变压器后备保护原理与应用
变压器后备保护原理与应用
变压器后备保护概述
作用：电力变压器应装设外部接地、相间短路 引起的过电流保护及中性点过电压保护装置， 以作为相邻元件及变压器内部故障的后备保 护。 类型：过电流保护、低压闭锁过流保护、复压 闭锁方向过流保护、零序过流保护、间隙过 流保护、阻抗保护、过激励保护 变压器保护实现双重化后应简化后备保护 “强化主保护，简化后备保护”
相间短路后备保护方向设置
(1)三侧有电源的三绕组升压变压器，相间故障后 备保护为了满足选择性要求，在高压侧或中压侧 要加功率方向元件，其方向可指向该侧母线。方 向元件的设置，有利于加速跳开小电源侧的断路 器，避免小系统影响大系统。 ． (2)高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组 降压变压器和联络变压器，相间故障后备保护为 了满足选择性要求，在高压或中压侧要加功率方 向元件，其方向宜指向变压器。 (3)反应相间故障的功率方向继电器，通常由两只 功率方向继电器构成，接入功率方向继电器的电 流和电压应按90。接线的要求。为了消除三相短 路时功率方向继电器的死区，功率方向继电器的 电压回路可由另一侧电压互感器供电。
U ca＜ U l
&
t2
出口
Ia ＞ I g
Ib ＞ Ig
+
0
t0
Ic ＞ Ig
相间短路后备保护
复合电压起动（闭锁）的过电流保护
复合电压起动的过电流保护宜用于1Mw以上的 发电机和升压变压器、系统联络变压器和过电流 保护不能满足灵敏度要求的降压变压器。 作为变压器短路故障的后备保护应主要作为相邻 元件及变压器内部故障的后备保护。常常因灵敏 度不足而增加复合电压闭锁回路。也就是说，在 不对称性故障时，出现负序电压以及在对称性故 障保护安装处三相电压低于某一值时，才可开放 过电流保护，这样使复合电压闭锁过流的电流定 值大大下降，也就提高了灵敏度。
K 低压元件灵敏度 ： sen U K . max ＞ 1.2 U op K re
3）负序电压元件 U 2op (0.06 ~ 0.12)U N 负序电压元件灵敏度
K sen U k 2. min U 2 op
＞ 1.2
相间短路后备保护
负序电流和单相式低电压起动的过电流保护
此保护由负序电流继电器和单相式低电压 起动的过电流保护构成。由负序电流继电器 反应两相短路故障，由单相式低电压起动的 过电流保护反应三相短路故障， 负序电流保护灵敏度较高，且在接线的变 压器另一侧发生不对称短路故障时，灵敏度 不受影响，接线也较简单。
后备低阻杭保护
后备低阻杭保护对发电机定子绕组和变压器高、
低压绕组内部短路的后备保护作用问题 发电机三相定子绕组内部发生相间短路或匝间短 路时，纵然故障点电流很大，机端三相电流有可 能并不大，机端二相电压也可能并不显著降低， 因此装在发电机机端的阻抗保护反应就很不灵敏。 教材p72 所以阻抗保护不能胜任变压器或发电机绕组内部 短路的后备保护作用，只能作为发电机或变压器 引线、母线和相邻线路的相间短路后备保护。
变压器和容量较大的降压变压器 1．动作电流 按变压器额定电流In整定，不必考虑电动 机自起动和并列运行变压器跳闸引起的最 大负荷电流。 2．动作电压整定 (1)按正常运行时可能出现的最低电压整定 (2）按电动机自起动时的电压整定
低压过流逻辑框图
U ab ＜ Ul
U bc＜ Ul
+
t1
信号
出口 信号
相间短路后备保护
过电流保护
变压器各侧的过电流保护过电流元件按相设置，均 按躲过变压器可能出现的最大负荷电流整定，但 不作为短路保护的一级参与选择性配合，其动作 时间应大于所有出线保护最长时间。最大负荷电 流要考虑事故时，可能出现的过负荷，如并列运 行的变压器切除一台后，另一台可能出现的过负 荷，对降压变压器还要考虑电动机自起动时的最 大电流。上述保护动作应跳变压器各侧断路器。
过电流保护
动作电流：
I op
K rel I L. max K re
m IN m 1
最大负荷电流确定
并列变压器
I L. max
降压变压器
I L. max K ss I L. max
灵敏度
K sen
I k . min I op
接线图
信号
相间短路后备保护
低电压启动的过电流保护：主要用于升压
相间故障后备保护故障时间整定
单侧电源的双绕组降压变压器 单侧电源的三绕组降压变压器，相间故障后备保
护一般在低压侧和电源侧。 高压及中压侧均有电源的三绕组降压变压器 双绕组升压变压器，相间故陈后备保护装在变压 器的低压侧 中压侧无电源的三绕组升压变压器，相间故障后 备保护装于低压侧和中压侧 三侧均有电源的三绕组升压变压器
变压器接地后备保护
变压器接地后备保护
变压器接地后备保护
负序方向过流保护
负序功率方向判据与负序过流判据共同构
成负序方向过流保护。保护输入变压器引 出端TA二次三相电流及同侧母线TV二次三 相电压。动作方程为
P2 ＞ 0 I 2＞ I 2 g
„„„„„„„„„„„„（6-31-1）
相间短路后备保护
低阻抗保护
当电流、电压保护不能满足灵敏度要求或根 据网络保护间配合的要求，发电机和变压器 的相间故障后备保护可采用阻抗保护。阻抗 保护通常用于330一500kV大型升压及降压 变压器，作为变压器引线、母线、相邻线路 相间故障后备保护。
复合电压起动的过电流保护
至电压断线信号 信号 跳QF1 跳QF2
接至电压互感器
原理接线
复压过流逻辑框图
Uca ＜ U l
+
t1
信号
U 2＞ U 2 g
出口 信号
&
t2
出口
I a ＞ Ig
Ib ＞ Ig
I0
定值确定： 1）电流元件
I op K rel IN K re
2）低压元件 U op 0.7U N
