电力变压器继电保护及母线保护.DOC

第七章 电 力 变 压 器 保 护 第一节 电力变压器的故障类型、不正常运行状态及其相应的保护方式 电力变压器是电力系统中重要的供电设备，它的故障将对供电可靠性和系统的运行带来严重的影响。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好，工作可靠的继电保护装置。 变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。 变压器的不正常运行状态主要有：外部相间短路引起的过电流、外部接地短路引起的过电流和中性点过电压、过负荷以及漏油引起的油面降低；对大容量变压器，在过电压或低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。 根据上述故障类型和不正常运行状态，对变压器应装设下列保护。 反应变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的瓦斯保护。 对油冷却的变压器，在油箱内短路时 ，在短路电流和短路电弧的作用下，绝缘油和其它绝缘材料会因受热而分解产生气体。这些气体会从油箱流向油枕上部。瓦斯保护就是反应油箱内部产生的气体和油流而动作的。其中轻瓦斯动作于信号；重瓦斯动作于跳闸。 反应变压器绕组和套管及引出线上的相间故障、大电流接地系统侧绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护 反应外部相间短路并作为瓦斯保护和差动保护（或电流速断保护）后备的低电压起动过电流保护或复合电压起动的过电流保护或负序过电流保护 反应大电流接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护 反应变压器对称过负荷的过负荷保护 反应变压器过励磁故障的过励磁保护 第二节 变压器的纵联差动保护 一、变压器纵联差动保护的基本原理和构成原则 在第四章的第一节中曾指出：采用辅助导线作为通信通道进行两端电气量比较可以构成纵联差动保护。下面就以变压器的纵联差动保护为例，说明这种保护的基本原理。 为构成变压器的纵联差动保护，在变压器的各侧分别装设电流互感器，每侧电流互感器一次回路的正极性均置于靠近母线的一侧；二次回路的同极性端子用辅助导线相联接；差动继电器则并联联接在电流互感器二次回路的两个臂上。双绕组和三绕组变压器纵联差动保护原理接线如图6－1所示，仍规定一次侧电流的正方向为从母线流向被保护的变压器，则流入差动继电器的电流即为各电流互感器二次电流的总和，即。 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵联差动保护在正常运行和外部故障时流入差动继电器的电流、保护不动作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比。例如在图6－1（）中，应使 所以 （8-1） 式中 ——高压侧电流互感器的变比； ——低压侧电流互感器的变比； ——变压器的变比(即高、低压侧额定电压之比)。 由式（6-1）可知，构成变压器纵联差动保护的基本原则就是：必须适当选择两侧电流互感器的变比，使其比值等于变压器的变比。 这样选择好电流互感器变比后，当在图6－1（）所示变压器内部发生故障时，如果变压器两侧均有电源，则两侧电源都要向短路点提供短路电流，且两侧电流按规定正方向看均为正，因此流入差动继电器的电流为两侧电源提供出的短路电流变换到二次侧的和，即等于短路点总电流归算到二次侧的数值。当时，继电器动作于跳闸。由此可见，纵联差动保护的基本原理实际上是比较被保护元件各侧电流的幅值和相位，即是对各侧电流相量的比较。 二、变压器纵联差动保护不平衡电流产生的原因及消除方法 根据纵联差动保护的基本原理可知，变压器正常运行或外部故障时，如果不计电流互感器励磁电流的影响，则流入继电器的电流。实际中，由于励磁电流的存在以及其他因素的影响，正常运行或外部故障时，而是有一定数值大小的电流流入差动继电器，我们称其为不平衡电流。 为了保证变压器纵差动保护动作的选择性，差动继电器的动作电流应躲开外部短路时，出现的最大不平衡电流。因此不平衡电流越大，继电器的起动电流越大，灵敏度越低。由于产生变压器纵差动保护不平衡电流的原因较多，所以，如何减小不平衡电流对保护的影响成为实现变压器纵联差动保护的主要问题。现对其不平衡电流产生的原因和消除方法分别讨论如下。 1．变压器励磁涌流产生的不平衡电流 变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中就不能被平衡。在正常运行情况下，此电流很小，一般不超过额定电流的；在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。 但是在电压突然增加的特殊情况下，例如变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时可能出现数值很大的励磁电流，这种在暂态过程中出现的数值很大的变压器励磁电流通常称为励磁涌流。励磁