第七章電力變壓器的繼電保護(hù)第一節(jié)電力變壓器的故障類型、不正常運(yùn)行狀態(tài)及其相應(yīng)的保護(hù)方式變壓器故障油箱內(nèi)：繞組的相間短路、匝間短路、接地短路以及鐵芯的燒損等，有可能導(dǎo)致變壓器的爆炸；油箱外：套管和引出線發(fā)生相間和接地短路。變壓器的不正常狀態(tài)變壓器外部相間短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點(diǎn)過電壓；過負(fù)荷（運(yùn)行方式的突變）；漏油引起的油面降低。變壓器保護(hù)方式1、瓦斯保護(hù)：針對(duì)變壓器油箱內(nèi)的各種故障以及油面的降低，它反應(yīng)與油箱內(nèi)所產(chǎn)生的氣體和油流而動(dòng)作。輕瓦斯保護(hù)動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘。2、縱差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)（動(dòng)作于跳閘）縱差動(dòng)保護(hù)：大型重要變壓器電流速斷保護(hù)：中小型變壓器，且過電流保護(hù)時(shí)限大于0.5s時(shí)。3、外部相間短路時(shí)應(yīng)采用的保護(hù)（后備） 對(duì)于外部相間短路引起的變壓器過電流：（1）過電流保護(hù)，一般用于降壓變，整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流；（2）復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器、系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器及過電流保護(hù)靈敏度不滿足要求的降壓變壓器；（3）負(fù)序電流及單相式低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)，一般用于63MVA及以上的（4）阻抗保護(hù)，對(duì)于采用（2）、（3）的保護(hù)不滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)。4、外部接地短路時(shí)，應(yīng)采用的保護(hù)如變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，應(yīng)裝設(shè)零序電流保護(hù)。對(duì)自耦變壓器和高、中壓側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時(shí)，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。對(duì)于電網(wǎng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)（一般110kV電網(wǎng)為保證零序等值電路不變化，只一臺(tái)變壓器接地，其他變不接地），為防止中性點(diǎn)接地變壓器跳開后，不接地變壓器仍帶接地故障運(yùn)行，可裝設(shè)零序過電壓保護(hù)、中性點(diǎn)裝放電間隙加零序電流保護(hù)等。5、過負(fù)荷保護(hù)對(duì)并列運(yùn)行的數(shù)臺(tái)變壓器，為防止運(yùn)行方式突變發(fā)生過負(fù)荷，應(yīng)裝設(shè)過負(fù)荷保護(hù)，延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)或自動(dòng)減負(fù)荷。6、過勵(lì)磁保護(hù)對(duì)于500kV及以上變壓器，對(duì)于頻率降低或電壓升高引起的變壓器勵(lì)磁電流的升高，應(yīng)裝設(shè)過勵(lì)磁保護(hù)。7、零序差動(dòng)保護(hù)：自耦變或在變壓器高、中壓側(cè)發(fā)生單相接地故障時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)靈敏度不夠，應(yīng)裝設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。8、非電量保護(hù)。9、變壓器絕緣監(jiān)測(cè)裝置：當(dāng)變壓器繞組發(fā)生局部放電等輕微故障時(shí)，將引起變壓器油中溶解氣體含量發(fā)生變化，通過傳感器動(dòng)態(tài)測(cè)量這些變化趨勢(shì)，分析出變壓器的運(yùn)行狀況和潛在故障，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修。第二節(jié)變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)一、構(gòu)成變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的基本原則為保證變壓器縱差動(dòng)保護(hù)正確工作，應(yīng)使各側(cè)在正常和外部故障時(shí)二次電流相等，以雙繞組變壓器為例：因此，變壓器縱差動(dòng)保護(hù)需合適選擇兩側(cè)電流互感器變比，使其比值等于變壓器變比。由于互感器變比有系列標(biāo)準(zhǔn)，因此縱差保護(hù)需要應(yīng)用硬件或軟件進(jìn)行變比補(bǔ)償。二、變壓器縱差動(dòng)保護(hù)的接線方式變壓器常常采用Y，d11的接線方式，因此兩側(cè)電流相位差90o，這樣在二次電流相量相減時(shí)會(huì)形成一個(gè)差電流?？梢詫㈦娏骰ジ衅鞑扇『线m的接線進(jìn)行相位校正，在微機(jī)保護(hù)中，也可以用軟件把它校正過來。變壓器星形側(cè)：互感器采用三角接變壓器三角側(cè)：互感器采用星形接法三、不平衡電流產(chǎn)生的原因及消除措施1、由變壓器勵(lì)磁涌流所產(chǎn)生的不平衡電流變壓器勵(lì)磁電流只流 過原邊一側(cè)，因此反應(yīng) 到差動(dòng)回路中引起不平 衡電流。正常時(shí)很小，外部故障時(shí)因?yàn)殡妷航档?，?lì)磁電流就更小。變壓器空載合閘時(shí)的勵(lì)磁涌流根據(jù)變壓器等值電路，變壓器空載合閘時(shí)相當(dāng)于電壓瞬時(shí)加在一電感上，穩(wěn)態(tài)時(shí)電流滯后電壓90o（即電壓最大、電流過零；電壓過零、電流最大），因此磁通也滯后電壓90o。（如圖a）在空載合閘瞬間，磁通（電流）不能突變，為反抗磁通（電流）由零變化到穩(wěn)態(tài)值，因此必產(chǎn)生一個(gè)反電勢(shì)，其作用抵消外加電壓引起的穩(wěn)態(tài)磁通影響，而維持合閘前磁通不變。對(duì)于單相運(yùn)行的變壓器，勵(lì)磁涌流出現(xiàn)在外加電壓瞬時(shí)值時(shí)接通電路，此時(shí)外加電壓引起的磁通應(yīng)為，而由于磁通不能突變，將出現(xiàn)一個(gè)非周期分量的磁通，其幅值為，如果不計(jì)其衰減，半個(gè)周期后（180o

），也變成，鐵芯中的磁通就達(dá)到，加上鐵芯的剩余磁通，總磁通將為 鐵芯嚴(yán)重飽和，勵(lì)磁電流將劇烈增大，而成為勵(lì)磁涌流。其最大值可達(dá)額定電流的6-8倍。勵(lì)磁涌流特點(diǎn)（1）包含有很大的非周期分量（直流分量），往往偏于時(shí)間軸的一側(cè)；（2）包含大量高次諧波，以二次諧波為主；（3）波形之間出現(xiàn)間斷。變壓器縱差動(dòng)保護(hù)防止勵(lì)磁涌流的方法1）采用速飽和鐵芯的差動(dòng)繼電器（躲過勵(lì)磁涌流，但影響故障時(shí)響應(yīng)速度）；2）鑒別短路電流和勵(lì)磁涌流波形的差別；3）利用二次諧波制動(dòng)等。2、由計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流通過平衡線圈補(bǔ)償通過軟件校正整定計(jì)算時(shí)予以考慮3、由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流（變壓器實(shí)際變比不是）4、由兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流5、變壓器外部短路而產(chǎn)生的不平衡電流四、比率制動(dòng)的縱差動(dòng)保護(hù)變壓器縱差動(dòng)保護(hù)應(yīng)滿足以下要求：（1）當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生短路性質(zhì)的故障時(shí)應(yīng)快速動(dòng)作于跳閘；故障變壓器空載投入時(shí)，可能伴隨較大的勵(lì)磁涌流，亦應(yīng)盡快動(dòng)作；（2）當(dāng)出現(xiàn)外部故障伴隨很大的穿越電流時(shí)，應(yīng)可靠不動(dòng)作；（3）正常時(shí)無論變壓器發(fā)生何種形式的勵(lì)磁涌流和過勵(lì)磁應(yīng)可靠不動(dòng)作。

比率制動(dòng)特性的縱差動(dòng)保護(hù)，既能在外部短路時(shí)具有可靠的制動(dòng)作用，又能保證在變壓器內(nèi)部短路時(shí)具有較高的靈敏度。1.具有比率特性的縱差動(dòng)保護(hù)

為了在變壓器區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)有可靠的制動(dòng)作用，同時(shí)在內(nèi)部故障時(shí)有較高的靈敏度，一般采用比率制動(dòng)特性，也稱為穿越電流制動(dòng)特性。由不平衡電流的討論可知，流入差動(dòng)回路的不平衡電流與變壓器外部故障時(shí)的穿越電流有關(guān)。穿越電流越大，不平衡電流也越大。利用這個(gè)特點(diǎn)，在差動(dòng)回路引入一個(gè)能夠反應(yīng)變壓器穿越電流大小的制動(dòng)電流，使得差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流根據(jù)制動(dòng)電流的大小自動(dòng)調(diào)整。1）直線比率制動(dòng)特性