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第二章 变压器保护的配置、出口方案 一、变压器的故障类型与特征 变压器的内部故障可分为油箱内故障和油箱外故障两类，油箱内故障主要包括绕组的相间短路、匝间短路、接地短路，以及铁芯烧毁等。变压器油箱内的故障十分危险，由于油箱内充满了变压器油，故障后强大的短路电流使变压器油急剧的分解气化，可能产生大量的可燃性瓦斯气体，很容易引起油箱爆炸。油箱外故障主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。电力变压器不正常的运行状态主要有外部相间短路、接地短路引起的相间过电流和零序过电流，负荷超过其额定容量引起的过负荷、油箱漏油引起的油面降低，以及过电压、过励磁等。 教师批阅 二、变压器保护配置的基本原则 1、瓦斯保护: 800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。瓦斯保护用来反应变压器油箱内部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧断路器，轻瓦斯保护动作于发出信号。 2、纵差保护或电流速断保护: 6300KVA及以上并列运行的变压器，10000KVA及以上单独运行的变压器，发电厂厂用或工业企业中自用6300KVA及以上重要的变压器，应装设纵差保护。其他电力变压器，应装设电流速断保护，其过电流保护的动作时限应大于。对于2000KVA以上的变压器，当电流速断保护灵敏度不能满足要求时，也应装设纵差保护。纵差保护用于反应电力变压器绕组、套管及引出线发生的短路故障，其保护动作于跳开变压器各电源侧断路器并发相应信号。 3、相间短路的后备保护: 相间短路的后备保护用于反应外部相间短路引起的变压器过电流，同时作为瓦斯保护和纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，其动作时限按电流保护的阶梯形原则来整定，延时动作于跳开变压器各电源侧断路器，并发相应信号。 一般采用过流保护、复合电压起动过电流保护或负序电流单相低电压保护等。 4、接地短路的零序保护: 对于中性点直接接地系统中的变压器，应装设零序保护，零序保护用于反应变压器高压侧（或中压侧），以及外部元件的接地短路。 5、过负荷保护: 对于400KVA以上的变压器，当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应装设过负荷保护。过负荷保护通常只装在一相，其动作时限较长，延时动作于发信号。 6、其他保护: 高压侧电压为500KV及以上的变压器，对频率降低和电压升高而引起的变压器励磁电流升高，应装设变压器过励磁保护。 对变压器温度和油箱内压力升高，以及冷却系统故障，按变压器现行标准要求，应装设相应的保护装置。 三、关于三绕组变压器后备保护配置 5
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1、对于三绕组变压器的后备保护，当变压器油箱内部故障时，应断开各侧断路器，当油箱外部故障时，只应断开近故障点侧的变压器断路器，使变压器的其余两侧继续运行。 2、对于单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧 和负荷侧。保护带两级时限，以较小的时限跳开变压器断路器QF3，以较大的时限断开变压器各侧断路器。 3、对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护。 教师批阅 图2.1 四 2#变压器保护的配置 1 变压器瓦斯保护（轻瓦斯动作于发信号，重瓦斯动作于跳闸）； 2 纵差保护:采用比例制动的差动保护，并配有差动速断（用于防止内部短路Id很大时，TA饱和→比例制动保护拒动）； 3 复合电压启动的过电流保护和过电流保护（作为变压器后备保护）； 4 零序保护（反映单相接地短路）； 5 过负荷保护； 6 温度保护； 五 2#变压器保护的出口方案 6
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1 2#变压器主保护的出口方案 变压器瓦斯保护：轻瓦斯保护动作后作用于信号，重瓦斯保护动作后直接使变压器三侧的断路器跳闸。 纵联差动保护：保护动作后瞬时使变压器三侧的断路器跳闸。 2 2#变压器后备保护的出口方案 假设线路是以1.5秒跳开断路器。 10kV保护以1.8秒跳开10kV母线分段断路器，故障仍存在则跳开10kV出线断路器，再跳开35kV分段断路器，再跳开35kV出线断路器，故障仍存在则变压器三侧断路器同时跳开。若电流仍然过大，过负荷元件发过负荷信号，必要时动作于自动减负荷或跳闸。 表2.1 2#变压器保护出口方案 保护名称 纵联差动保护 10kV复合过流 10kV复合过流 110kV复合过流 110kV复合过流 110kV复合过流 低压侧过负荷 高压侧过负荷 动作时限 0 s 1.8 s 2 s 2.3 s 2.5s 3s 3.5s 3.5s 出口方案 变压器三侧断路器 10 kV分段三相断路器 10 kV出线三相断路器 35 kV分段三相断路器 35 kV出线三相断路器 变压器三侧断路器 发过负荷信号 发过负荷信号 教师批阅 7
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第三章 2#变压器后备保护的整定计算 保护整定计算 对于2#变压器，应设置两套后备保护，分别装于电源侧和负荷侧。保护带两级时限，以较小的时限跳开变压器断路器QF3，以较大的时限断开变压器各侧断路器。 教师批阅 计算各侧一次额定电流、TA变比、二次额定电流及TV的变比 表3.1 名称 各侧数据 Ue(KV) Ie1(A) 10（△侧） Se / (103)=2309.47 35（Y侧） Se / (353)=659.85 △ Ie13 / 5=228.57 240 2.75 350 110（Y0侧） Se / (1103)=209.95 △ Ie13 / 5=72.73 80 2.62 1100 TA接法 TA计算变比nL.js TA实际变比nL Ie2(A) TV计算变比 Y Ie1 / 5=461.89 500 4.62 100 1 计算各元件电抗参数，去基准容量SB?100MVA,基准电压 UB1?UAV1?10.5KV,UB?UAV?37KV, 22基准电流为IB?1100?10333?10.5?5500A IB?2100?103?37?1560A 电源系统基准电抗的标幺值 XSMIN?0.0581 XSMAX?0.0832 变压器各侧阻抗标幺值 高压侧绕组短路电压： 8
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?U1K1%?2(?UK(1?2)%??UK(1?3)%??UK(2?3)%)?12(11.79?21.30?7.08) ?13.005中压侧绕组短路电压： ?UK2%?12(?UK(1?2)%??UK(2?3)%??UK(1?3)%) ?12?11.79?7.08?21.30??0低压侧绕组短路电压： ?U1K2%?2(?UK(1?3)%??UK(2?3)%??UK(1?2)%)?12?21.3?7.08?11.79? ?8.295变压器高压侧电抗： XUK1%BT1?100?SS?13.005100?100N40?0.325125 变压器中压侧电抗： XUK2%SBT2?100?S?0 N变压器低压侧电抗： X%SBT3?UK3100?S?8.295100N100?40?0.207375 线路的基准电抗标幺值： Xl?x?lSBU?0.4?50?100.16635 B21152?0X''Sl?x?lBU?0.4?15?1002?5.442176 B210.5X''l?x?l''SBU?25?0.4?100372?0.73046 B22 9
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