变压器保护原理教材课件.ppt
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- 变压器 保护 原理 教材 课件
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1、变压器保护原理主讲:刘娟 变压器的故障和保护配置 变压器是一种静止电器,它把一种电压、变压器是一种静止电器,它把一种电压、电流的交流电能转换成同频率的另一种电电流的交流电能转换成同频率的另一种电压、电流的交流电能。压、电流的交流电能。绕组的相间短路绕组的相间短路绕线的匝间短路绕线的匝间短路绕组引线与外壳发生绕组引线与外壳发生单相接地短路单相接地短路铁芯烧损铁芯烧损引出线间的各相间短路故障引出线间的各相间短路故障引出线单相接地故障引出线单相接地故障过电流;过电流;过负荷;过负荷;油面降低;油面降低;过励磁过励磁其它其它绕组的相间短路绕组的相间短路绕线的匝间短路绕线的匝间短路绕组引线与外壳发生绕组
2、引线与外壳发生单相接地短路单相接地短路铁芯烧损铁芯烧损瓦斯保护瓦斯保护差动保护差动保护引出线间的各相间短路故障引出线间的各相间短路故障引出线单相接地故障引出线单相接地故障差动保护差动保护过电流;过电流;过负荷;过负荷;油面降低;油面降低;过励磁过励磁其它其它(二)变压器保护的配置(二)变压器保护的配置瓦斯保护瓦斯保护容量在容量在0.8MVA及以上的油浸式变压及以上的油浸式变压器和户内器和户内0.4MVA及以上的变压器应及以上的变压器应装设瓦斯保护装设瓦斯保护反映反映变压器变压器内部故障和漏油造内部故障和漏油造成的油面降低,同时还反应开成的油面降低,同时还反应开焊故障焊故障纵差保护纵差保护或或电
3、电流速断保护流速断保护10MVA及以上容量、及以上容量、6.3MVA及以上及以上并联运行的并联运行的变压器变压器或工业企业的重要或工业企业的重要变压器变压器装设差动保护装设差动保护用来反映变压器绕组的相间短用来反映变压器绕组的相间短路、绕组的匝间、中性点接地路、绕组的匝间、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线侧绕组的接地故障以及引出线故障故障反应相间短路反应相间短路故障的后备保故障的后备保护护根据变压器的容量和在系统中的作用,根据变压器的容量和在系统中的作用,可分别采用过电流、复合电压起动的可分别采用过电流、复合电压起动的过电流(方向)保护、阻抗保护过电流(方向)保护、阻抗保护用作变压器外部相
4、间故障和作用作变压器外部相间故障和作为变压器内部绕组、引出线相为变压器内部绕组、引出线相间短路的后备保护间短路的后备保护反应接地故障反应接地故障的后备保护的后备保护中性点直接接地:用中性点直接接地:用零序(方向)保零序(方向)保护护作为变压器外部接地故障和中性点作为变压器外部接地故障和中性点直接接地侧绕组、引出线接地故障的直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护后备保护中性点不接地:可用零序电压中性点不接地:可用零序电压保护、中性点的间隙零序电流保护、中性点的间隙零序电流保护作为变压器接地故障的后保护作为变压器接地故障的后备保护备保护过负荷过负荷用来反映容量在用来反映容量在0.4MVA及以上变
5、压及以上变压器的对称过负荷。器的对称过负荷。过负荷保护只需要用一相电流过负荷保护只需要用一相电流延时作用于信号延时作用于信号过励磁保护过励磁保护在超高压变压器上才装设过励磁保护在超高压变压器上才装设过励磁保护过励磁保护具有反时限特性以过励磁保护具有反时限特性以充分发挥变压器的过励磁能力充分发挥变压器的过励磁能力非电量非电量 变压器本体和有载调压部分的油温保护;压力释放保护,启动风冷变压器本体和有载调压部分的油温保护;压力释放保护,启动风冷过载闭锁带负荷调压的保护。过载闭锁带负荷调压的保护。变压器一般变压器一般应装设哪些应装设哪些保护?保护?瓦斯保护能不瓦斯保护能不能代替差动保能代替差动保护?护
6、?差动保护能差动保护能不能代替瓦不能代替瓦斯保护?斯保护?接地保护接地保护相间后备保护相间后备保护变压器保护原理纵差动保护纵差动保护非电量保护非电量保护变压器纵差动保护变压器纵差动保护一、变压器纵差动保护的工作原理及保护范围一、变压器纵差动保护的工作原理及保护范围二、变压器纵差动保护的特殊问题二、变压器纵差动保护的特殊问题三、数字纵差动保护的基本元件三、数字纵差动保护的基本元件变压器变压器纵差动保护纵差动保护 一、一、变压器纵差保护的原理变压器纵差保护的原理及保护范围及保护范围1.纵差保护的接线纵差保护的接线变压器两侧都装设电流互感器,变压器两侧都装设电流互感器,其其二次绕组按环流法接线二次绕
7、组按环流法接线。2.工作原理:工作原理:比较变压器各比较变压器各侧电流的大小和相位。侧电流的大小和相位。正常运行和正常运行和外部短路时外部短路时内部短路时内部短路时KKDIIII21021IIIKD3.保护范围 主保护主保护 保护区保护区 是构成差动保护的各侧电流互是构成差动保护的各侧电流互感器之间包围的部分。包括变压器本身、感器之间包围的部分。包括变压器本身、电流互感器与变压器之间的引出线。电流互感器与变压器之间的引出线。正常运行时正常运行时不平衡电流不平衡电流unbKDIIII21变压器不平衡电流产生的原因变压器不平衡电流产生的原因1.1.变压器变压器励磁涌流励磁涌流所产生的不平衡电流所产
8、生的不平衡电流;2.2.变压器变压器两侧接线两侧接线不同不同产生的不平衡电流产生的不平衡电流;3.3.由电流互感器变比误差产生的不平衡电流由电流互感器变比误差产生的不平衡电流;4.4.由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流;由计算变比与标准变比不同产生的不平衡电流;5.5.带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡带负荷调整变压器分接头位置改变产生的不平衡电流。电流。二、变压器差动保护的特殊问题二、变压器差动保护的特殊问题励磁涌流励磁涌流当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢当变压器空载合闸或外部故障切除后电压恢复中由于变压器铁芯中的磁通急剧增大,使复中由于变压器铁芯中的磁通急剧增大,使铁芯
9、瞬间饱和。此时的励磁电流可达铁芯瞬间饱和。此时的励磁电流可达510倍倍额定电流。额定电流。1.励磁励磁涌涌流流变压器的励磁电流变压器的励磁电流 正常情况下:正常情况下:(0.020.05)IN 电压突然增加(电压突然增加(空载投入变压器或外部故障切除后空载投入变压器或外部故障切除后电压恢复电压恢复)时:)时:510 IN 励磁涌流励磁涌流在稳态的情况下铁心中的磁通应滞后于外加电压90,在电压瞬时值u=0瞬间合闸,铁芯中的磁通应为-m。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+m,这样经过半个周期后铁心中的磁通将达到2m。(1)产生励磁涌流的原因产生励磁涌流的原因(a)-mmu
10、 uu,u,0 0tt(b)u u22m+sttu,u,0 0 出现励磁涌流时,变压器保护应不应该动?励磁涌流,对变压器差动保护有什么影响?有什么方法消除其影响?有什么方法消除其影响?有很大成分的非周期分量;有很大成分的非周期分量;有大量的高次谐波,尤以二次谐波为主;有大量的高次谐波,尤以二次谐波为主;(2)励磁涌流的特点励磁涌流的特点偏于时间轴的一侧偏于时间轴的一侧,在一个周期内正半波与负在一个周期内正半波与负半波不对称半波不对称波形经削去负波后出现间断。波形经削去负波后出现间断。励磁涌流是衰减的励磁涌流是衰减的 (3)数字式变压器保护躲数字式变压器保护躲过过励磁涌流的实现励磁涌流的实现1)
11、二次谐波制动原理二次谐波制动原理。二次谐波制动原理是利用流过差动元件差电流中的二次谐。二次谐波制动原理是利用流过差动元件差电流中的二次谐波电流作为制动量,区分出差流是内部短路还是励磁涌流,实现励磁涌流闭锁的。波电流作为制动量,区分出差流是内部短路还是励磁涌流,实现励磁涌流闭锁的。%15221一般取值二次谐波制动比的整定二次谐波电流基波电流二次谐波制动比,KIIKZ2)间断角原理间断角原理:按间断角原理构成的差动保护,是根据差动电流波形是否有间断:按间断角原理构成的差动保护,是根据差动电流波形是否有间断角及间断角的大小来区分故障电流与励磁涌流的。角及间断角的大小来区分故障电流与励磁涌流的。3)波
12、形原理波形原理:采用波形对称算法,将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。:采用波形对称算法,将励磁涌流同变压器故障电流区分开来。212%100KIIKZ和应涌流和应涌流:当电网中空投一台变压器时,当电网中空投一台变压器时,在相邻的并联或级联运行变压器中产生在相邻的并联或级联运行变压器中产生的。的。过励磁过励磁:励磁电流超过额定励磁电流时:励磁电流超过额定励磁电流时叫过励磁。叫过励磁。变压器过励磁变压器过励磁 在运行中,由于电源电压的升高或频率的降低,可能使变压器过励在运行中,由于电源电压的升高或频率的降低,可能使变压器过励磁。变压器过励磁后,其励磁电流大大增加,使变压器纵差保护中的不平磁。变压器
13、过励磁后,其励磁电流大大增加,使变压器纵差保护中的不平衡电流大大增加,可能导致纵差保护误动。衡电流大大增加,可能导致纵差保护误动。对对于超高压大型变压器,为防止过励磁动行时纵差保护误动,设置于超高压大型变压器,为防止过励磁动行时纵差保护误动,设置过励磁闭锁元件。变压器过励磁时,励磁电流中的五次谐波分量大大增加,过励磁闭锁元件。变压器过励磁时,励磁电流中的五次谐波分量大大增加,所以可以采用五次谐波制动元件作为变压器纵差保护的过励磁闭锁元,当所以可以采用五次谐波制动元件作为变压器纵差保护的过励磁闭锁元,当差流中的五次谐波分量大于某一值时,将差动保护闭锁。差流中的五次谐波分量大于某一值时,将差动保护
14、闭锁。值五次谐波制动比的整定五次谐波电流基波电流五次谐波制动比55152125%100KIIKKIIKZZ 什么情况下会出现励磁涌流?如何消除?2由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由于变压器常常采用由于变压器常常采用Y,dll的接的接线方式线方式,因此因此,其两侧电流的相位差其两侧电流的相位差30。此时,如果两侧的电流互感。此时,如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式,则二次器仍采用通常的接线方式,则二次电流由于相位不同,会有一个差电电流由于相位不同,会有一个差电流流入继电器。流流入继电器。Y/-11联接联接变压器变压器两侧接线两侧接线不同不
15、同产生的不平衡电流产生的不平衡电流2由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流通常都是将变压器星形侧的三个电通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形,而将变压器三角流互感器接成三角形,而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。形侧的三个电流互感器接成星形。如何消除这种不平衡电流的影响?如何消除这种不平衡电流的影响?相位补偿法相位补偿法 微机变压器保护中可以由软件来实现相位校正,因此变压器微机变压器保护中可以由软件来实现相位校正,因此变压器两侧两侧TA可以均接成星形。(内转角)可以均接成星形。(内转角)ahchCHchbhBHbhahAHIII
16、IIIIIIahIbhIchIblIalIclIahIbhIchIBHIAHICHI相位校正方法一相位校正方法一:以以d侧电流相位为基准,用侧电流相位为基准,用Y侧电流进行移相侧电流进行移相 ahIbhIchIblIalIclI333blclClalblBlclalALIIIIIIIIIALIBLICLIblIalIclI方法二方法二:以以Y侧电流相位为基准,用侧电流相位为基准,用d侧电流进行移相侧电流进行移相 问题问题:YN,d11的变压器,当高压侧区外发生单相接地故障时,差动保护有没有可能误动?分析原因。消除零序电流进入差动元件的措施消除零序电流进入差动元件的措施 对于YN,d接线而且高压
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