的影响,)暂态误差。主要受非周期分量的影响,及对策及对策传变误差产生的传变误差产生的unbITA.3226)(即即取取同同型型系系数数结结果果,有有:并并应应用用线线路路差差动动分分析析的的计计及及上上述述二二者者的的误误差差,110 stknpunbKIK.I 3 3)TATA饱和的影响。饱和的影响。 对策:利用启动元件与动作量的对策:利用启动元件与动作量的“时间差时间差”识别识别TATA饱和,饱和,提高制动系数、或短时闭锁等。提高制动系数、或短时闭
18、锁等。来反映。来反映。用系数用系数npK 对策:提高制动系数,并采取滤波。对策:提高制动系数,并采取滤波。20 外部短路外部短路 内部短路内部短路 存在时间差存在时间差与与nmiii 几乎同时出现几乎同时出现与与nmiii 或或短短时时闭闭锁锁。动动系系数数、存存在在时时间间差差后后,提提高高制制与与nmiii 对策:对策: 21。简简记记为为,如如折折算算到到变变压压器器的的低低压压侧侧,均均将将电电流流,在在下下面面的的一一般般分分析析中中为为了了使使符符号号清清晰晰、简简化化11IInT 6.2.2.4 励磁涌流产生的不平衡电流及对策励磁涌流产生的不平衡电流及对策021 II部部短短路路
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