【正文】 護(hù)，其保護(hù)范圍不包括開(kāi)關(guān)電流互感器到變壓器套管的引線(xiàn)；對(duì)低壓側(cè)來(lái)說(shuō)，其后備保護(hù)的保護(hù)范圍指向非電源側(cè)，所以引線(xiàn)故障將由后備保護(hù)切除。 雙主雙后主變壓器保護(hù)電流回路接入方式 采用雙主保護(hù)與雙后備保護(hù)的主變壓器保護(hù)后，如何接入電流互感器的二次回路，這將是需要考慮的問(wèn)題。由于高性能的計(jì)算機(jī)芯片出現(xiàn)，在一套裝置中包 含主保護(hù)、各側(cè)全部后備保護(hù)的新一代主變壓器微機(jī)型保護(hù)已開(kāi)發(fā)，并得到廣泛應(yīng)用?！斗乐闺娏ιa(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中提出，220 kV主變壓器 的微機(jī)保護(hù)必須雙重化。對(duì)主變壓 器保護(hù)的雙重化是其中 的一個(gè)方面， 下面談?wù)?主變壓器保護(hù)雙重化 在 實(shí)踐中遇到的一些問(wèn)題 。 第 2 章 220KV 主變壓器微機(jī)型保護(hù)的雙重化 的探討。 。完成保護(hù)的整定計(jì)算內(nèi)容。計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的功能日益2 方案論證與設(shè)計(jì) 7 加強(qiáng)，為微機(jī)保護(hù)的進(jìn)一步發(fā)展提供了廣闊的空間。 變壓器保護(hù)的發(fā)展趨勢(shì) 隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，新的保護(hù)原理和方案不斷被應(yīng)用到計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中。 對(duì)于變壓器后備保護(hù)，以前的觀點(diǎn)是認(rèn)為其原理相對(duì)簡(jiǎn)單、應(yīng)用比較成熟，因此學(xué)者更為關(guān)注其在實(shí)現(xiàn)技術(shù)方面的研究。數(shù)字信號(hào)處理器 DSP（ Digital Signal Processor）的出現(xiàn)，不但可以提高微機(jī)保護(hù)數(shù)據(jù)采樣與計(jì)算的速度和精度，甚至可能改變往常微機(jī)保護(hù)裝置的設(shè)計(jì)思想，使得復(fù)雜的算法得以在保護(hù)裝置中實(shí)現(xiàn)。另一方面，現(xiàn)代大型變壓器多采用冷軋硅鋼片，飽和磁密較低而剩磁可能較小，使得變壓器勵(lì)磁涌流中的二次諧波和間斷角均明顯變小。現(xiàn)在實(shí)用的微機(jī)變壓器保護(hù)中識(shí)別勵(lì)磁通流的方法也主要是：二次諧波閉鎖、間斷角閉鎖、波形對(duì)稱(chēng)原理等。 微機(jī)變壓器保護(hù)的研究開(kāi)始于 60 年代末 70 年代初。但由此帶來(lái)的技術(shù)難題是如何將變壓器的勵(lì)磁涌流與內(nèi)部故障區(qū)分開(kāi)來(lái)。本設(shè)計(jì)要保護(hù)的變壓器是處在中性點(diǎn)直接接 地的電力系統(tǒng)中，所以采用零序過(guò)電流作為變壓器接地的后備保護(hù)。影響差動(dòng)保護(hù)可靠性是電路中由于各種原因產(chǎn)生的不平衡電流。它的正常與否直接關(guān)系到電力系統(tǒng)的安 全和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。本次設(shè)計(jì)是變壓器繼電保護(hù)的初步設(shè)計(jì)。通過(guò)計(jì)算，選擇躲過(guò)外部短路時(shí)產(chǎn)生的最大不平衡電流作為縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流。在本次設(shè)計(jì)中，我還選擇了過(guò)負(fù)荷保護(hù)作為變壓器的后備保護(hù)并對(duì)以上保護(hù)進(jìn)行了整定。變壓器保護(hù)的發(fā)展史也自此成為一部變壓器勵(lì)磁涌流鑒別技術(shù)發(fā)展史。 1969 年， Rockerfelter 首次提出數(shù)字式變壓器保護(hù)的概念，揭開(kāi)了數(shù)字式變壓器保護(hù)研究的序幕，之后，[9]和 Degens 對(duì)變壓器保護(hù)的數(shù)字處理和數(shù)字濾波做出了研究； 1972年， Skyes 發(fā)表了計(jì)算機(jī)變壓器諧波制動(dòng)保護(hù)方案，使得微機(jī)式變壓器保護(hù)的發(fā)展向?qū)嵱没较蜻~進(jìn)。實(shí)踐表明，在過(guò)去幾十年間，上述原理基本上能達(dá)到繼電保護(hù)要求。不斷出現(xiàn)的問(wèn)題推動(dòng)了研究的不斷深入，文獻(xiàn) [13]提出的“虛擬三次諧波制動(dòng)法”從理論上可在半周的時(shí)間使保護(hù)動(dòng)作，而且采用奇次諧波鑒別使其對(duì)對(duì)稱(chēng)性勵(lì)磁涌流的鑒別能力大大強(qiáng)于二次諧波制動(dòng)。現(xiàn)代數(shù)學(xué)工具如：模糊控制，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)專(zhuān)家系統(tǒng)，小波分析等開(kāi)始越來(lái)越多的融入到變壓器保護(hù)的研究領(lǐng)域，一方面為傳統(tǒng)的變壓器保護(hù)方法提供了更有效的工具，另一方面，采用多個(gè)信息量，可提高變壓器保護(hù)的“智能化”程度，改善可靠性和適應(yīng)性。但是近年來(lái)，隨著越來(lái)越多的電力變壓器投入使用以及電網(wǎng)電壓等級(jí)的不斷提高，實(shí)際運(yùn)行中由變壓器后備保護(hù)配置不合理引起的事故已不少見(jiàn)。不少學(xué)者把以模糊理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、專(zhuān)家系統(tǒng)等非線(xiàn)性科學(xué)為主導(dǎo)的智能技術(shù)引入到電力系統(tǒng)中，在電力變壓器的繼電保護(hù)中得到應(yīng)用。信號(hào)處理、人工智能等相關(guān)科學(xué)的不斷進(jìn)步、新的測(cè)試手段、測(cè)量技術(shù)的應(yīng)用，將不斷提高電力變壓器的保護(hù)水平。具體 過(guò)對(duì) 220KV 主變壓器的保護(hù)在實(shí)際應(yīng)用中所起到的重要作用的研究，闡述變壓器保護(hù)的基本原理 ，變壓器保護(hù)應(yīng)用范圍， 各種 變壓器的保護(hù)應(yīng)用 現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì) 。 （ 3） 電力變壓器保護(hù)原理分析 ：包括瓦斯保護(hù)，差動(dòng)保護(hù)，電流速斷保護(hù)，過(guò)電流保護(hù)，零序過(guò)電流保護(hù)，過(guò)負(fù)荷保護(hù)及過(guò)勵(lì)磁保護(hù)。 由于變壓器是個(gè)電元 建 ，也是個(gè)磁元件，具有非線(xiàn)性特點(diǎn)和復(fù)雜的暫態(tài)。 2． 1 主變壓器保護(hù)雙重化的意義 根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》要求，不同容量及不同電壓等級(jí)的電力變壓器配置不同的保護(hù)。主變壓器保護(hù)微機(jī)化以前，使用分立電磁型元件組成主保護(hù)及后備保護(hù)時(shí)，一套 220 kV主變壓器保護(hù)需 3 或 4 面屏，實(shí)現(xiàn)雙重化將使屏位達(dá) 6～ 7 面。該保護(hù)裝置除非電量保護(hù)及開(kāi)關(guān)操作箱外，全套主保護(hù)與后備保護(hù)只需 1 層機(jī)箱，實(shí)現(xiàn)雙重化后，一般 4 或 5 層機(jī)箱， 2 面屏。對(duì)于主保護(hù)與后備保護(hù)分開(kāi)的保護(hù)，常常主保護(hù)與后備保護(hù)分別接一組電流互感器的次級(jí)，差動(dòng)保護(hù)接獨(dú)立電流互感器，后備保護(hù)接主變壓器套管電流互感器的次級(jí)，如圖 1 所示。電流具體接入見(jiàn)圖 12。為避免電流回路的切換，可兩套保護(hù)均使用套管電流互感器，在降壓變壓器的高壓側(cè)增設(shè)簡(jiǎn)單電流保護(hù)，接獨(dú)立電流互感器作引線(xiàn)的保護(hù)，當(dāng)旁代時(shí)停用該保護(hù)，啟用旁路保護(hù)作引線(xiàn)及旁路母線(xiàn)的保護(hù)，這樣保護(hù)配置較復(fù)雜，該電流保護(hù)或旁路保護(hù)整定時(shí)要考慮勵(lì)磁涌流的影響。因此本 節(jié) 針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，然后重點(diǎn)研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置，以及保護(hù)裝置的整定計(jì)算。電力變壓器不正常和運(yùn)行狀態(tài)主要有外部相間短路、接地短路引起的相間過(guò)電流和零序過(guò)電流，負(fù)荷超過(guò)其額定容量引起的過(guò)負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，以及過(guò)電壓、過(guò)礪磁等。 (2)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。相間短路的后備保護(hù)用于反映外部相間短路引起的變壓器過(guò)電流，同時(shí)作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按電流保護(hù)的階梯形原則來(lái)整定，延時(shí)動(dòng)作于跳開(kāi)變壓 器各電源側(cè)斷路器。過(guò)負(fù) 荷保護(hù)通常只裝設(shè)在一相其動(dòng)作進(jìn)限較長(zhǎng)。對(duì)變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。 氣體繼電器 構(gòu)成和動(dòng)作原理 瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的氣體繼電器構(gòu)成的，如圖 32 所示。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。 瓦斯繼電器有浮筒式、檔板式、開(kāi)口杯式等不同型號(hào)。輕瓦斯部分主要是由開(kāi)口杯、固定在開(kāi)口杯上的永磁鐵、干簧觸點(diǎn)構(gòu)成的。 當(dāng)變壓器內(nèi)部繁盛輕微故障時(shí)，產(chǎn)生不少氣體，逐漸集聚在氣體繼 電器的上部，使繼電器內(nèi)的油面緩慢下降，當(dāng)油面降到低于開(kāi)口杯時(shí)，開(kāi)口杯在空氣中重力加上杯內(nèi)油的重力所產(chǎn)生的力矩，大于平衡重錘所產(chǎn)生的力矩，于是開(kāi)口杯落下來(lái)，使固定在開(kāi)口杯上的永磁鐵接近干簧觸點(diǎn)。當(dāng)變壓器油箱內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，油 氣流沖擊擋板的力量大于彈簧的彈力時(shí)，擋板傾斜了一個(gè)角度，使固定在擋板上的永 久磁鐵靠近重瓦斯的干簧觸點(diǎn)，干簧觸點(diǎn)接通，發(fā)出跳閘脈沖。在故障發(fā)生后，為了便于分析故障原因及其性質(zhì)，可以通過(guò)放氣閥收集氣體，以便化驗(yàn)分析瓦斯氣體的成分。在保護(hù)動(dòng)作后，借助于斷路器的輔助觸點(diǎn) 1QF1 和 2QF1 來(lái)接觸出口回路的自保持。 電力變壓器的縱差保護(hù) 原理 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來(lái)反映變壓器繞組、引出線(xiàn)及套管上的各種短路保護(hù)故障，是變壓器的主保護(hù)。其保護(hù)范圍為兩側(cè)電流互感 TA TA2 之間的全部區(qū)域，包括 變壓器的高、低壓繞組、套管及引出線(xiàn)等。當(dāng)該電流大于 KD 的動(dòng)作電流時(shí)， KD 動(dòng)作。因此，在變壓器縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)中，要實(shí)現(xiàn)兩側(cè)電流的正 確比較，必須先考慮變壓器變比的影響。對(duì)于單側(cè)電源的變壓器保護(hù)裝置安裝在變壓器電源側(cè)，即作為變壓器本身故障的后備保護(hù)，又反映變壓器外部短路引起的過(guò)電流。 I 可按下述兩種情況來(lái)考慮： (1)對(duì)并列運(yùn)行的變壓器，應(yīng)考慮切除一臺(tái)變壓器以后所產(chǎn)生的過(guò)負(fù)荷。 (2) 對(duì)降壓變壓器，應(yīng)考慮負(fù)荷中電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的最大電流，即 I ＝Ｋ ssI’ L。 在被保護(hù)變壓器受電側(cè)母線(xiàn)上短路時(shí)，要求 senK =； 在后備保護(hù)范圍末端短路時(shí)，要求 ?senK 保護(hù)裝置的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)與下一級(jí)過(guò)電流保護(hù)配合，要比下一級(jí)保護(hù)中最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)時(shí)限級(jí)差 Δt 低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù) 低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)單相原理接線(xiàn)如圖 36 所示。 B （ 18） 故其動(dòng)作電流比過(guò)電流保護(hù)的起動(dòng)電流小，提高了保護(hù)的靈敏性。 電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的過(guò)電流保護(hù)的原理圖與低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)基本相同，不同的是用一個(gè)低電壓繼電器和一個(gè)負(fù)序電壓繼電器代替了低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)中的三個(gè)低電壓繼電器，使得保護(hù)的靈敏度提高了很多。 濾過(guò)器的輸入端接 UABY與 UBC。 滯后 0. 90BCI ， 與ABI. 同相。由于 5 次諧 波屬負(fù)序性質(zhì)，它可以通過(guò)濾過(guò)器。 當(dāng)發(fā)生三相短路時(shí)，低電壓繼電器 KV線(xiàn)圈失磁而返回，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，同時(shí)，電流繼電器 KA 動(dòng)作，按低電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)的方式，作用于 1QF、2QF 跳閘。 ② 負(fù)序電壓元件的動(dòng)作元件的動(dòng)作電壓按避開(kāi)正常運(yùn)行的不平衡負(fù)序電壓整定。 2 方案論證與設(shè)計(jì) 24 ⑤ 相間方向元件的電壓可取本側(cè)或?qū)?cè)的，取對(duì)側(cè)的，兩側(cè)繞組接線(xiàn)方式應(yīng)一樣。為了防止外部短路時(shí)不誤發(fā)過(guò)負(fù)荷信號(hào)，保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。當(dāng)油溫達(dá) 115～150℃時(shí)劣化更明顯，以致不能使用。 溫度繼電器的工作原理： 當(dāng)變壓器油溫升高時(shí)，受熱元件發(fā)熱升高使連接管中的液體膨脹，溫度計(jì)中的壓力增大，可動(dòng)指針向指示溫度升高的方向轉(zhuǎn)動(dòng)。它是一種非電量繼電器。 變壓器的冷卻系統(tǒng) 大型電力變壓器常用的冷卻方式一般分為 3 種：油浸自冷式、油浸風(fēng)冷式、強(qiáng)迫油循環(huán)。強(qiáng)迫油循環(huán)冷卻方式，又分強(qiáng)油風(fēng)冷和強(qiáng)油水冷 2 種，它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻 器后再?gòu)?fù)回油箱，油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風(fēng)扇吹風(fēng)或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。運(yùn)行 )、其余所有冷卻器全部投入運(yùn)行。在冬季負(fù)荷較低或特別寒冷的季節(jié)，變壓器因油溫過(guò)低，不得不對(duì)其進(jìn)行加油，這對(duì)變壓器的安全運(yùn)行和壽命將是十分不利的。 后備保護(hù) A 220KV側(cè) a 復(fù)合電壓閉鎖方向電流保護(hù)（方向原件可指向母線(xiàn)，也可指向變壓器，方向原 件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn)）， I 段 2 級(jí)時(shí)限，第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器； 2 方案論證與設(shè)計(jì) 27 b 復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)， I 段 1 級(jí)時(shí)限，動(dòng)作后跳 3 側(cè)斷路器； c 零序電壓閉鎖零序方向電流保護(hù)（ 方向原件可指向母線(xiàn)，也可指向變壓器，方向原件的改變可用控制字實(shí)現(xiàn) ） 分 2 段，每段 2 級(jí)時(shí)限， 2 段第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器， 2 段第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器； d 零序電壓閉鎖零序過(guò)流保護(hù)， 1 段 2 級(jí)時(shí)限，第 1 時(shí)限動(dòng)作跳 3 側(cè)斷路器，第 2 級(jí)時(shí)限留作備用； e 間隙過(guò)流保護(hù)， 1 段 1 級(jí)時(shí)限，跳 3 側(cè)斷路器； f 間隙過(guò)電壓保護(hù) ， 1 段 1 級(jí)時(shí)限，跳 3 側(cè)斷路器； g 過(guò)負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號(hào)； h 設(shè)置過(guò)負(fù)荷聯(lián)切 110KV以及 35KV線(xiàn)路啟動(dòng)回路； i 設(shè)斷路器失靈啟動(dòng)回路； j 設(shè)置非全相保護(hù)。 電源 （ 1）差動(dòng)保護(hù)裝置均獨(dú)立設(shè)置電源。 （ 3）根據(jù)“反措”，要求裝置各保護(hù)段時(shí)限都可用硬壓板控制投退 。 （ 7）裝置的跳 閘出口繼電器應(yīng)有自保持，并有監(jiān)視手段，使用人工復(fù)歸，出口繼電器應(yīng)為強(qiáng)電 220V. (8)本體非電量保護(hù)引入本裝置的接點(diǎn)可以再擴(kuò)充，引入接點(diǎn)均為強(qiáng)電 220V開(kāi)關(guān)量空接點(diǎn) 。 （ 5）設(shè)有 CT 二次回路斷線(xiàn)檢查告警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)功能。 （ 4）裝置提供 2 個(gè)串行通訊接口，第 1 串口按 EISASRS232C 或 RS422/485標(biāo)準(zhǔn)接口方式，用于和綜合化系統(tǒng)或 RTU通訊。因此 25 項(xiàng)中明確規(guī)定，兩套保護(hù)的交流電流回路應(yīng)相互獨(dú)立，目前對(duì)采用不同的電流互感器二次繞組是沒(méi)有任何異議的，但對(duì)電壓回路的相互獨(dú)立性卻存在不同的意見(jiàn)。對(duì) 220KV 變壓器保護(hù)而言，三個(gè)星型繞組中除一個(gè)專(zhuān)供計(jì)量外，一個(gè)供保護(hù)一，一個(gè)經(jīng)不同的空氣開(kāi)關(guān)后供保護(hù)二 和測(cè)量回路。但對(duì)于 220KV側(cè)有旁路的接線(xiàn)形式，我認(rèn)為需在保護(hù)屏已有的三套電壓切換回路的情況下再增加一套，且旁路代路方式不是經(jīng)常出現(xiàn)，因此可以不考慮。 2 方案論證與設(shè)計(jì) 31 B 雙母線(xiàn)帶旁路接線(xiàn)方式 對(duì)于高、中壓側(cè)為雙母帶旁路的界限形式，為了在不切換電流互感器的前提下，仍保證旁路代主變時(shí)留有一套主保護(hù)，保戶(hù)一，二的電流回路分別取獨(dú)立電流互感器的二次 繞組。如變壓器保護(hù)戶(hù)啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)時(shí)，也必須設(shè)有相電流原件，并不 允許由瓦斯保護(hù)動(dòng)作啟動(dòng)失靈保護(hù)。對(duì)此有以下的兩種方法處理： （ 1）將主變保護(hù) 2 跳閘出口接點(diǎn)接入旁路斷路器操作箱 TJR，將本體保護(hù)跳閘出口接點(diǎn)接入操作箱手跳回路。但首先是這樣將增加大量跳閘出口壓板，如交叉跳220KV 變高斷路器、母聯(lián)斷路器、分段斷路器，不僅使保護(hù)接線(xiàn)復(fù)雜，運(yùn)行檢2 方案論證與設(shè)計(jì) 32 修中壓板投退繁瑣，且這種剛好發(fā)生于兩套保護(hù)跳閘系統(tǒng)中各一個(gè)環(huán)節(jié)的交叉故障的幾率很小，因此仍采用兩套保護(hù)分別作用于斷路器兩套跳閘線(xiàn)圈的方式。因此非全相保護(hù)的啟動(dòng)接點(diǎn)應(yīng)直接取斷路器輔助觸點(diǎn)，并注意日常維護(hù) 。 220KV 側(cè)后備 保護(hù)