变压器的差动保护和接地后备保护原理介绍

一、变压器的差动保护

       变压器纵联差动保护简称纵差保护或差动保护，是反应变压器绕组、套管及引出线上各种短路故障的主保护，但因它对油箱内部的绕组匝间短路等故障反应不灵敏，通常由纵差保护和瓦斯保护一起构成变压器的主保护。大型变压器、重要变压器、或当变压器电流速断保护灵敏度不够时，宜装设纵联差动保护。

1、循环电流法接线

       如下图所示，变压器两侧的电流互感器TA1和TA2同极性连接，差动继电器KD并联接在差动回路上。两侧电流互感器之间的区域为差动保护的范围，保护动作于跳开两侧断路器，这种接线方式称为循环电流法接线。

2、差动保护动作原理

       纵联差动保护装置由变压器两侧的电流互感器和继电器等组成，两个电流互感器串联形成环路，电流继电器并联接在环路上。因此，电流继电器的电流等于两侧电流互感器二次侧电流之差。

       （1）如上图(a)，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，相位相同，电流在回路中环流，此时流经继电器KD的差电流理论上为零，因此继电器不动作。

       （2）如上图(b)，如果在保护范围内发生短路故障，两侧电流互感器二次侧电流大小不等，相位相同，两部分电流相加流经继电器KD，电流值很大，因此继电器动作，使变压器两侧断路器跳闸，从而起到保护作用。

二、变压器的接地后备保护

       对电压等级在110kV及以上的中性点直接接地系统变压器，应装设接地后备保护，作为变压器直接接地侧接地故障的近后备和外部相邻元件包括母线、线路接地故障的远后备保护。

       接地故障是电力系统的主要故障形式，110kV及以上中性点直接接地电网连接的各种变压器，对外部单相接地短路引起的过电流，应装设接地短路后备保护。变压器接地故障的零序保护由零序过电流保护、零序过电压保护、间隙零序过电流保护构成。

       按照变压器中性点接地方式的不同，变压器后备保护分别考虑如下:

       1、变压器中性点直接接地的零序保护由两段式零序过电流保护构成，通常以较短时限动作于缩小故障范围，以较长时限动作于断开变压器各侧的断路器。对自耦变压器和高、中压侧均接地的三绕组变压器，为满足选择性要求，可增设零序方向元件，方向指向各侧母线。

       2、对于中性点可能接地运行或不接地运行的变压器，应配置两种接地保护。一种接地保护用于变压器中性点接地运行状态，通常设置两段式零序过流保护。另一种接地保护用于变压器中性点不接地运行状态，需按照变压器的不同情况分别考虑。

       1）全绝缘变压器

       除了装设两段式零序过电流保护，以满足变压器中性点直接接地运行要求，还应增设零序过电压保护，以适应变压器所连接电力网失去接地中性点时出现中性点过电压的保护。

       2）分级绝缘变压器

       中性点应装设放电间隙，可以对中性点绝缘薄弱部分起到过电压保护作用。此时，除了用于中性点直接接地运行变压器的两段式零序过电流保护外，还要增设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护，当变压器所接电力网失去接地中性点，又发生单相接地故障时，反应间隙放电的零序过电流保护和零序过电压保护动作，经短延时跳开变压器各侧的断路器。