【正文】 發(fā)出預(yù)告信號并開啟變壓器冷卻風(fēng)扇。油溫越高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影香其壽命。過負荷保護的動作電流，按躲過變壓器的額定電流整定，即 (216) 式中——可靠系數(shù)， ——返回系數(shù)；變壓器過負荷保護的動作時限比變壓器的后備保護動作時限大一個Δt。由于零序電壓保護只有在中性點失去、系統(tǒng)中沒有零序電流的情況下才能夠動作，不需要與其他元件配合，故動作時限只需躲過暫態(tài)保護電壓的時間，～。零序電壓保護的動作電壓要躲過在部分中性點接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時，保護安裝可能出現(xiàn)的最大零序電壓；同時要在發(fā)生單相接地且失去接地中性點時有足夠的靈敏度。中性點不接地運行方式下的接地保護根據(jù)變壓器絕緣等級的不同，采用如下保護方案：全絕緣變壓器在所連接的系統(tǒng)發(fā)生單相接地故障的同時又變?yōu)橹行渣c不接地時，絕緣不會受到威脅，但此時產(chǎn)生的零序過電壓會危及其他電氣設(shè)備的絕緣，需裝設(shè)零序電壓保護將變壓器切除。這樣可以將接地故障電流水平限制在合理的范圍內(nèi)，同時也使整個電力系統(tǒng)零序電流的大小和分布情況盡量不受運行方式變化的影響，提高系統(tǒng)零序電流的靈敏度。在動作電流整定時要考慮對側(cè)接地故障的影響，靈敏度不夠時可以考慮裝設(shè)零序電流方向元件。由于是雙母線運行，在另一條母線故障時，零序電流保護應(yīng)該跳開母聯(lián)斷路器QF，使變壓器能夠繼續(xù)運行。與三繞組變壓器相間后背保護類似，零序電流保護在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問題。圖27 復(fù)合電壓啟動的過電流保護原理接線圖 變壓器接地短路的后備保護電力系統(tǒng)中，接地故障常常是故障的主要形式，因此，大接地電流系統(tǒng)中的變壓器，一般要求在變壓器上裝設(shè)接地（零序）保護，以作變壓器本身主保護的后備保護和相鄰元件接地短路的后背保護。通常在濾過器的輸出端加設(shè)5次諧波濾過器，消除5次諧波的影響。因，故當輸入負序電壓時，滯后，由圖可見，,故 （214） 由于，且，因此，以此代入（214）得 （215）由式（215）可見，濾過器的輸出電壓與輸入的負序電壓成正比，相位超前輸入A相負序電壓。由于線電壓不包含零序分量，所以，從輸入端即避免了零序分量電壓進入濾過器，為了避免正序電壓通過濾過器，兩個阻抗臂的參數(shù)應(yīng)取為, , 濾過器的輸出電壓為 當輸入正序電壓時，濾過器的相量圖。 復(fù)合電壓起動的過電流保護若低電壓起動的過電流保護的低電壓繼電器靈敏系數(shù)不滿足要求，可采用復(fù)合電壓起動的過電流保護。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器將誤動作，為此在實際裝置中還需要配置電壓回路斷線閉鎖的功能。 保護裝置的靈敏校驗： （28） 式中——最小運行方式下，在靈敏度校驗發(fā)生兩相短路時，流過保護裝置的最小短路電流。保護的啟動電流按照躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即 （25） 式中——可靠系數(shù)，～； ——返回系數(shù)，～； ——變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流。后背保護的作用是為了防止由外部故障一起的變壓器繞組過電流，并作為相鄰元件（母線或線路）保護的后背以及在可能的條件下作為變壓器內(nèi)部故障是主保護的后背。另外，由于縱差保護的構(gòu)成原理是基于比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位，受變壓器各側(cè)電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運行和外部故障時，其動差保護回路中有不平衡電流，使縱差保護處于不利的工作條件下。圖24 縱差保護動作曲線事實上，外部發(fā)生短路故障時，因為外部短路電流大，特別是暫態(tài)過程中含有非周期分量，電流使電流互感器的勵磁電流急劇增大，而呈飽和狀態(tài)，使得變壓器兩側(cè)互感器的傳變特性很難保持一致，而出現(xiàn)較大的不平衡電流。如果內(nèi)部短路電流較小，則差動電流的值小于最大不平衡電流， 該點處于直線1以下(制動區(qū))，保護不動作，這時保護的靈敏度不能滿足要求。當變壓器正常運行及故障時。變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構(gòu)成縱差保護，所用電流互感器的額定參數(shù)各不相同，由此產(chǎn)生的縱差保護不平衡電流將很大，縱差保護是利用比較被保護元件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的，根據(jù)KCL基本定理，即當被保護設(shè)備無故障時恒有：，即各流入電流之和必等于各流出電流之和。 變壓器縱聯(lián)差動保護變壓器的縱聯(lián)差動保護用來反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護故障，是變壓器的主保護。圖22瓦斯保護原理接線圖 瓦斯保護的原理及接線圖中22為瓦斯繼電器，上面的觸點為輕瓦斯保護，它由上浮筒或上開口杯控制，動作后僅給出信號；下面的觸點為重瓦斯保護，由擋板或下開口杯控制，動作后經(jīng)信號繼電器2給出信號，同時啟動出口繼電器4，繼電器4的觸點閉合，并通過本身的電流線圈自保持，知道斷路器跳閘為止。遇到上述情況時應(yīng)根據(jù)變壓器的音響、溫度、油面以及加油、濾油工作情況來綜合分析，如變壓器運行正?？梢耘袛酁檫M入空氣所造成的。如果正壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，將會產(chǎn)生強烈的氣體，并出現(xiàn)變壓器油的涌浪，迫使油猛烈地由油箱進入油枕，通過聯(lián)接管道的時候，要經(jīng)過瓦斯繼電器，這時強大的油流沖擊瓦斯繼電器的擋板，使下面一對水銀觸點閉合，接通跳閘回路，切斷與變壓器連接的所有電源，從而起到保護變壓器的作用，即繼電器重瓦斯動作。根據(jù)這一特性，我們可以通過變壓器油箱內(nèi)的氣體或油，向油枕方向流動的情況，來判斷變壓器內(nèi)部故障的狀態(tài)。見變壓器安裝示意圖2l。 氣體繼電器構(gòu)成和動作原理 瓦斯保護是變壓器內(nèi)部故障的基本保護，它的主要器件是瓦斯繼電器，安裝的位置在油箱與油枕之間的聯(lián)接管道中。在實際應(yīng)用中確實也出現(xiàn)過因非全相取斷路器位置監(jiān)視繼電器輔助觸點為判據(jù)，加上區(qū)外故障，導(dǎo)致斷路器誤跳閘的事故。 變壓器跳閘出口25項中規(guī)定主變的兩套保護應(yīng)同時作用于220kV側(cè)斷路器的兩個線圈，這樣的規(guī)定可能是考慮到即使在任意一套保護和一套跳閘線圈重復(fù)故障的情況下，仍能保證故障的順利切除。 失靈啟動回路雖然《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：“一般不考慮由變壓器保護啟動斷路器失靈保護。但對于220kV側(cè)有旁路的接線形式，我認為需在保護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。對220kV變壓器保護而言，三個星型繞組中除一個專供計量外，一個供保護一，一個經(jīng)不同的空氣開關(guān)后供保護二和測量回路。因此25項中明確規(guī)定，兩套保護的交流電流回路應(yīng)相互獨立，目前對采用不同的電流互感器二次繞組是沒有任何異議的，但對電壓回路的相互獨立性卻存在不同的意見。（4）裝置提供2個串行通訊接口，第1串口按EISASRS232C或RS422/485標準接口方式，用于和綜合化系統(tǒng)或RTU通訊。（5）設(shè)有CT二次回路斷線檢查告警信號或閉鎖差動保護功能。（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)為強電220V.（8）本體非電量保護引入本裝置的接點可以再擴充，引入接點均為強電220V開關(guān)量空接點。（3）根據(jù)“反措”，要求裝置各保護段時限都可用硬壓板控制投退。 電源（1）差動保護裝置均獨立設(shè)置電源。 后備保護A 220kV側(cè)a復(fù)合電壓閉鎖方向電流保護（方向原件可指向母線，也可指向變壓器，方向原件的改變可用控制字實現(xiàn)），I段2級時限，第1級時限動作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，第2級時限動作跳本側(cè)斷路器；b復(fù)合電壓閉鎖過流保護，I段1級時限，動作后跳3側(cè)斷路器；c零序電壓閉鎖零序方向電流保護（方向原件可指向母線，也可指向變壓器，方向原件的改變可用控制字實現(xiàn)）分2段，每段2級時限，2段第1級時限動作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，2段第2級時限動作跳本側(cè)斷路器；d零序電壓閉鎖零序過流保護，1段2級時限，第1時限動作跳3側(cè)斷路器，第2級時限留作備用；e間隙過流保護，1段1級時限，跳3側(cè)斷路器；f間隙過電壓保護，1段1級時限，跳3側(cè)斷路器；g過負荷保護，發(fā)信號；h設(shè)置過負荷聯(lián)切110kV以及35kV線路啟動回路；i設(shè)斷路器失靈啟動回路；j設(shè)置非全相保護。為避免電流回路的切換，可兩套保護均使用套管電流互感器，在降壓變壓器的高壓側(cè)增設(shè)簡單電流保護，接獨立電流互感器作引線的保護，當旁代時停用該保護，啟用旁路保護作引線及旁路母線的保護，這樣保護配置較復(fù)雜，該電流保護或旁路保護整定時要考慮勵磁涌流的影響。電流具體接入見圖12。對于主保護與后備保護分開的保護，常常主保護與后備保護分別接一組電流互感器的次級，差動保護接獨立電流互感器，后備保護接主變壓器套管電流互感器的次級，如圖11所示。 另外, 還在主變220 kV 側(cè)和110 kV 側(cè)套管處設(shè)置套管TA,套管TA 一般有3 組二次繞組。正常運行方式下,兩套獨立的主保護宜同時投入。要嚴格執(zhí)行《繼電保護及安全自動裝置反事故措施要點實施細則》中有關(guān)保護規(guī)定,提高保護抗干擾能力。由于后備保護原理上的缺陷難以實施有效保護，因此，必須要高度重視變電站的主變保護。 (6)其他保護。 (5)過負荷保護。 (4)外部接地短路時的保護。縱差保護或電流速斷保護用于反映電力變壓器繞組、套管及引出線發(fā)生的故障，其保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器相間短路的后備保護。 (2)縱差保護或電流速斷保護。電力變壓器不正常和運行狀態(tài)主要有：外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負荷超過其額定容量引起的過負荷、油箱漏油引起的油面降低，此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度相當接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發(fā)生變壓器的過礪磁故障等。油箱內(nèi)故障主要包括繞組的相間短路、匝間短路、接地短路及經(jīng)鐵芯燒毀等。 2 變壓器保護配置 變壓器的故障類型及保護措施 變壓器故障及不正常運行狀態(tài) 電力變壓器是電力系統(tǒng)中非常重要的供電元件，它的安全運行對于保證電力系統(tǒng)的正常運行和對供電的可靠性，以及電能質(zhì)量起著決定性的作用。該變電站有6回220kV架空進線，10回110kV出線。計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，通訊技術(shù)、計算機網(wǎng)絡(luò)的功能日益加強，為微機保護的進一步發(fā)展提供了廣闊的空間。 變壓器保護的發(fā)展趨勢隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，新的保護原理和方案不斷被應(yīng)用到計算機繼電保護中。對于變壓器后備保護，以前的觀點是認為其原理相對簡單、應(yīng)用比較成熟，因此學(xué)者更為關(guān)注其在實現(xiàn)技術(shù)方面的研究。數(shù)字信號處理器 DSP（Digital Signal Processor）的出現(xiàn)，不但可以提高微機保護數(shù)據(jù)采樣與計算的速度和精度，甚至可能改變往常微機保護裝置的設(shè)計思想，使得復(fù)雜的算法得以在保護裝置中實現(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，使得變壓器勵磁涌流中的二次諧波和間斷角均明顯變小。現(xiàn)在實用的微機變壓器保護中識別勵磁通流的方法也主要是：二次諧波閉鎖、間斷角閉鎖、波形對稱原理等。微機變壓器保護的研究開始于60年代末70年代初。但由此帶來的技術(shù)難題是如何將變壓器的勵磁涌流與內(nèi)部故障區(qū)分開來。電流差動保護也以其原理簡單、選擇性好、可靠性高的特點在變壓器保護中獲得了極其成功的應(yīng)用。1958 年， 和 提出了利用二次諧波鑒別變壓器勵磁涌流的方法，并在模擬式保護中加以實現(xiàn)，同時，還提出了差動加速的方案，以差動加速、比率差動、二次諧波制動來構(gòu)成整個諧波制動式保護的主體，并一直延續(xù)至今。間斷角原理從分析勵磁涌流波形本質(zhì)出發(fā)，為勵磁涌流的鑒別提供了新思路，沿著這個思路，波形比較法、波形對稱法和積分型波形對稱法相繼被提出。在高壓電力系統(tǒng)中，由于 TA 飽和、補償電容或長線分布電容等因素的影響，內(nèi)部故障時差流中的二次諧波分量顯著增大，造成保護誤閉鎖和延時動作。近年來，新器件、新技術(shù)的應(yīng)用為變壓器保護的研究與發(fā)展提供了一個廣闊的天地。它實質(zhì)上是傳統(tǒng)變壓器保護中電量與非電量保護的一個擴展，它的研究與發(fā)展，為變壓器保護的研究與發(fā)展提供了一個新的思路。變壓器后備保護作為主保護的有益補充，為有效地保護變壓器設(shè)備及電網(wǎng)運行安全發(fā)揮了巨大的作用，對變壓器后備保護的進一步研究已經(jīng)引起了人們的重視。大型電力變壓器的繼電保護已經(jīng)從電磁型、整流型、晶體管型、集成電路型發(fā)展到了微機時代。 設(shè)計的原始資料 電氣一次部分基本情況工程規(guī)模：本變電站220kV側(cè)及110kV側(cè)均采用雙母接線的方式，10KV側(cè)則采用單母線分段。（2） 最小運行方式：。變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類。油箱外故障主要是套管和引出線上發(fā)生的相間短路和接地短路。瓦斯保護用來反映變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器輕瓦斯動作于發(fā)出信號。對于2000kVA以上的變壓器,當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求時，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護。對于外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)采用以下保護： a過電流保護，一般用于降壓變壓器，保護裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負荷電流； b復(fù)合電壓啟動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上； c負序電流及單項式低電壓啟動的過電流保護，一般用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器； d阻抗保護，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當采用b、c的保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。當電力網(wǎng)中部分變壓器中性點接地運行，為防止發(fā)生接地短路時，中性點接地的變壓器跳開后，中性點不接地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運行，應(yīng)根據(jù)具體情況，設(shè)置專用的保護裝置，如零序過壓保護、中性點裝放電間隙加零序電流保護。延時動作于發(fā)出信號。 220kV變壓器微機型保護雙重化