【正文】 （ 2）變壓器不正常工作狀態(tài) 變壓器的不正常工作狀態(tài)主要有：油箱外部短路引起的過(guò)電流，負(fù)荷長(zhǎng)時(shí)間超過(guò)額定容量引起的過(guò)負(fù)荷，風(fēng)扇故障或漏油等原因引起冷卻能力的下降等。 變壓器油箱內(nèi)故障時(shí)，除了變壓器各側(cè)電流、電壓變化外，油箱內(nèi)的油、氣、溫度等非電量也會(huì)發(fā)生變化。 變壓器保護(hù)配置原則 容量為 800kVA 及以上的油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。 反應(yīng)變壓器繞組和引出線的相間短路的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)或電流速斷保護(hù)，對(duì)其中 性點(diǎn)直接接地側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路也能起保護(hù)作用。 對(duì)于發(fā)電機(jī)變壓器組，當(dāng)發(fā)電機(jī)與變壓器之間有 斷路器時(shí)，變壓器應(yīng)裝設(shè)單獨(dú)的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。 如果變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)對(duì)單相接地保護(hù)靈敏性不符合要求，可增設(shè)零序差動(dòng)保護(hù)。 (2)復(fù)合電壓（包括負(fù)序電壓及線電壓）起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。 (4)對(duì)于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用上述 ⑵ 、 ⑶ 保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時(shí)，可采用阻抗保護(hù)。 對(duì)于 400kVA 及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)可能過(guò)負(fù)荷的情況裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 為降低材料消耗，現(xiàn)代大型變壓器鐵芯一般都用新型電工硅鋼片制成，其額西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 定磁密近于飽和磁密，過(guò)電壓或低頻率時(shí)容易引起過(guò)激磁，因此 500kVA 及以上的大容量變壓器宜裝設(shè)過(guò)激磁保護(hù)。因此，變壓器差動(dòng)保護(hù)需要解決的主要問題之一是采取各種措施避越不平衡電流的影響。 此外，有些單位還研制了高次諧波制動(dòng)的差動(dòng)繼電 器。 若選擇電流互感器的變比，使之滿足 21TA TTAn nn ? （ 24） 這樣式（ 23）變?yōu)? 122TrTAn I II n??? ?? （ 25） 忽略變壓器的損耗，正常運(yùn)行和區(qū)外故障時(shí)一次電流的關(guān)系為 210TI n I????。這樣的接線方式造成了變壓器一、二次電流的不對(duì)應(yīng)，以 A 相為例，正常運(yùn)行時(shí)，由于 dA da dbI I I? ? ???， dAI? 超前 daI? 30? ， 如圖 22（ b）所示。為了保證正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路沒有電流，該側(cè)電流互感器的變比也要相應(yīng)地增大 3 倍，即兩側(cè)電流互感器變比的選擇應(yīng)該滿足 21 3TA TTAnnn ? （ 27） 為了滿足式（ 26），變壓器兩側(cè)電流互感器采用不同的接線方式，如圖 22（ a）所示。三繞組變壓器的縱差動(dòng)保護(hù)原理與雙繞組變壓器是一樣的。 由式（ 211）知，電流互感器和變壓器變比不一致產(chǎn)生的最大不平衡電流為 max maxunb za kI f I???? （ 212） maxkI? — 區(qū)外故障時(shí)最大的穿越電流。 電流互感器的二次電流為 111I I I?? ? ???? （ 214） 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 勵(lì)磁電流為 11 11111 111ZI I ILj L Z jZZ??? ??? ? ???? ? （ 215） 區(qū)外故障時(shí)變壓器兩側(cè)的一次電流為 21II???? （折算到二次側(cè)），故由電流互感器傳變誤差引起的不平衡電流為 2112unbI I I I I??? ? ? ???? ? ? ? （ 216） （ a）勵(lì)磁電 流中無(wú)直流偏移 ； （ b）勵(lì)磁電流中有直流偏移 25 電流互感器鐵芯的磁滯回路 引入同型系數(shù) stK 表示互感器型號(hào)對(duì)不平衡電流的影響 1unb stI K I?? （ 217）當(dāng)兩個(gè)電流互感器型號(hào)相同時(shí)，取 stK =；否則取 1 如圖 25 所示，其中： 曲線 1— 鐵芯的基本磁化曲線（通常簡(jiǎn)稱為磁化曲線）； 曲線 2— 勵(lì)磁電流隨時(shí)間的變化曲線； 曲線 3— 勵(lì)磁電 流按照曲線 2 變化時(shí)的磁滯回線； S 點(diǎn) — 飽和點(diǎn)。顯然，偏離時(shí)間軸后 1L? 會(huì)減小。 10%誤差曲線 — 電流互感器誤差達(dá)到 10%時(shí)，一次電流與二次負(fù)載電阻之間的關(guān)系曲線。差動(dòng)保護(hù)是瞬時(shí)動(dòng)作的，必須 考慮非周期分量引起 的暫態(tài)不平衡電流。 27 雙繞組單相變壓器等效電路 將變壓器參數(shù)折算到二次側(cè)后，單相變壓器等效 電路如圖 27所示。這個(gè)暫態(tài)勵(lì)磁電流稱為勵(lì)磁涌流。 過(guò)電流保護(hù)按躲開可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流小整定，啟動(dòng)電流比較大，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)動(dòng)作后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。所以高壓側(cè)取值比較高。此時(shí)可采用兩組低電壓繼電器分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，并用觸電并聯(lián)的方法提高靈敏性。 中性點(diǎn)直接接地運(yùn)行的變壓器毫無(wú)例外的都采用零序過(guò)電流保護(hù)作為變壓器接地后備保護(hù)，零序電流保護(hù)通常采用兩段式。 圖 29所示是雙繞組變壓器零序過(guò)電流保護(hù)的系統(tǒng)接線和保護(hù)邏輯。 零序電流保護(hù) Ⅰ段的動(dòng)作電流按下式整定 set rel b lx setI K K I ??Ⅰ Ⅰ 式中 relK — 可靠系數(shù)，取 ； bK — 零序電流分支系數(shù)； lxsetI?Ⅰ — 相鄰元件零序電流Ⅰ段的動(dòng)作電流。 零序電流 Ⅰ段靈敏系數(shù)按變壓器母線處故障校驗(yàn)， Ⅱ段按相鄰元件末端故障校驗(yàn)。 過(guò)負(fù)荷保護(hù)的安裝側(cè)，應(yīng)根據(jù)保護(hù)能反映變壓器各側(cè)繞組可能過(guò)負(fù)荷的情況來(lái)選擇，具體如下： 對(duì)雙繞組變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)； 對(duì)一側(cè)無(wú)電源的三繞組升壓變壓器，裝于發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無(wú)電源側(cè)； 對(duì)三側(cè)有電源的三繞組變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)； 對(duì)于雙繞組降壓變壓器，裝于高壓側(cè)； 對(duì)一測(cè)電源的 三繞組降壓變壓器，若三側(cè)繞組容量相等，只裝于電源側(cè)；若西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 三側(cè)容量相等，則裝于電源側(cè)及繞組容量較小側(cè)； 對(duì)兩側(cè)有電源的三繞組降壓變壓器，三側(cè)均應(yīng)裝設(shè)； 裝于各側(cè)的保護(hù)，均應(yīng)經(jīng)過(guò)同一時(shí)間繼電器作用于信號(hào)。 根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，管中油流速度整定為 ～ 1m/s 時(shí)，保護(hù)反映變壓器內(nèi)部故障是相當(dāng)靈敏的。 變壓器縱差 保護(hù)正定計(jì)算 T4 變壓器總差保護(hù)整定計(jì)算 當(dāng)外部發(fā)生短路時(shí)，已知 ?x*G uk =10% 取 ?UB SB =100WVA 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 則將發(fā)電機(jī)和變壓器的電抗標(biāo)幺值折算到變壓器故障點(diǎn)的值為： XT 41*? = ?? = XG 41*? = 75100? = XD 41*? =XT 41*? +XT 41*? =+= XT0* =? = XG0* = 100 ? XD0* =XT0* +XT0* =+= ??XD XD 41*? // XD 41*? //XD 41*? //XD0* +=0. 25 Ikmax. = USBB3 XD??1 = ?? = kA 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電 I = USBB3 = 103?? = Iset =Krel I = = 躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ） KITA 則 I =（ 1 ++） kA = (3) 躲過(guò)變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 Idz = 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= ? =2 2. T0 變壓器總差保 護(hù)整定計(jì)算 同理得發(fā)電機(jī) T0 ： Ikmax. = (1) 躲過(guò)電流互感器二次回路斷線時(shí)引起的差動(dòng)電流 =US BB3= 103??= Iset =Krel = = (2)躲過(guò)保護(hù)范圍外部短路時(shí)的最大不平衡電流 I =（ Kst 10%＋ ? U +? f ）KI 根據(jù)前面計(jì)算可知 = I =（ 1 ++） = (3) 躲過(guò)變壓器的最大勵(lì)磁涌流 IKKI Nurelset? = 1 = 取上述三個(gè)之中最大者作為縱差保護(hù)的動(dòng)作電流，則 Idz == 靈敏系數(shù)校驗(yàn) Ksen = IIdz = IIdz3= 3?= 2 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 過(guò)電流保護(hù)整定計(jì)算 保護(hù)的啟動(dòng)電流按躲過(guò)變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來(lái)整定，即 = 1?nn IN = 144? IN =34 ? = 式中 n—— 并聯(lián)變壓器的最少臺(tái)數(shù) IN —— 每臺(tái)變壓器的額定電流 Iset =KKrerel= =90251.. ?= 式中 Krel —— 可靠系數(shù)。短路點(diǎn)有很大的短路電流，其所產(chǎn)生的電弧不但會(huì)燒壞絕緣，還可能損壞鐵芯，甚至引起火災(zāi)，給發(fā)電機(jī)的修復(fù)工作帶來(lái)很在困難。但若不及時(shí)處理，就有可能導(dǎo)致兩點(diǎn)接地故障，造成勵(lì)磁回路短路，可能損壞轉(zhuǎn)子繞組和鐵心。 （ 2）對(duì)于直接連于母線的發(fā)電機(jī)定子繞組單相接地故障當(dāng)單相接地故障電流（不考慮消弧線圈的補(bǔ)償作用）大于表的規(guī)定允許值時(shí)，應(yīng)裝設(shè)選擇性的接地保護(hù)裝置。 （ 6）對(duì)于不對(duì)稱負(fù)荷引起的發(fā)電機(jī)定子繞組過(guò)電流，應(yīng)裝設(shè)接于一相電流的過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 （ 10）對(duì)于轉(zhuǎn)子回路的過(guò)負(fù)荷，在 100MW 及以上，比且采用半導(dǎo)體勵(lì)磁系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)，應(yīng)裝設(shè)轉(zhuǎn)子過(guò)負(fù)荷保護(hù)。 為了快速消除發(fā)電機(jī)內(nèi)部的故障，在保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)斷路器跳閘的同時(shí)，還必須動(dòng)作自動(dòng)滅磁開關(guān) ，斷開發(fā)電機(jī)勵(lì)磁回路，使定子繞組不再感應(yīng)出勵(lì)磁電動(dòng)勢(shì)，繼續(xù)供給短路電流。兩組電流互感器之間為縱差保護(hù)的范圍。2 +I39。2 ），（短路點(diǎn) k2 ）。但實(shí)際上差動(dòng)繼電器中流過(guò)不大的電流，此電流稱為不平衡電流。 對(duì)于水輪發(fā)電機(jī)，由于電抗 dX?? 的數(shù)值比汽輪發(fā)電機(jī)大，其出口處發(fā)生三相西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 33 短路的最大短路電流約為：max 5d e fII??? 為避免保 護(hù)在電流互感器二次回路斷線時(shí)誤動(dòng)作，保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)大于發(fā)電機(jī)的最大負(fù)荷電流，即 Idz =Kk I 式中 Kk － 可靠系數(shù)，采用 I－發(fā)電機(jī)額定電流 取述最大的 Idz 作為保護(hù)的動(dòng)作電流。但是這樣整定后，在正常運(yùn)行條件下發(fā)生電流互感器二次回路斷線時(shí)，在負(fù)荷電流的作用下，差動(dòng)保護(hù)就可 能誤動(dòng)作，就這點(diǎn)來(lái)看其可靠性是較差的。 發(fā)電機(jī)橫差保護(hù) （ 1）發(fā)電機(jī)裂相橫差保護(hù) 裂相橫差保護(hù) — 大容量發(fā)電機(jī)每相都由兩個(gè)或兩個(gè)以上并聯(lián)分支繞組組成，正常運(yùn)行時(shí)各繞組中電勢(shì)相等，流過(guò)相等的負(fù)荷電流；當(dāng)同相內(nèi)非等電位點(diǎn)匝間短路時(shí)，各繞組中。 發(fā)電機(jī)縱差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作邏輯如下： 西安工程大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 34 發(fā)電機(jī)的縱差保護(hù)可以無(wú)延時(shí)的切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種故障，同時(shí)又不反應(yīng)發(fā)電機(jī)的過(guò)負(fù)荷和系統(tǒng)振蕩，靈敏系數(shù)一般較高。 最小靈敏系數(shù)應(yīng)約為 2。 發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)整定 縱差保護(hù)的整定原則如下： BCH2型繼電器構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù) 保護(hù)動(dòng)作電流應(yīng)躲開外部短路時(shí)最大不平衡電流，即 m a xdz K bp js K fz q tx i dI K I K K K f I??? ? ? ? ? ? 式中 Kk — 可靠系數(shù)，采用 ； I — 計(jì)算不平衡電流； Kfzq — 考慮非周期分量影響的系數(shù)。2 =I39。在正常運(yùn)行或保護(hù)區(qū)外故障時(shí)，流過(guò)繼電器的電流為兩側(cè)電流之差（ Id =I39。差動(dòng)互感器與兩側(cè)電流互感器的二次繞組并聯(lián)。因?yàn)樵摫Ｗo(hù)可