变压器保护原理（五篇材料）

第一篇：变压器保护原理

保护原理 3.1差动保护 3.1.1 启动元件

保护启动元件用于开放保护跳闸出口继电器的电源及启动该保护故障处理程序。各保护CPU的启动元件相互独立，且基本相同。

启动元件包括差流突变量启动元件、差流越限启动元件。任一启动元件动作则保护启动。a)差电流突变量启动元件的判据为： | iφ(t)-2iφ(t-T)+iφ(t-2T)|>0.5Icd ； 其中：φ为a,b,c三种相别； Icd为差动保护动作定值；

当任一差电流突变量连续三次大于启动门坎时，保护启动。

b)差流越限启动元件是为了防止经大电阻故障时差电流突变量启动元件灵敏度不够而设置的辅助启动元件。该元件在差动电流大于差流越限启动门坎并持续5ms后启动。差流越限启动门坎为差动动作定值的80%。

3.1.2 差动电流速断保护元件

本元件是为了在变压器区内严重性故障时快速跳开变压器各侧开关，其动作判据为：

Id >Isd

其中：Id为变压器差动电流 Isd为差动电流速断保护定值 3.1.3 二次谐波制动元件

本元件是为了在变压器空投时防止励磁涌流引起差动保护误动, 其动作判据为：

I ⑵>Id * XB 2；

其中：I⑵为差动电流中的二次谐波含量； Id为变压器差动电流；

XB2为差动保护二次谐波制动系数； 3.1.4 波形对称判别元件

本元件采用波形对称算法，将变压器空载合闸时产生的励磁涌流与故障电流分开。当变压器空载合闸至内部故障或外部故障切除转化为内部故障时，本保护能瞬时动作。本保护原理已申请国家专利，专利号为ZL-95-1-12781.0。

3.1.5 比率制动元件

本元件是为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用,同时在内部故障时有较高的灵敏度，其动作判据为：

Icdd =|I1+I2+I3|；

Izdd =max(|I1|,|I2|,|I3|)；

Icdd≥Icd 并且Izdd<=Izd 或3Izd>Izdd>Izd，Icdd-Icd≥K1*(Izdd-Izd)或Izdd>3Izd，Icdd-Icd-K1*2Izd≥K2*(Izdd-3Izd)其中： I1为I侧电流； I2为II侧电流；

I3为III侧电流； Icd为差动保护电流定值；

Icdd为变压器差动电流； Izdd为变压器差动保护制动电流，Izd为差动保护比率制动拐点电流定值, 软件设定为高压侧额定电流值；

K1,K2为比率制动的制动系数，软件设定为K1=0.5,K2=0.7； 3.1.6 TA回路异常判别元件

本元件是为了变压器在正常运行时判别TA回路状况，发现异常情况发告警信号，并可由控制字投退来决定是否闭锁差动保护。其动作判据为：

(1)|⊿iφ|≥0.1In且|IH|<|IQ|；(2)相电流≤IWI且ID≥IWI ；

(3)本侧|Ia+Ib+Ic|≥IWI（仅对TA为Y形接线方式）；(4)max(Ida,Idb,Idc)> IWI(5)max(Ida,Idb,Idc)>0.577Icd 其中：⊿iφ为相电流突变量 Ida,Idb,Idc为A,B,C三相差流值； Icd 为差动保护电流定值 In 为额定电流 IQ 前一次测量电流 IH 当前测量电流

ID 无流相的差动电流 IWI无电流门槛值，取0.04倍的TA额定电流；

以上条件同时满足(1)、（2）、（3）、（4）判TA断线，仅条件（5）满足，判为差流越限。3.1.7 变压器各侧电流相位补偿元件

变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性以母线侧为极性端。

变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用Y->Δ变化调整差流平衡。对于Y0/Δ-11的接线，其校正方法如下：

Ia’=(IA-IB)/ ；Ib’=(IB-IC)/ ；Ic’=(IC-IA)/ ；

如有其它接线方式，请在定货合同或技术协议中特别说明。3.1.8 过负荷监测元件

本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器各侧的三相电流。动作判据为： max(Ia,Ib,Ic)>Igfh；

其中: Ia、Ib、Ic为变压器各侧三相电流； Igfh为变压器过负荷电流定值； 3.1.9 过负荷启动冷却器元件

本保护反应变压器的负荷情况，监测变压器高压侧三相电流。动作判据为： max(Iah，Ibh，Ich)>ITFH；

其中: Iah、Ibh、Ich为变压器高压侧三相电流；

ITFH为变压器过负荷启动冷却器元件电流定值； 3.1.10 过负荷闭锁调压元件 本保护反应变压器的负荷情况，仅监测变压器高压侧三相电流。动作判据为： max(Ia，Ib，Ic)>ITY；

其中: Ia，Ib，Ic为变压器高压侧三相电流； ITY为变压器过负荷闭锁调压元件电流定值。3.2 非电量保护

本保护完全独立于电气保护，仅反应变压器本体开关量输入信号，驱动相应的出口继电器和信号继电器，为本体保护提供跳闸功能和信号指示。

本非电量保护可选择信息上传功能，如非电量信息需通过通讯上传，请在保护技术协议或合同中说明。3.3 断路器保护装置（PST-1206B）

本保护装置共有断路器失灵电流判别、断路器非全相保护和变压器冷却器全停延时回路。断路器失灵电流判别元件为断路器失灵保护提供电流判别。延时元件为非电量保护提供计时功能。3.3.1 断路器失灵电流启动回路

按照25条反措要求，采用相电流、自产零序电流和负序电流元件判别断路器的失灵，第一时限解锁母差保护的复合电压元件，第二时限启动母差保护的断路器失灵回路。

3.3.2 断路器非全相保护

本保护只用于220KV侧分相跳闸的断路器；检测断路器的位置接点、自产零序电流和负序电流元件确定断路器的运行状态，延时跳被保护的断路器，并不启动本断路器的失灵保护。

本保护包括以下元件： 1)过流元件，动作判据为：

3I0 >Ifqx ； I2 >I2dz ；

其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流，3I0=Ia+Ib+Ic； I2 为负序电流；

Ifqx为零序过流的电流定值； I2dz为负序过流的电流定值； 2)断路器位置节点检测元件 3.3.3 变压器冷却器全停延时回路

在变压器非电量保护中，冷却器全停保护在原有可直跳基础上增加保护逻辑，其动作逻辑为变压器冷却器全停接点和变压器油温高接点作为开入量(强电开入)，变压器冷却器全停接点动作启动时间继电器，时间继电器动作且变压器油温高接点动作(与门)启动出口跳闸。变压器冷却器全停保护逻辑中是否经油温高闭锁可由控制字选择，变压器冷却器全停保护是否投入可采用投退控制字选择。

3.4 后备保护

3.4.1 复合电压闭锁（方向）过流保护

本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用90°接线，本侧TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab,Ubc,Uca)Ufx； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值；

2)功率方向元件，电压电流取自本侧的TV和TA，TA的正极性端指向母线，动作判据为： a)若方向由复压方向投退控制字选择为“0”时，方向指向变压器：

Uab～Ic Ubc～Ia Uca～Ib三个夹角（电流落后电压时角度为正），其中任一个满足式 45°>б>-135°最大灵敏角为-45°，动作特性为：

b)若方向由控制字选择为“1”时，方向指向系统（母线），则动作区与正向相反。c)若方向由控制字选择为“2”时，表示方向元件退出，本保护变为复合电压闭锁过流保护。

3)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为： Ia>Ifgl； Ib>Ifgl； Ic>Ifgl； 其中：Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明： 220kV侧复合电压方向过流保护，方向朝向变压器，以较短时限动作断开变压器110kV断路器；以较长时限动作断开变压器各侧断路器。

110kV侧复合电压方向过流保护，方向朝110kV母线，以较短时限动作断开110kV母联或母分断路器；以较长时限动作断开变压器本侧断路器。

35（10）kV侧复合电压方向过流保护，方向朝35kV母线，第一时限动作断开35kV母分断路器；第二时限动作断开变压器本侧断路器；第三时限动作断开变压器各侧断路器；

各侧复合电压方向过流保护方向元件的指向、方向元件的投入退出可通过控制字选择； 当发生TV断线时，方向元件退出，闭锁复合电压方向过流保护；

3.4.2 复合电压闭锁过流保护

本保护反应相间短路故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自本侧的TA。动作判据为：

Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明：220KV侧复合电压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。

110KV侧复合电压过流保护：第一时限动作断开变压器本侧母联或分段断路器；

第一时限动作断开变压器本侧断路器 3.4.3 零序（方向）过流保护 本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。交流回路采用0°接线，电压电流取自本侧的TV和TA。TV断线时，本保护的方向元件退出。TV断线后若电压恢复正常，本保护也随之恢复正常。本保护包括以下元件：

1）零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；

其中：3I0为三相电流Ia,Ib,Ic在软件中合成的零序电流 3I0=Ia+Ib+Ic

I0gl为零序过流的电流定值； 2)零序功率方向元件，动作判据为：

3U0～3I0夹角δ（电流落后电压时角度为正，3U0>1V）

-195°>δ>-15° 其中：

3U0为三相电压Ua，Ub，Uc在软件中和成的零序电压，3U0=Ua+Ub+Uc。

最大灵敏角为-105°，动作特性为：

当零序功率方向选择控制字=“0”时，零序功率方向指向变压器，保护动作区-15°>б>-195°，最大灵敏角为-105°；

当零序功率方向选择控制字=“1”时，零序功率方向指向系统（母线），保护动作区165°>б>-15°，最大灵敏角为75°； 当零序功率方向选择控制字=“2”时，零序功率方向元件退出。

说明：220KV侧装设两段式零序方向电流保护，方向指向变压器，每段的第一时限跳变压器110kV断路器；第二时限跳变压器各侧断路器。

110kV侧装设两段式方向零序电流保护，方向指向110kV母线，每段的第一时限跳110kV母联或母分断路器；第二时限跳变压器本侧断路器。

3.4.4 零序过流保护

本保护反应单相接地故障，可作为变压器的后备保护。本保护包括以下元件： 1)零序过流元件，动作判据为： 3I0 >I0gl ；

其中：3I0为零序电流，取自本侧TA。I0gl为零序过流的电流定值；

说明：零序电流保护，跳变压器各侧断路器。

3.4.5 间隙零序保护

本保护反应变压器间隙电压和间隙击穿的零序电流，可作为变压器的后备保护。保护包括以下元件： 1)间隙零序过压元件，动作判据为： 3U0 >U0L ；

其中：3U0为零序电压，取自本侧零序TV； U0L为间隙零序过压的电压定值； 2)间隙零序过流元件，动作判据为： 3I0g >Iggl ；

其中：3I0g为间隙零序电流，取自本侧中性点间隙TA； Iggl为间隙零序过流的电流定值；

说明：间隙零序保护的过压元件和过流元件各带时间元件，保护动作跳变压器各侧断路器。

3.4.6 公共绕组零序过流保护

本保护反应自藕变压器中性点电流，本保护包括以下元件： 公共绕组零序过流元件，动作判据为： Izxd >Iz ；

其中：Izxd为公共绕组自产零序电流，取自本侧公共绕组TA； Izxd=Ia+Ib+Ic，Ia、Ib、Ic为公共绕组三相电流； Iz为公共绕组零序过流的电流定值；

说明：公共绕组零序过流保护，保护动作跳变压器各侧断路器。

3.4.7 公共绕组复压过流保护

本保护作为变压器的总后备保护。本保护包括以下元件：

1)复合电压元件，电压取自变压器各侧TV，动作判据为： min(Uab ,Ubc ,Uca)Ufx ； 以上两个条件为“或”的关系；

其中：Uab、Ubc、Uca为线电压； Uddy为低电压定值； U2为负序电压； Ufx为负序电压定值； 2)过流元件，电流取自公共绕组的TA。动作判据为：

Ia>Ifgl ； Ib>Ifgl ； Ic>Ifgl ； 以上三个条件为“或”的关系，其中： Ia,Ib,Ic为三相电流； Ifgl为过电流定值；

说明：公共绕组复压过流保护：动作断开变压器各侧断路器。

3.4.8 公共绕组过负荷保护

本保护仅反应自藕变压器公共绕组情况，仅监测公共绕组A相电流。动作判据为： Ia >Igfh ；

其中: Ia为公共绕组A相电流；Igfh为变压器公共绕组过负荷电流定值； 3.4.9 TV回路异常判别元件

本元件仅在保护正常运行时投入；当保护启动后，退出本元件。动作判据为： 1)U2>8V；

2)min(Uab,Ubc,Uca)<70V； 3)U1<4V；

U1、U2分别为本侧的正序电压和负序电压。满足条件1）、2）判为TV断线，满足3）判为TV三相失压。

第二篇：变压器原理教案

变压器的结构及原理

授课老师：黄易平

复习引入

一、电子线路中常见变压器：电源变压器、开关变压器、耦合变压器等 新课讲授：

一、变压器的基本结构： 变压器主要由：铁芯、线圈。

1、铁芯：变压器的磁路部分

由含硅量5%，厚度0.35mm或0.5mm硅钢片叠加而成。其特点是在较低的外磁场作用下能产生较高的磁感应强度，并随外磁场的增加磁感应强度很快达到饱和，磁场去掉后，材料磁场基本消失，剩磁很小。由于硅的加入钢片电阻率增大，涡流损耗降低，不易发热且老化现象减小。

2、绕组：变压器的电路部分

由漆包线绕制而成，分初级绕组和次级绕组。

二、变压器电路符号：

三、变压器的种类及作用：

变压器的种类很多, 有在电力系统中用电力变压器；有在电子设备和仪器中常用小功率电源变压器；有在放大电路中用耦合变压器起传递信号或进行阻抗的匹配。变压器虽然大小悬殊, 用途各异, 但其基本结构和工作原理却是相同的。

变压器是利用电磁感应原理传输电能或电信号的器件, 它具有变换电压、变换电流和变换阻抗的作用。

四、电磁感应原理实验（1）：

四、电磁感应原理实验（2）：

五、电磁感应实验结论：

1、在线圈中感应电压的大小方向与线圈中，磁通的大小的变化率成正比。即： E= N ΔΦ/Δt

2、磁通量大小与电流大小成正比,即 NΦ=Li,其中L是电感系数,于是, E=NΔΦ/dt=ΔLi/dt。

3、楞次定律：

当穿过线圈的磁通量发生变化时，感应电流的方向总是要阻碍线圈中原磁通量的变化。

六、PROTUES实验仿真：验证变压过程。

第三篇：变压器工作原理

变压器工作原理

变压器是变换交流电压、电流和阻抗的器件，当初级线圈中通有交流电流时，铁芯（或磁芯）中便产生交流磁通，使次级线圈中感应出电压（或电流）。变压器由铁芯（或磁芯）和线圈组成，线圈有两个或两个以上的绕组，其中接电源的绕组叫初级线圈，其余的绕组叫次级线圈。

一、变压器的制作原理：

在发电机中，不管是线圈运动通过磁场或磁场运动通过固定线圈，均能在线圈中感应电势，此两种情况，磁通的值均不变，但与线圈相交链的磁通数量却有变动，这是互感应的原理。变压器就是一种利用电磁互感应，变换电压，电流和阻抗的器件。

二、分类

按冷却方式分类：干式（自冷）变压器、油浸（自冷）变压器、氟化物（蒸发冷却）变压器。

按防潮方式分类：开放式变压器、灌封式变压器、密封式变压器。

按铁芯或线圈结构分类：芯式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、壳式变压器（插片铁芯、C型铁芯、铁氧体铁芯）、环型变压器、金属箔变压器。按电源相数分类：单相变压器、三相变压器、多相变压器。

按用途分类：电源变压器、调压变压器、音频变压器、中频变压器、高频变压器、脉冲变压器。

三、电源变压器的特性参数

工作频率

变压器铁芯损耗与频率关系很大，故应根据使用频率来设计和使用，这种频率称工作频率。

额定功率

在规定的频率和电压下，变压器能长期工作，而不超过规定温升的输出功率。额定电压

指在变压器的线圈上所允许施加的电压，工作时不得大于规定值。

电压比

指变压器初级电压和次级电压的比值，有空载电压比和负载电压比的区别。空载电流

变压器次级开路时，初级仍有一定的电流，这部分电流称为空载电流。空载电流由磁化电流（产生磁通）和铁损电流（由铁芯损耗引起）组成。对于50Hz电源变压器而言，空载电流基本上等于磁化电流。

空载损耗

指变压器次级开路时，在初级测得功率损耗。主要损耗是铁芯损耗，其次是空载电流在初级线圈铜阻上产生的损耗（铜损），这部分损耗很小。

效率

指次级功率P2与初级功率P1比值的百分比。通常变压器的额定功率愈大，效率就愈高。

绝缘电阻

表示变压器各线圈之间、各线圈与铁芯之间的绝缘性能。绝缘电阻的高低与所使用的绝缘材料的性能、温度高低和潮湿程度有关。

四、音频变压器和高频变压器特性参数

频率响应

指变压器次级输出电压随工作频率变化的特性。

通频带

如果变压器在中间频率的输出电压为U0，当输出电压（输入电压保持不变）下降到0.707U0时的频率范围，称为变压器的通频带B。

初、次级阻抗比

变压器初、次级接入适当的阻抗Ro和Ri,使变压器初、次级阻抗匹配，则Ro和Ri的比值称为初、次级阻抗比。在阻抗匹配的情况下，变压器工作在最佳状态，传输效率最高。

五、低频变压器的技术参数

对不同类型的变压器都有相应的技术要求，可用相应的技术参数表示。如电源变压器的主要技术参数有：额定功率、额定电压和电压比、额定频率、工作温度等级、温升、电压调整率、绝缘性能和防潮性能。对于一般低频变压器的主要技术参数是：变压比、频率特性、非线性失真、磁屏蔽和静电屏蔽、效率等。

电压比：

变压器两组线圈圈数分别为N1和N2，N1为初级，N2为次级。在初级线圈上加一交流电压，在次级线圈两端就会产生感应电动势。当N2>N1 时，其感应电动势要比初级所加的电压还要高，这种变压器称为升压变压器：当N2

式中n 称为电压比(圈数比)。当n<1 时，则N1>N2，V1>V2，该变压器为降压变压器。反之则为升压变压器。

变压器的效率：

在额定功率时，变压器的输出功率和输入功率的比值，叫做变压器的效率，即 式中η 为变压器的效率；P1 为输入功率，P2 为输出功率。

当变压器的输出功率P2 等于输入功率P1 时，效率η 等于100%，变压器将不产生任何损耗。但实际上这种变压器是没有的。变压器传输电能时总要产生损耗，这种损耗主要有铜损和铁损。铜损是指变压器线圈电阻所引起的损耗。当电流通过线圈电阻发热时，一部分电能就转变为热能而损耗。由于线圈一般都由带绝缘的铜线缠绕而成，因此称为铜损。

变压器的铁损包括两个方面。一是磁滞损耗，当交流电流通过变压器时，通过变压器硅钢片的磁力线其方向和大小随之变化，使得硅钢片内部分子相互摩擦，放出热能，从而损耗了一部分电能，这便是磁滞损耗。另一是涡流损耗，当变压器工作时。铁芯中有磁力线穿过，在与磁力线垂直的平面上就会产生感应电流，由于此电流自成闭合回路形成环流，且成旋涡状，故称为涡流。涡流的存在使铁芯发热，消耗能量，这种损耗称为涡流损耗。

变压器的效率与变压器的功率等级有密切关系，通常功率越大，损耗与输出功率比就越小，效率也就越高。反之，功率越小，效率也就越低。

第四篇：变压器保护教案

供电一部电力变压器保护培训教案

【教学目的】

1、了解变压器配备保护的种类

2、了解变压器的主要参数

3、掌握变压器的巡视内容 【教学过程】

一、变压器应装设的保护

（1）反映变压器油箱内部各种短路故障和油面降低的气体保护（瓦斯保护）。（2）反映变压器的绕组线引出线相间短路、中性点直接接地系统绕组和引出线的单相接地短路及绕组匝间短路的纵差保护。

（3）反映变压器外部相间短路并作为气体保护盒差动保护后备的过电流保护（或复合电压启动的过电流保护或负序过电流保护）。

（4）反映中性点直接接地系统中变压器外部接地短路的零序电流保护。（5）反映变压器对此过负荷的过负荷保护。（6）反映变压器过励磁的保护。

二、变压器的保护装置

（一）气体保护 1.作用

气体保护是变压器本体内部故障的主保护，它是反映变压器油箱内部各种短路故障时气体数量、油流速度和油面降低的保护。

2.基本工作原理

气体保护有轻气体保护和重气体保护变压器内部故障时，故障点局部高温使变压器油温升高，体积膨胀，油内空气被排出而形成上升气体。若故障点产生电弧，则变压器油和绝缘材料将分解出大量气体，这些气体自油箱流向油枕上部，故障程度越严重，产生的气体越多，流向油枕的油流速断越快。由于排出气体的数量和油流速度直接反映了变压器性质和严重程度，故少量气体和气流速度较小时，经气体保护动作于信号；故障严重，油流速度高时，重气体保护瞬时动作于跳闸。

3.气体保护的运行（1）主变压器投运前，应检查气体继电器有无残留气体、轻气体保护触点能否准确地动作于信号、气体继电器是否漏油、二次回路的绝缘电阻是否符合要求，试验重气体保护触点能否动作于主变压器各侧断路器跳闸。

（2）主变压器正常运行时，轻气体保护应投入信号，重气体保护应投入跳闸。

（3）主变压器停运时，轻气体保护不应退出，以便发现变压器油面的降低。

（二）变压器的差动保护 1.作用

变压器纵差保护是变压器本体内部、套管和引出线故障的主保护，它是反映变压器绕组线引出线相间短路、中性点直接接地侧的单相接地短路及绕组匝间短路的保护。差动保护动作应瞬时断开各侧断路器。

2.差动保护的运行

（1）差动保护在第一次投入运行时，应作空载合闸试验，以检验其躲励磁涌流的性能。

（2）在差动回路上工作时或差动回路断线后，将差动保护退出。（3）新投产的和二次差动回路经过工作改动后的差动保护，应带负荷做六角图试验，证明二次回路变比、极性正确以及差压满足要求，然后方可将差动保护投入运行。

（三）过电流保护（一般指复合电压启动的过电流保护）

变压器的过电流保护一般包括带低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护、负序过电流保护及低阻抗保护等。它是为了防止变压器外部短路时引起变压器绕组的过电流，同时作为变压器内部故障的后备保护。动作于跳闸，跳开变压器一、二次主断路器。

（四）变压器的零序保护 1.变压器的零序电流保护

零序电流保护也是变压器的后备保护，它反映三相系统中性点直接接地运行的变压器外部单相接地故障引起的过电流的状况。动作于跳闸，跳开一、二次主断路器。

2.零序过电压保护 低压侧有电源的变压器，中性点可能接地运行或不接地运行时，对外部单相接地引起的过电流以及因失去接地中性点引起的过电压除设零序电流保护外，还应增设零序电压保护，该保护动作经一个延时断开各侧断路器。

（五）变压器过负荷保护

如果变压器过负荷运行时间过长，势必影响绕组绝缘的寿命。因此装设过负荷保护来反映变压器过负荷的状况。在大多数情况下，变压器过负荷是对称的，因此变压器过负荷保护只用一个电流继电器，接于在任一相电流之中，经延时时作用于信号。

（六）后备保护的运行

（1）当主变压器低压侧后备保护动作后，应检查有无越级跳闸及各出线保护的动作情况。若查明是某一线路保护或断路器拒跳造成，则应断开该线路断路器，然后合上主变压器断路器，恢复对其他线路的供电。

（2）若后备保护动作使主变压器各侧断路器均跳闸，而外部无故障，则应检查主变压器主保护是否正常，检查主变压器本体有无异常，套管引出线有无放电痕迹，不查清原因不许对主变压器试送电。

三、变压器的电气参数

（1）额定容量SN：是指规定条件下长期运行时输出功率的保证值，以视在功率表示，单位是千伏安。

（2）额定电压UN：是指变压器长时间运行时所应承受的正常工作电压，以kV表示。

（3）额定电流IN：是指变压器在额定容量下允许长期通过的额定电流。（4）阻抗电压Uk：也叫短路电压。将变压器的二次绕组短路，缓慢升高一次侧电压，当一次侧绕组的电流达到额定值是，此时在一次侧所施加的电压，叫做短路电压。

（5）负荷损耗（铜损耗）变压器负荷电流流过一、二次绕组是，绕组上所消耗的功率，称为负荷损耗，简称铜损耗。即把变压器的二次绕组短路，在一次绕组通入额定电流变压器所消耗的功率。包括基本损耗和附加损耗两部分。

（6）空载电流I0，当变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时，在一次侧通过的电流称为空载电流。因它在变压器中起励磁作用，故又称励磁电流，一般以额定电流的百分数表示。

（7）空载损耗（铁损耗）△P0，变压器一次侧加额定电压，二次侧空载时，变压器一次测得的有功功率称为空载损耗。实为铁芯所产生的损耗故友称为铁芯损耗（包括励磁损耗和涡流损耗）。

四、变压器巡视内容（1）声音应正常。

（2）油位应正常，外壳清洁，无渗漏油现象。（3）油枕油位应正常。

（4）三相负荷应平衡且不超过额定值。

（5）引线不应过松过紧，连接处接触良好，无发热现象。（6）气体继电器内应充满油。（7）冷却系统运行应正常。

（8）绝缘套管应清洁，无裂纹和放电打火现象（9）呼吸器应畅通，油封完好，硅胶不变色。

（10）防爆管玻璃应完整、无裂纹、无存油。防暴器红点应不弹出。变压器发出异常声音：过负荷；内部连接部位接触不良，放电打火；个别零件松动；系统中有接地或短路；大电动机启动，使负荷变化较大。

变压器气体保护动作的原因。可能是（1）因滤油、加油或冷却系统不严密，致使空气进入；（2）因温度下降或漏油，使油面缓慢下降；（3）发生穿越性短路故障；（4）因变压器内部故障而产生大量气体。

第五篇：变压器保护讲义剖析

变压器保护讲义

基本内容：

一、电力变压器运行状态及保护配置

二、变压器瓦斯保护

三、变压器的温度保护

四、变压器的纵差保护

五、变压器的电流电压保护

六、变压器保护小结

七、反时限电流保护

八、公司微机变压器保护的功能

一、电力变压器运行状态及保护配置

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。虽然它无旋转部件，结构简单，运行可靠性高，但在实际运行中仍然会发生故障和不正常工作状态。

（一）变压器故障及异常运行状态

1.故障：分为油箱内部和油箱外部两种故障。

油箱内部故障：主要有相间短路、单相匝间短路、单相接地故障等。

危害：（1）会烧毁变压器；

（2）由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化，容易导致变压器油箱爆炸。

油箱外部故障：主要是绝缘套管和引出线上的相间短路及单相接地故障。

危害：可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而破坏电力系统正常运行。

2.异常运行状态：（1）漏油造成的油位下降；

（2）由于外部短路引起的过电流或长时间过负荷、过电压等，使变压器绕组过热，绕组绝缘加速老化，甚至引起内部故障，缩短变压器的使用寿命。

（二）变压器保护配置

DL400-1991《继电保护和安全自动装置技术规程》规定[4]，变压器应装设如下保护：

为反应油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设气体保护。

为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护。对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器，以及6.3MVA及以上的厂用变压器，应装设纵差保护；对于10MVA以下变压器且过电流时限大于0.5s时，应装设电流速断保护；对于2MVA以上变压器，当电流速断保护的灵敏系数不满足要求时，则宜于装设纵差动保护。

为反应外部相间短路引起的过电流和作为气体、纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，应装设过流保护。

1.瓦斯保护。用来反应变压器内部故障，当变压器内部发生故障，油分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护动作。容量在800KVA及以上的油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。

2.纵联差动保护。用来反应变压器内部及引出线套管的故障，容量在10MVA及以上单台运行的变压器、容量在6.3MVA及以上并列运行的变压器，都应装设纵联差动保护。

3.电流速断保护。用来反应变压器外部短路故障。容量在10MVA以下单台运行的变压器、容量在6.3MVA以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护。4.过电流保护。用来反应变压器内部和外部故障，作为纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。5.过负荷保护。用来防止变压器对称过负荷，因此保护装置只接在某一相的电路中，并且动作于信号。

6.温度保护。为了监视变压器的上层油温不超过规定值（一般为85℃）当超过油温规定值时，温度保护动作发出信号后或自动开启变压器冷却风扇。7.启动风冷 变压器室门打开 有载调压等

油浸式变压器干式变压器区别

1、油浸变压器的应用范围很广。可以在户内，也可以在户外。特别适合于户外。

2、干式变压器使用于户内。主要使用在特别重要的地方和有防火要求的高楼、医院、机场、车站、地铁、大超市及商店、剧院、学校等场所。

3、油浸变对周围环境没有特别的要求，当然不能有火险的地方。而干变对环境有些要求，如不能太潮湿、不能有太多的灰尘和污秽的场所。通风要良好等。

2、两卷变 三卷变

如一台110KV/35KV/10KV的变压器，110KV是高压侧，10KV是低压侧，而35KV就是中压侧。

由于变压器的绕组是由一匝一匝的线圈绕成，人们就形象地称之为变压器的一个“卷”；一般人们将A、B、C三相合在一起，称之为变压器的一个“卷”，就是高压侧一个卷，中压侧一个卷，低压侧一个卷；二卷变压器就是有高压和低压二个电压等级的变压器，三卷变压器就是有高压、中压、低压三个电压等级的变压器。

二、变压器瓦斯保护

1.原理：

电力变压器是利用变压器油作绝缘和冷却介质的，因此当变压器油箱内部发生各种故障时，短路电流都会产生电弧，使变压器油和其他绝缘物分解，产生大量的气体。利用这些气体形成的压力或冲力可使保护动作。这种反应气体形成的压力而动作的保护装置，叫做瓦斯保护。2.结构组成及动作原理：

气体保护的主要元件是气体继电器。气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。为了使气体在管道中更好地流动，在安装具有气体继电器的变压器时，变压器顶盖与水平面间应有1％～1.5％的坡度；通往继电器的连接管应具有2％～4％的坡度。这样当变压器内部发生故障时，可使气流易于进入油枕，便能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。

（1）轻瓦斯保护：正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点是断开的。当内部出现故障时，油分解产生气体，油面下降，开口杯随之下降。当气体积聚增多时，与开口杯固定在一起的永久磁铁使干簧触点接通，发出轻瓦斯信号。

（2）重瓦斯保护：当变压器内部发生严重故障时，将产生强烈的气体，使变压器内部压力突增，产生强烈的油流，油流、气流冲击挡板，挡板带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。

气体继电器顶部的放气阀收集气体，用于化验分析瓦斯气体的成分。

瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线简单等特点，特别是当变压器内发生匝间短路的匝数很少时，故障回路的电流虽然很大（这时将造成严重过热），但反应在外部电路的电流变化很小，这时差动保护可能不动作，而瓦斯保护却能可靠动作。因此，对于变压器油箱内部的各类故障，瓦斯保护较差动保护更加灵敏可靠。但应注意的是瓦斯保护只能反应油箱内部范围出现的故障，对油箱外部的故障它是不可能反应的。

三、变压器的温度保护

变压器油的温度越高，劣化速度越快，使用年限越少。当油温达115～120℃时，油开始劣化，而到140～150℃时劣化更明显，以致不能使用。油温越高将促使变压器绕组绝缘加速老化影响其寿命。

运行中规定变压器上层油温最高允许值为95℃，正常情况下不应超过85℃。因此运行中对变压器的上层油温要进行监视。

在变压器内部安装温度继电器，用温度继电器来监视变压器的油温。温度超过85℃时，温度继电器的高温保护接点闭合，发出告警信号；温度超过95℃时，超温保护接点闭合，作用于跳闸。

对于干式变压器，通常只装设温度保护继电器，而不装设瓦斯保护继电器。

四、变压器的纵差保护

变压器的纵差保护主要用来反应变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障。

（一）变压器纵差保护工作原理

双绕组变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端子都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两边线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次侧电流之差，也就是说差动继电器是接在差电流回路中的。

从理论上讲，正常及外部故障时，差动回路中的电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常和外部短路时，差动回路中仍有电流，即不平衡电流Iunb,此时流过差动继电器的电流IKD为

IKD＝I1I2＝Iunb

要求不平衡电流尽可能地小，确保继电器不会误动作。当变压器内部发生相间故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过继电器的电流为I1与I2之和，为全部短路电流，即 IKD＝I1I2＝IK

使继电器可靠动作。

显然，变压器的差动保护范围是构成变压器差动保护电流互感器之间的电气设备，以及连接这些电气设备的导线。由于差动保护对区外故障不会动作。因此 

差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。整定原则

(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。

（二）产生不平衡电流的主要因素及解决措施

由于变压器在结构和运行上的一些特殊性，使它实际上在保护范围内没有故障时也有较大的不平衡电流流过继电器，所以必须设法减小和躲过不平衡电流，以防纵差保护误动作。

产生不平衡电流的主要原因是变压器各侧的额定电压和电流的大小及相位不同；变压器空载时在电源侧有很大的励磁涌流出现；变压器两侧差动用的电流互感器不可能采用同型号、同规格；电流互感器的变比选择不完全合适等等。1.变压器各侧电流相位不同 2.两侧电流互感器的型号不同

3.变压器各侧电流互感器的实际变比与计算变比不一致 4.变压器的励磁涌流

5.变压器在运行中带负载调整分接头

五、变压器的电流电压保护

（一）变压器电流速断保护

1.保护范围：对于小容量变压器，在电源侧装设电流速断保护，以快速反映油箱外部电源侧套管及引出线故障。

与瓦斯保护相配合，构成小容量变压器的主保护。2.动作电流整定原则：

变压器电流速断保护的动作电流Iop应按下列条件之一选择：

（1）按躲过变压器负载侧母线上短路时，流过保护的最大短路电流选择

IopKrelIk.max Krel----可靠系数；

Ik.max----最大运行方式下变压器负荷侧母线上三相短路时，流过保护的最大短路电流。

（2）按躲过变压器空载投入时的励磁涌流选择为

Iop=(3～5)IN IN----变压器保护安装侧的额定电流。

按上述两条件选择其中较大者。

3.灵敏度校验：应选在电源侧进线端，以保证电源侧套管在其保护范围内，即要求保护安装处发生两相金属性短路时灵敏度不小于2。灵敏度：保护装置的动作电流能够使电流保护在正常运行时不误动作，在被保护范围内短路时可靠动作。而能否可靠动作的关键是，短路电流是否确保比保护动作电流大一定倍数。这个短路电流与动作电流之比的倍数就是保护装置的灵敏

度。

由于在整定值上躲过负载侧发生故障时流过保护的最大电流，所以不能保护变压器内部全部绕组，在保护动作后，可瞬时断开变压器两侧断路器。4.优点：接线简单，动作迅速

缺点：当系统容量不大时，由于短路电流随故障点的变化曲线变得更为平坦，使得保护区很小，甚至保护不到变压器电源侧的绕组，在电流速断保护外的故障，只能靠过电流保护动作于跳闸，结果延长了动作时间。

（二）变压器过电流保护 1.保护范围：反映变压器外部短路引起的过电流，并作为变压器本身故障的后备保护。

2.动作电流的整定原则：

动作电流Iop按躲过变压器的最大负荷电流整定，即

IopKrelIL.max KreKrel----可靠系数，取1.2～1.3 Kre----返回系数，取0.85～0.95 IL.max----最大负荷电流

（三）过载保护

变压器的过载电压，在大多数情况下都是三相对称的，所以过载保护只需在一相上装一个电流继电器。为了防止在外部短路或在短时过载时发出不必要的信号，过载保护通常都经过延时动作于信号。

过载保护的动作电流，按躲过额定电流来整定。即

IopKrelIN KreKrel----可靠系数，取1.05 Kre----返回系数，取0.85 IL.max----保护安装侧的额定电流

过载保护的动作电流，应大于过电流保护动作时限1～2个时限差，保护动作只发出信号。过载保护与过电流保护合用一组电流互感器。

六、变压器保护小结

变压器的故障分为油箱内部和油箱外部故障两种。变压器的不正常工作方式有过电流、过载、油面降低等。变压器的主保护有瓦斯保护、纵差保护。主保护的配置与变压器的容量有关，瓦斯保护反应油箱内容的各种故障，但不能反应套管及引出线的故障，因此不能单独作为变压器的主保护，而是与纵差保护或电流速断保护一起，共同作主保护。变压器纵差保护，作为主保护之一，其问题是不

平衡电流大，如何克服和减少这些不平衡电流是关键。在不平衡电流中，外部故障时引起的不平衡电流和变压器的励磁涌流影响最大，因此采用具有速饱和特性的差动继电器构成的差动保护装置，可减小由此产生的不平衡电流的影响，尤其是励磁涌流。

七、反时限过流保护

反时限保护是在电力行业多用于发电厂的厂用电动机保护，其意思是：被保护设备（如电动机）故障时，故障电流（或称短路电流）越大，该继电保护的动作延时越小，即：上述电流和与动作时间成反比；

八、公司微机变压器保护的功能

微机变压器综合保护装置可对各种厂用、站用即用户变压器提供完善的综合保护功能。

 定时限过流保护

 三相三段定时限过流保护(速断、限时速断、定时限过流) 带复合电压闭锁元件  带方向闭锁元件  反时限过流保护

 标准反时限 / 正常反时限 / 极端反时限3种曲线可选  过负荷保护

 告警 / 跳闸可以选择  定时限负序电流保护  高压侧零序过流保护

 带零序方向闭锁元件  告警 / 跳闸可选择  低压侧定时限零序电流保护  低电压保护

 带电流闭锁元件  零序过压保护

 告警 / 跳闸可以选择  轻瓦斯高温保护告警  重瓦斯超温保护跳闸  联锁跳闸功能  PT断线检测 高压侧不平衡电流保护

装置通过计算变压器高压侧实际运行电流的负序分量构成不平衡电流保护。对于变压器的各种不平衡故障，如不平衡运行、断相、反相等，可投入不平衡电流保护。

不平衡电流，也称负序电流。程序算法：将Ic后移60。，再与Ia相加，再除以3。结论：

（1）单独在A相或C相加入电流，需加入3倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作；

（2）将A、C两相正向串联加入电流，需加入1倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作；

（3）将A、C两相反向串加入电流，需加入3倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作。高压侧零序电流保护

高压侧采用专用零序CT，可准确检测零序电流，当零序电流大于整定值并达到整定延时后保护动作。低压侧定时限零序电流保护

本装置可单独采集低压侧零序电流，用于保护低压侧的接地故障。因配电变压器低压侧为直接接地系统，当发生接地故障时故障电流较大，所以本保护的整定范围也较大。本体保护

本装置配有四路外部保护的输入接口，变压器本体保护的动作接点输入该接口后经装置重动出口，既能简化二次设计，又能对变压器本体保护的动作情况进行显示和记录。针对油浸式变压器和干式变压器，装置分为轻瓦斯保护、重瓦斯保护、高温保护、超温保护四个输入接口。