第五章主变压器保护 第一节概述 电力变压器是一种静止的电气设备，是用来将某一数值的交流电压（电流）变成频率相同的另一种或几种数值不同的电压（电流）的设备。当一次绕组通以交流电时，就产生交变的磁通，交变的磁通通过铁芯导磁作用，就在二次绕组中感应出交流电动势。二次感应电动势的高低与一二次绕组匝数的多少有关，即电压大小与匝数成正比。主要作用是传输电能，因此，额定容量是它的主要参数。额定容量是一个表现功率的惯用值，它是表征传输电能的大小，以kVA或MVA表示，当对变压器施加额定电压时，根据它来确定在规定条件下不超过温升限值的额定电流。现在较为节能的电力变压器是非晶合金铁心配电变压器，其最大优点是，空载损耗值特低。最终能否确保空载损耗值，是整个设计过程中所要考虑的核心问题。当在产品结构布置时，除要考虑非晶合金铁心本身不受外力的作用外，同时在计算时还须精确合理选取非晶合金的特性参数。 电力变压器是电力系统中最关键的设备之一，它承担着电压变换，电能分配和传输，并提供电力服务。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。 电力变压器是电力系统当中十分重要的供电元件，它的故障将对供电系统的可靠性和系统的正常运行带来严重的影响。同时大容量的电力变压器也是十分贵重的电力元器件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑其装设性能良好和工作可靠的继电保护装置布置。 变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外的故障两种。油箱内的故障，包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲这些故障是十分危险的，因为油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘质的剧烈气化，从而可引起爆炸，因此，这些故障应尽快加以切除。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。上述接地短路均系对中性点直接接地电力网的一侧而言。 变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压；由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。 此外，对于大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁心的饱和磁通密度，因此，在过电压和低频率等异常运行方式下，还会发生变压器的过励磁故障。电力变压器继电保护装置的配置原则一般为： 应装设反映内部短路和油面降低的瓦斯保护； 应装设反映变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵差联动保护和电流速断保护； 应装设作为变压器外部相间短路和内部短路的后备保护的过电流保护（者带有负荷电压启动的过电流保护或抚恤电流保护）；
第四节变压器纵联差动保护 一、变压器纵联差动保护的原理 纵联差动保护是反应被保护变压器各端流入和流出电流的相量差。对双绕组变压器实现纵差动保护的原理接线如下图所示。 为了保证纵联差动保护的正确工作，应使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，差回路电流为零。在保护范围内故障时，流入差回路的电流为短路点的短路电流的二次值，保护动作。应使 或 结论： 适当选择两侧电流互感器的变比。 纵联差动保护有较高的灵敏度。 二、变压器纵联差动保护在稳态情况下的不平衡电流及减小不平衡电流的措施 在正常运行及保护范围外部短路稳态情况下流入纵联差动保护差回路中的电流叫稳态不平衡电流I bp。 1．由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流 思考：由于变压器常常采用Y,dll的接线方式, 因此, 其两侧电流的相位差30o。此时，如果两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，会有一个差电流流入继电器。如何消除这种不平衡电流的影响？
解决办法：通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的三个电流互感器接成星形。 2．由两侧电流互感器的误差引起的不平衡电流 思考：变压器两侧电流互感器有电流误差△I，在正常运行及保护范围外部故障时流入差回路中的电流不为零，为什么？ 为什么在正常运行时，不平衡电流也很小？ 为什么当外部故障时，不平衡电流增大？ 原因：电流互感器的电流误差和其励磁电流的大小、二次负载的大小及励磁阻抗有关，而励磁阻抗又与铁芯特性和饱和程度有关。 当被保护变压器两侧电流互感器型号不同，变比不同，二次负载阻抗及短路电流倍数不同时都会使电流互感器励磁电流的差值增大。 减少这种不平衡电流影响的措施： （1）在选择互感器时，应选带有气隙的D级铁芯互感器，使之在短路时也不饱和。 （2）选大变比的电流互感器，可以降低短路电流倍数。 （3）在考虑二次回路的负载时，通常都以电流互感器的10％误差曲线为依据，进行导线截面校验，不平衡电流会更小。最大可能值为： 3．由计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流 思考：两侧的电流互感器、变压器是不是一定满足 或的关系？ 原因：很难满足上述关系。 减少这种不平衡电流影响的措施： 利用平衡线圈W ph来消除此差电流的影响。 假设在区外故障时，如下图所示，则差动线圈中将流过电流（），由它所产生的磁势为W cd()。为了消除这个差动电流的影响，通常都是将平衡线圈W ph接入二次电流较小的一侧，应使 W cd()=W ph 4．带负荷调变压器的分接头产生的不平衡电流 思考：在电力系统中为什么采用带负荷调压的变压器会产生不平衡电流？
变压器主保护 1.变压器的基本结构及联结组别 1.1：电力变压器的基本结构 电力变压器主要是由铁芯及绕在铁芯上的两个或两个以上的绝缘绕组构成。为增强各绕组之间的绝缘及铁芯，绕组散热的需要，将铁芯置于装有变压器油的油箱中。然后，通过绝缘套管将变压器各绕组引到变压器壳体之外。 大型电力变压器均为三相三铁芯柱式变压器或者由三个单相变压器组成的三相组式变压器。 1.2：变压器的联结组别 将变压器同侧的三个绕组按一定的方式连接起来，组成某一联结组别的三相变压器。双绕组变压器的主要联结组别有：YNy,YNd,Dd及Dd-d。分析表明，联结组别为Yy的变压器，运行时某侧电压波形要发生畸变，从而使变压器的损耗增加，进而使变压器过热。因此，为避免油箱壁局部过热，超高压大容量的变压器均采用YNd的联结组别。 YNd联结组别的变压器中YN连接的绕组为高压侧绕组，而呈d连接的绕组为低压侧绕组，前者接大电流接地系统（中性点直接接地系统），后者接小电流接地系统（中性点不接地或经消弧线圈接地的系统）。 在实际运行的变压器中，最多的即为YNd11联结组别的，以其为例，介绍一下联结组别的含义： Y代表变压器高压绕组接成Y形，N代表中性点接地，D 代表低压绕组接成d， 11代表低压侧的线电压或线电流分别滞后高压侧对应线330（即三角形侧超前星型侧30度），相当于时钟的11点，故又电压或线电流 叫11点接线方式。 2.变压器的主保护：变压器的主保护主要由瓦斯保护和差动保护构成。 2.1瓦斯保护 2.1.1瓦斯保护定义 瓦斯保护：瓦斯保护是变压器油箱内绕组短路故障及异常的主要保护。其原理是：变压器内部故障时，在故障点产生有电弧的短路电流，造成油箱内局部
1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
变压器差动保护的基本原理 1、变压器差动保护的工作原理 与线路纵差保护的原理相同，都是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小。 2、变压器差动保护与线路差动保护的区别： 由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不相等再加上变压器各侧电流的相位往往不相同。因此，为了保证纵差动保护的正确工作，须适当选择各侧电流互感器的变比，及各侧电流相位的补偿使得正常运行和区外短路故障时，两侧二次电流相等。 变压器纵差动保护的特点 1 、励磁涌流的特点及克服励磁涌流的方法 1）励磁涌流 在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下在空载投入变压器或外部故障切除后恢复供电等情况下，变压器励磁电流的数值可达变压器额定6～8倍变压器励磁电流通常称为励磁涌流。 2）产生励磁涌流的原因 因为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-Φm。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+Φm，如果考虑剩磁Φr，这样经过半过周期后铁心中的磁通将达到2Φm+Φr，其幅值为如图8-6所示。此时变压器铁芯将严重饱和，通过图8-7可知此时变压器的励磁电流的数值将变得很大，达到额定电流的6～8倍，形成励磁涌流。
3）励磁涌流的特点： ①励磁电流数值很大，并含有明显的非周期分量，使励磁电流波形明显偏于时间轴的一侧。 ②励磁涌流中含有明显的高次谐波，其中励磁涌流以2次谐波为主。 ③励磁涌流的波形出现间断角。 4）克服励磁涌流对变压器纵差保护影响的措施： ①采用带有速饱和变流器的差动继电器构成差动保护； ②利用二次谐波制动原理构成的差动保护； ③利用间断角原理构成的变压器差动保护； ④采用模糊识别闭锁原理构成的变压器差动保护。 2、不平衡电流产生的原因 （1）稳态情况下的不平衡电流 ①变压器两侧电流相位不同
毕业设计 设计题目电力变压器保护设计系（部）电力工程系 学科专业供用电技术 班级 姓名 学号 指导教师 二〇一六年四月二十三日
工程学院毕业设计任务书
工程学院毕业设计成绩表
摘要 电力变压器是电力系统中不可缺少的重要设备，他的故障给供电可靠性和系统的正常运行带来严重的后果，同时大容量变压器也是非常贵重的元件，因此，必须根据变压器的容量和重要程度装设性能良好的、动作可靠的保护元件。 本文是笔者在阅读了大量专业资料、咨询了很多的专家和老师的前提下，按照指导老师所给的原始资料，通过系统的原理分析、精确的整定计算。做出的一套电力变压器保护方案。 关键词电力系统故障，变压器，继电保护，整定计算
ABSTRACT The transformer is the essential equipment in the electrical power system．Its breakdown might bring the serious influence to the power supply reliability and the system safely operation．At the same time the large capacity power transformer is the extremely precious equipment．Therefore．We must install the reliable relay protection installment according to the transformer capacity rankand the important degree． The article is about the relay protection of the transformer.I had consulted many experts and teachers before I finished the article．At the same time the massive specialized materials was consulted by me． It is not diffcult to understand the logical organiztion of the article for readers．And the article will bring the usful help to the comrades who is working as a electrical engineer. Keywords Power System Fault Condition, Power Transformer, Relay
https://www.doczj.com/doc/7416278728.html, 电力变压器保护作用有哪些？据贤集网小编了解其有差动保护、瓦斯保护、后备保护、电流保护。下面对于电办变压器四种保护作用进行详细介绍。 瓦斯保护的作用 变压器中的主要保护措施是瓦斯保护，变压器油面降低以及变压器油箱内的故障都由瓦斯予以反映。当变压器出现轻微故障时，就会出现油面下降的现象，轻瓦斯会有信号发出，而当瓦斯有严重故障发生时，会有大量的气体产生，重瓦斯也会有跳闸的现象。 变压器内部发生故障时，故障局部会有发热的情况产生，这样一来，在附近的变压器就会发生油膨胀的现象，空气被放出，形成气泡逐渐上升，而其他材料和油会在放电等作用下产生瓦斯，从而让油面下降。 故障很严重时，产生瓦斯气体之后，增大了变压器内部的压力，从而让油流向油枕方向，挡板会在油流冲击时对弹簧的阻力进行克服，从而让磁铁朝干簧移动，接通干簧的触点，这样一来，就会发生跳闸的现象。 差动保护的作用 差动保护是对变压器的主保护，主要是对变压器的引出线以及绕组的故障进行反映，变压器的各侧断路器它都可以跳开。根据装置不同，差动保护可以分为以下几种：横联差动保护常常用于并联电容器以及短路保护中，当设备采用双母线以及双绕组时，就会采用横联差动保护；纵联差动保护主要是对短路以及匝间短路等进行反映，保护范围主要包括引出线和套管。 后备保护作用 主变压器在运行时有阻抗较大的特点，因此，主变压器在低压侧时有故障出现，对高压侧的运行不会产生影响。高压侧的稳定性对电压闭锁的保护功能可以有效地实现。但是在主变故障在运行时发生异常的情况下并不能及时的做出反应。因此，主变压器在运行时，要做好后备保护措施，可以采用高压侧和低压侧并联开放的方式，让闭锁回路的开放具有灵活性。 变压器的电压以及电流保护的作用 当变压器的外部有故障发生时，就会产生过电流；在变压器的内部有故障时，就会产生差动保护以及瓦斯保护的后备，在变压器中，应该安装电流保护装置。根据变压器容量以及系统短路电流的不同，对不同的保护方法进行选择。 继电保护用的电流互感器要求为：绝缘可靠；足够大的准确限值系数；足够的热稳定性和动稳定性。保护用互感器在额定负荷下能够满足准确级的要求最大一次电流叫额定准确限值一次电流。准确限值系数就是额定准确限值一次电流与额定一次电流比。当一次电流足够大时铁芯就会饱和起不到反映一次电流的作用，准确限值系数就是表示这种特性。保护用互感器准确等级5P、10P，表示在额定准确限值一次电流时的允许误差5%、10%。
变压器差动保护 一：这里讲的是差动保护的一种，即变压器比例制动式完全纵差保护（以下简称差动）； 二：差动保护的定义 由于在各种参考书中没有找到差动保护的具体定义，这里只根据自己所掌握的知识给差动保护下一个定义：当区内发生某些短路性故障的时候，在变压器各侧电流互感器CT的二次回路中将产生大小相同，相位不同的短路电流，当这些短路电流的向量和即差流达到一定值时，跳开变压器各侧断路器的保护，就是变压器差动保护 三：下面我以两圈变变压器为例，针对以上所述变压器差动保护的定义，对差动保护进行阐述： 1、图一所示：为一两圈变变压器，具体参数如下：主变高压侧电压U高 =220KV,主变低压侧电压U低=110KV,变压器容量Sn=240000KV A, I1’：流过变压器高压侧的一次电流； I”：流过变压器低压侧的一次电流； I2’：流过变压器高压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； I2”：流过变压器低压侧所装设电流互感器即CT1的二次电流； nh：高压侧电流互感器CT1变比； nl：低压侧电流互感器CT2变比； nB：变压器的变比； 各参数之间的关系：I1’/ I2’= nh I”/ I2”= nl I2’= I2” I1’/ I”= nh/ nl=1/ nB 2、区内：CT1到CT2的范围之内； 3、反映故障类型：高压侧内部相间短路故障，高压侧（中性点直接接地） 单相接地故障以及匝间、层间短路故障；
四：差动的特性 1、比率制动：如图二所示，为差动保护比率特性的曲线图： 下面我们就以上图讲一下差动保护的比率特性： o：图二的坐标原点； f：差动保护的最小制动电流； d：差动保护的最小动作电流； p：比率制动斜线上的任一点； e：p点的纵坐标； b：p点的横坐标； 动作区：在of范围内，由于电流小于最小制动电流，因此在此范围内，只要电流大于最小动作电流Iopo，差动保护动作；当电流大于f点时， 由于电流大于最小制动电流，此时保护开始进行比率制动运算，曲 线抬高，此时只有当电流在比率制动曲线以上时保护动作；因此， 图中阴影部分，即差动保护的动作区； 制动区：当电流在落在曲线以下而大于最小动作电流的时候，由于受比率制动系数的制约，保护部动作，这个区域就是差动保护的制动区； 比率制动系数K：实际上比率制动系数，就是图二中斜线的斜率，因此我们只要计算出此斜线的斜率，就等于算出了比率制动系数。以p点为 例：计算出斜线pc的斜率K=pa/ac=(pb-ab)/(ob-of)；举例说明一下： 差动保护有关定值整定如下：最小动作电流Iopo=2,最小制动电流 Iopo=5,比率制动系数k=0.5；按照做差动保护比率制动系数的方法， 施加高压侧电流I1=6A,180度，低压侧电流I2=6A,0度，固定I1升 I2,当I2升到9.4A的时候保护动作，计算一下此时的比率制动系数。 由于两圈变差动的制动电流为（I1+I2）/2,因此，Izd=(9.4+6)/2=7.7, 所以K=(9.4-6-2)/(7.7-5)=1.4/2.7=0.52; 2、谐波制动：当差动电流中的谐波含量达到一定值的时候，我们的装置就 判此电流为非故障电流，进行谐波闭锁。500kv一下等级的变压器之
主变压器保护配置 1、主变差动保护 （1） 采用了二次谐波制动的比率差动保护，变压器正常运行时励磁电流不超过额定电流的2—10%，外部短路时更小。但变压器空载合闸或断开外部故障后，系统电压恢复时出现的励磁电流，大小可达额定电流的6—8倍，称励磁涌流。励磁涌流只流经变压器的电源侧，因而流入差动回路成为不平衡电流，励磁涌流高次谐波分量中以二次谐波分量最显著，根据这一特点采用励磁涌流中二次谐波分量进行制动，以防止保护误动作。（2）作为主变绕组内部、出线套管及引出线短路故障的主保护，其保护范围为发电机出口至主变高压侧及高厂变高压侧各CT 安装处范围内。（3）主变差动出口逻辑： （4）差动保护瞬时动作全停，启动快切、启动失灵。 （5）TA 断线闭锁功能，当差电流大于一定值时（一倍额定电流）TA 断线闭锁功能自动退出，开放保护动作出口。TA 断线0.5S 发信号。 2、发变组差动保护 与主变差动保护构成原理相同，但其保护范围是发变组及其引出线范围内的短路故障，即发电机中性点及主变高压侧，高厂变高压侧各CT 安装处范围以内的短路故障。发变组差动保护瞬时动作于发-变组全停，启动快切、启动失灵。 3、阻抗保护 （1）作为发变组相间短路的后备保护，同时作为220KV 系统发变组相邻元件如线路故障后备保护。 （2）作为近后备保护，按与相邻线路距离相配合的条件进行整定，正向阻抗Z dz 1：按与之配合的高压侧引出线路距离保护Ⅰ段配合，反向阻抗Z dz 2：按正向阻抗 的10%整定。 （3）时限t 1与线路距离Ⅲ段相配合，时限45.05.31′′=′′+′′=t 发信号，该时限较 长，能可靠躲过振荡。时限t 2与t 1配合5.45.042′′=′′+′′=t 解列灭磁、启动快切、 启动失灵。 （4）该保护测量元件是主变220KV 侧CT 及220KV 母线PT 。即阻抗保护装于
热电厂主变压器的纵差动保护原理及整定方法 浙江旺能环保股份有限公司 作者：周玉彩 一、构成变压器纵差动保护的基本原则 我们以双绕组变压器为例来说明实现纵差动保护的原理，如图1所示。由于变压器高压侧和低压侧的额定电流不同，因此，为了保证纵差动保护的正确工作，就必须适当选择两侧电流互感器的变比，使得在正常运行和外部故障时，两个二次电流相等，亦即在正常运行和外部故障时，差动回路的电流等于零。例如在图1中，应使 图 '2I =''2I = 。 同的。这个区别是由于线路的纵差动保护可以直接比较两侧电流的幅值和相位，而变压器的纵差动保护则必须考虑变压器变比的影响。 二、变压器纵差动保护的特点 变压器的纵差动保护同样需要躲开流过差动回路中的不平衡电流，而且由于差动回路中不平衡电流对于变压器纵差动保护的影响很大，因此我们应该对其不平衡电流产生的原因和消除的方法进行认真的研究，现分别讨论如下： 1、由变压器励磁涌流LY I 所产生的不平衡电流 变压器的励磁电流仅流经变压器的某一侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能平衡，在正常运行和外部故障的情况下，励磁电流较小，影响不是很大。但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，由于电磁感应的影响，可能出现数值很大的励磁电流（又称为励磁涌流）。励磁涌流有时可能达到额定电流的6~8倍，这就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此必须想办法解决。为了消除励磁涌流的影响，首先应分析励磁涌流有哪些特点。经分析得出，励磁涌流具有以下特点： （1） 包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏向于时间轴的一侧 ； （2） 包含有大量的高次谐波，而以二次谐波为主； （3） 波形之间出现间断，在一个周期中间断角为ɑ。 根据以上特点，在变压器纵差动保护中，防止励磁涌流影响的方法有： （1） 采用具有速饱和铁心的差动继电器； ?1′′ n ?1′
第六章、电力变压器保护 一. 单一选择题 1.Y/△-11组别变压器配备微机型差动保护，两侧TA回路均采用星型接线，Y、△侧二次电流分别为I ABC、I abc，软件中A相差动元件可采用（）方式经接线系数、变比折算后计算差流。 （A）I A-I B与I a；（B） I a-Ib与I A；（C）I A-I C与I a；（D）I B-I C与I B 。 答案：C 2.运行中的变压器保护，当现场进行什么工作时，重瓦斯保护应由“跳闸”位置改为“信号”位置运行（）。 （A）进行注油和滤油时；（B）变压器中性点不接地运行时；（C）变压器轻瓦斯保护动（D）差动保护改定值后。 答案： A 3.主变压器复合电压闭锁过流保护当失去交流电压时（）。 （A）整套保护就不起作用；（B）仅失去低压闭锁功能；（C）失去复合电压闭锁功能；（D）保护不受影响。 答案：C 4.变压器差动保护在外部短路故障切除后随即误动，原因可能是（）。 （A）整定错误；（B）TA二次接线错误两侧；（C）TA二次回路时间常数相差太大；（D）电压闭锁回路失灵。 答案：C 5.关于TA饱和对变压器差动保护的影响，以下哪种说法正确。（） （A）由于差动保护具有良好的制动特性；（B）区外故障时没有影响由于差动保护具有良好的制动特性，区内故障时没有影响；（C）可能造成差动保护在区内故障时拒动或延缓动作，在区外故障时误动作；（D）由于差动保护有良好制动特性，对区内、区外故障均无影响。答案：C 6.变压器差动保护二次电流相位补偿的目的是（）。 （A）保证外部短路时差动保护各侧电流相位一致，不必考虑三次谐波及零序电流不平衡；（B）保证外部短路时差动保护各侧电流相位一致，滤去可能产生不平衡的三次谐波及零序电流；（C）调整差动保护各侧电流的幅值。 答案：B 7.变压器中性点间隙接地保护是由（）。 （A）零序电压继电器构成，带0.5S时限；（B）零序电压继电器构成，不带时限；（C）零序电压继电器与零序电流继电器或门关系构成不带时限；（D）零序电压继电器与零序电流继电器或门关系构成，带0.5S时限。 答案：D 8.谐波制动的变压器差动保护中设置差动速断元件的主要原因是（）。 （A）提高保护动作速度；（B）为了防止在区内故障较高的短路水平时，由于互感器的饱和产生的高次谐波量增加，导致差动元件拒动；（C）保护设置双重化，互为备用；（D）以上三种情况以外的。 答案：B 9.如果二次回路故障导致重瓦斯保护误动作变压器跳闸应将重瓦斯保护（）变压器恢
变压器纵差动保护动作电流的整定原则是什么? .(1)大于变压器的最大负荷电流； (2)躲过区外短路时的最大不平衡电流； (3)躲过变压器的励磁涌流。 39．什么是自动重合闸？电力系统为什么要采用自动重合闸？ 答：自动重合闸装置是将因故障跳开后的断路器按需要自动投入的一种自动装置。 电力系统运行经验表明，架空线路绝大多数的故障都是瞬时性的，永久性故障 一般不到10%。因此，在由继电保护动作切除短路故障之后，电弧将瞬间熄灭， 绝大多数情况下短路处的绝缘可以自动恢复。因此，自动将断路器重合，不仅 提高了供电的安全性，减少了停电损失，而且还提高了电力系统的暂态稳定水 平，增大了高压线路的送电容量。所以，架空线路要采用自动重合闸装置。 什么是主保护、后备保护、辅助保护？ 答：主保护是指能满足系统稳定和安全要求，以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。 后备保护是指当主保护或断路器拒动时，起后备作用的保护。后备保护又分为 近后备和远后备两种：（1）近后备保护是当主保护拒动时，由本线路或设备的 另一套保护来切除故障以实现的后备保护（2）远后备保护是当主保护或断路器 拒动时，由前一级线路或设备的保护来切除故障以实现的后备保护. 辅助保护是为弥补主保护和后备保护性能的不足，或当主保护及后备保护退出 运行时而增设的简单保护。 、何谓主保护、后备保护？何谓近后备保护、远后备保护？(8分) 答：所谓主保护是指能以较短时限切除被保护线路（或元件）全长上的故障的保护装置。
（2分） 考虑到主保护或断路器可能拒动而配置的保护，称为后备保护。（2分） 当电气元件的主保护拒动时，由本元件的另一套保护起后备作用，称为近后备。（2分） 当主保护或其断路器拒动时，由相邻上一元件的保护起后备作用称为远后备。（2分）对继电保护装置有哪些基本要求？ 答：根据继电保护装置在电力系统中所担负的任务，继电保护装置必须满足以下四个基本要求：选择性、快速性、灵敏性、可靠性。 微机保护硬件系统通常包括哪几部分？ 答：（1）数据采集单元，即模拟量输入系统； （2）数据处理单元，即微机主系统； （3）数字量输入/输出接口，即开关输入输出系统； （4）通信接口。 为什么差动保护不能代替瓦斯保护？ 答：瓦斯保护能反应变压器油箱内部的任何故障，如铁芯过热烧伤，油面降低等，但差动保护对此反应。又如变压器绕组发生少数线匝的匝短路，虽然短路匝内 短路电流很大会造成局部绕组严重过热产生强烈的油流向油枕方向冲击，但相 电流上却并不大，因此差动保护没有反应。但瓦斯保护对此却能灵敏地反应， 这就是差动保护不能代替瓦斯保护的原因。
主变差动保护 一、主变差动保护简介 主变差动保护作为变压器的主保护，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 ，差动保护是输入的两端CT 电流矢量差，当两端CT 电流矢量差达到设定的动作值时启动动作元件。 差动保护是保护两端电流互感器之间的故障（即保护范围在输入的两端CT 之间的设备上），正常情况流进的电流和流出的电流在保护内大小相等，方向相反，相位相同，两者刚好抵消，差动电流等于零；故障时两端电流向故障点流，在保护内电流叠加，差动电流大于零。驱动保护出口继电器动作，跳开两侧的断路器，使故障设备断开电源。 二、纵联差动保护原理 (一)、纵联差动保护的构成 纵联差动保护是按比较被保护元件（1号主变）始端和末端电流的大小和相位的原理而工作的。为了实现这种比较，在被保护元件的两侧各设置一组电流互感器TA1、TA2，其二次侧按环流法接线，即若两端的电流互感器的正极性端子均置于靠近母线一侧，则将他们二次的同极性端子相连，再将差动继电器的线圈并入，构成差动保护。其中差动继电器线圈回路称为差动回路，而两侧的回路称为差动保护的两个臂。 (二)、纵联差动保护的工作原理 根据基尔霍夫第一定律，0 =∑ ? I ；式中∑? I 表示变压器各侧电流的向量和，其物理意义是：变 压器正常运行或外部故障时，若忽略励磁电流损耗及其他损耗，则流入变压器的电流等于流出变压器的电流。因此，纵差保护不应动作。 当变压器内部故障时，若忽略负荷电流不计，则只有流进变压器的电流而没有流出变压器的电流，其纵差保护动作，切除变压器。见变压器纵差保护原理接线。
（1）正常运行和区外故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（a）所示，则流入继电器的电流为 继电器不动作。 （2）区内故障时，被保护元件两端的电流和的方向如图1.5.5（b）所示，则流入继电器的电流为 此时为两侧电源提供的短路电流之和，电流很大，故继电器动作，跳开两侧的断路器。 由上分析可知，纵联差动保护的范围就是两侧电流互感器所包围的全部区域，即被保护元件的全部，而在保护范围外故障时，保护不动作。因此，纵联差动保护不需要与相邻元件的保护在动作时间和动作值上进行配合，是全线快速保护，且具有不反应过负荷与系统震荡及灵敏度高等优点。 三、微机变压器纵差保护的主要元件介绍 主要元件有：1）比率差动保护元件，2）励磁涌流闭锁元件，3）TA饱和闭锁元件，4）TA断线闭锁（告警）元件，5）差动速断元件，6）过励磁闭锁元件 下面对各个元件的功能和原理作个简要的介绍：
变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法 纵差保护是一切电气主设备的主保护，它灵敏度高、选择性好，在变压器保护上运用较为成功。但是变压器纵差保护一直存在励磁涌流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。 1.变压器纵差保护基本原理 纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。 当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于0，但是实际上在外部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，
因为外部短路电流大，非凡是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。 另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。 2.纵差保护不平衡电流分析 2.1稳态情况下的不平衡电流 变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。 由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比，而变压器的变
电力变压器保护设计规范说明 电力变压器保护设计规范（GB／T50062—2008） 4·0·1电压为3～110kV，容量为63MV·A及以下的电力变压器，对下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置： 1，绕组及其引出线的相问短路和在中性点直接接地或经小电阻接地侧的单相接地短路。2，绕组的匝间短路。 3，外部相间短路引起的过电流。 4，中性点直接接地或经小电阻接地的电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压。5，过负荷。 6，油面降低。 7，变压器油温过高、绕组温度过高、油箱压力过高、产生瓦斯或冷却系统故障。 4.0.2容量为0.4MV·A及以上的车间内油浸式变压器、容量为0.8MV·A及以上的油浸式变压器，以及带负荷调压变压器的充油调压开关均应装设瓦斯保护，当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。 瓦斯保护应采取防止因震动、瓦斯继电器的引线故障等引起瓦斯保护误动作的措施。当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，保护动作后应作用于信号并发出远跳命令，同时应断开线路对侧断路器。 4.0.3对变压器引出线、套管及内部的短路故障，应装设下列保护作为主保护，且应瞬时动作于断开变压器的各侧断路器，并应符合下列规定： 1，电压为10kV及以下、容量为10MV·A以下单独运行的变压器，应采用电流速断保护。 2，电压为10kV以上、容量为10MV·A及以上单独运行的变压器，以及容量为6.3MV·A及以上并列运行的变压器，应采用纵联差动保护。 3，容量为10MV·A以下单独运行的重要变压器，可装设纵联差动保护。 4，电压为10kV的重要变压器或容量为2MV·A及以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不符合要求时，宜采用纵联差动保护。 5，容量为0.4MV·A及以上、一次电压为10kV及以下，且绕组为三角一星形连接的变压器，可采用两相三继电器式的电流速断保护。 4.0.4变压器的纵联差动保护应符合下列要求： 1，应能躲过励磁涌流和外部短路产生的不平衡电流。 2，应具有电流回路断线的判别功能，并应能选择报警或允许差动保护动作跳闸。 3，差动保护范围应包括变压器套管及其引出线，如不能包括引出线时，应采取快速切除故障的辅助措施。但在63kV或110kV电压等级的终端变电站和分支变电站，以及具有旁路母线的变电站在变压器断路器退出工作由旁路断路器代替时，纵联差动保护可短时利用变压器套管内的电流互感器，此时套管和引线故障可由后备保护动作切除；如电网安全稳定运行有要求时，应将纵联差动保护切至旁路断路器的电流互感器。 4.0.5对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设下列保护作为后备保护，并应带时限动作于断开相应的断路器，同时应符合下列规定： 1，过电流保护宜用于降压变压器。 2，复合电压启动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护，宜用于升压变压器、系统联络变压器和过电流保护不符合灵敏性要求的降压变压器。 4.0.6外部相间短路保护应符合下列规定：
课程设计报告书 题目：电力变压器继电保护设计 院（系）电气工程学院_______ 专业电气工程及其自动化____ 学生姓名冉金周__________ 学生学号 2014511057_______ 指导教师张祥军蔡琴______ 课程名称电力系统继电保护课程设计 课程学分 2____________ 起始日期 2017.6.12-2017.6.23__
课程设计任务书 一、目的任务 电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器为对象，主要完成继电保护概述、主变压器继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、各种继电器选择、绘图等设计和计算任务。为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。 二、设计内容 1、主要内容 （1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。 （2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定。 （3）各继电保护原理图设计，短路电流计算。 （4）继电保护装置整定计算。 （5）各种继电器选择。 （6）撰写设计报告，绘图等。
2、原始数据 某变电所电气主接线如图1所示，已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数如下：S N =31.5MVA ；电压为110±4×2．5％／38.5±2×2．5％／11 kV ；接线为Y N /y/d 11（Y 0/y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图1。 3、设计任务 结合系统主接线图，要考虑两条6.5km 长的110kV 高压线路既可以并联运行也可以单独运行。针对某一主变压器的继电保护进行设计，即变压器主保护按一台变压器单独运行为保护的计算方式。变压器的后备保护（定时限过电流电流）
电力变压器的保护配置 随着企业的快速发展，供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全运行更是必不可少的条件。而合理可靠的保护配置是变压器安全运行的必备条件。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少，但在实际运行中，仍有可能发生备种类型的故障和异常运行情况，这会对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。 第一章电力变压器的故障及不正常工作状态 （一）变压器的故障 变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。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。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。因此，当变压器发生各种故障时，保护装置应能尽快的将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式，而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。 （二）变压器的不正常运行状态 变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路和过负荷引起的过电流；中性点直接接地电力网中，外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器
电力变压器中纵差保护的运用分析 发表时间：2018-01-28T19:09:00.293Z 来源：《电力设备》2017年第28期作者：秦振华1 张英杰2 张学忠3 巩翔宇3 邵淑敏2 [导读] 摘要：变压器纵联差动保护的目的就是保护变压器本体、各侧引线和套管，并躲开励磁涌流、区外故障引起的穿越性电流的影响。（1河南省机场集团有限公司河南省 450000；2河南森源电气股份有限公司河南省 461500； 3国网河南省电力公司周口供电公司河南省 466000） 摘要：变压器纵联差动保护的目的就是保护变压器本体、各侧引线和套管，并躲开励磁涌流、区外故障引起的穿越性电流的影响。本文笔者对纵联差动保护的原理以及纵联差动保护不平衡电流的原因及其减少的措施进行了探讨。 关键词：纵联差动保护；变压器；不平衡 通常情况下来说，可以把变压器的故障大致的分成内部的故障与外部的故障两个大类。内部的故障一般是指的变压器绕组发生或出现相间短路或者匝间短路，又或者是中性点接地侧单相接地短路等故障。而变压器的最经常遇到的外部故障是指的，引出线绝缘套管的地方出现了故障，它很有可能将会引起引出线相间短路故障或者是接地（对变压器外壳）短路故障。 根据上述可能发生的故障及不正常工作情况，变压器一般应装设下列保护装置：1）瓦斯保护；2）纵联差动保护；3）电流速断保护；4）过电流保护；5）过负荷保护。而纵联差动保护用来防御变压器内部故障及引出线套管的故障。容量在10 000kV?A及以上单台运行的变压器和容量在6 300kV?A及以上并列以运行的变压器，都应装设纵联差动保护。 1 电力变压器纵差保护的基本原理 纵差保护全称纵联差动保护，变压器的纵联差动保护防御的是油箱外面套管和引出线等的故障。在正常情况下或保护范围外发生故障时，两侧电流互感器二次侧电流大小相等，相位相反，因此流经继电器的差电流为零，但如果在保护区内发生短路故障，流经继电器的差电流不再为零，因此继电器将动作，使断路器跳闸，起到保护作用。 2 纵差保护中常见问题 （1）首先有必要一提的是最常见的问题便是安装过程中出现的问题；目前常见的电流互感器，出厂时都在外壳上明确标注P1、P2；抽头S1、S2；意思是当CT一次侧的电流由P1流向P2时，二次侧感应电流的方向为S1到S2。差动装置取的是保护区域两端的两个CT的二次侧感应电流进行计算，此时就一定要注意差动保护装置本身的固有特性：是180度接线还是0度接线。所谓180度接线要求，就是对两端两个CT进入保护装置的电流求和，和为零时不动作；0度接线要求就是对两端两个CT进入保护装置的电流求差值，差值为零时不动作。安装作业人员甚至一些设计人员常常由于对该原理的模糊导致对于发电机的差动保护习惯性设置为0接线，对变压器采用180接线；这就与很有可能与差动保护装置本身的计算属性要求不符，继而造成差动保护的误动作。虽然现在的自适应接线方式的差动保护装置很好的解决了这个问题，但这种装置电厂普及度不高，极易出现问题，这就要求现场人员在施工过程中要严格校验。 （2）差动继电器的电流回路接线问题，现在电力变压器主要分为干式变压器和油浸式变压器两类，在变压器的规格参数中有一项被称之为联接组标号。也就是平时说的接线方式。暂以常规的Dyn11来阐明差动继电器电流回路接线问题。根据基础电路理论，角型接法的线电压比星型接法的相电压超前30度，所以就变压器自身来说高压侧的电流会超前低压侧30度。那么如果两侧的CT采用相同的接线方式的话，在高压侧CT处产生的二次电流也会比低压侧CT产生的二次电流在相位上相差30度，那么正常运行时也就可能超过保护定值造成误动。对此问题现在普遍采用改变CT二次绕组接线方式的办法来解决。以Dyn11为例来说明，高压侧采用三角形接线，那么高压侧对应的CT 的二次绕组就采用星型接线；低压侧采用星型接线，那么低压侧对应的二次绕组就采用角型接线；这样一次侧虽然高压侧的感应的线电压虽然会比低压侧感应的相电压超前30度；但由于接线方式，星型接法的CT的感应电流会比角型接法的CT的感应电流滞后30度。这样流入差动保护装置的两组电流就刚好可达到相位一致的状态。 （3）励磁涌流的问题，当变压器合闸时或外区域故障时，可能产生很大的电流，然后很快返回到正常的空载电流值，这个冲击电流称之为励磁涌流，励磁涌流对变压器并无危险，因为这个冲击电流存在的时间很短。解决方法最主要的的是如何识别涌流、利用涌流中的一些特性来构成差动保护的闭锁条件，找到准确、可靠的闭锁判据。间断角原理就是利用短路电流波形是连续变化的，而励磁涌流波形是具有明显的间断角特征作为鉴别涌流的判据。该方法是以精确测量间断角为基础的，间断角的测量必须考虑电流互感器传变对励磁涌流的影响，尤其当电流互感器饱和后对二次电流波形的影响。同时还受到采样率、采样精度的影响及硬件的限制，因此这种原理在变压器差动保护中的应用效果曾不十分理想。但是随着人们在这方面的研究的深入细致和进行了大量的试验工作，恢复间断角的算法被提出来，改进后应用效果还比较理想。关于二次谐波法，目前常采用二次谐波构成差动保护的闭锁条件来防止涌流误动。二次谐波制动目前也有几种方案，最常用的是三相“或”的闭锁方式，只要判断出一相差流中的二次谐波的含量满足涌流制动的条件，即闭锁使保护指令不能发出。这种原理的保护在现场应用的效果还是比较理想，基本能够有效的区别变压器真正故障和空载合闸或外部故障切除后电压恢复时的涌流。涌流中的三次谐波成分也比较大，仅次于二次谐波，但是三次谐波不能作为涌流的特征量来组成差动保护的制动或闭锁部分。如果以直流分量来构成差动保护的闭锁条件的话，变压器内部短路时势必会延缓保护的动作速度，并且三相涌流中往往有一相为周期性电流，即它不含有直流分量，这时还必须增大差动保护的动作电流来躲过这种周期性涌流，这又使保护的灵敏度降低。 （4）差动保护定值的问题，目前的差动保护装置定值包含差动速段投退定值；差动速断电流定值；比率差动投退定值；比率差动门槛电流定值；拐点1/2电流定值；折线1/2斜率系数定值；CT断线闭锁投退定值；差动平衡系数定值；启动时间定值；差动延时时间定值。以下主要对差动平衡系数、差动速断定值、比率差动保护定值进行说明： ①差动平衡系数：用于补偿差动回路电流平衡，以选择的基准值进行折算。 Kphl=In1/In2其中In为额定电流， 计算方法如下：In=Pn /√3Un*Kl 式中：Pn—额定容量。Un—各侧额定电压。Kl—电流互感器变比。 ②差动速断定值：整定原则为躲开外部故障时最大不平衡电流即：Isd=Kr*In1式中：In1为高压侧额定电流；Kr为相对于额定电流的励磁涌流倍数，可根据系统阻抗和CT特性来整定，一般取6～10Ie。 ③比率差动保护定值：包括差动电流门槛定值Icd、第一拐点定值Ir1、第二拐点定值Ir2、比率制动第一段折线斜率K1、第二段折线斜