【正文】 流保護靈敏度不能滿足要求的降壓變壓器；6300KVA 及以上的升壓變壓器，應(yīng)采用負序電流保護及單相式低電壓起動的過電流保護；對大容量升壓變壓器或系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，為了滿足靈敏度要求，還可以采用阻抗保護。延時動作于發(fā)出信號。 電力變壓器的瓦斯保護 在變壓器油箱內(nèi)常見的故障有繞組匝間或?qū)娱g絕緣破壞造成的短路，或高壓2 方案論證與設(shè)計 13 繞組對地絕緣破壞引起的單相接地。為了不妨礙氣體的流動，在安裝具有氣體繼電器的變壓器時，變壓器頂蓋與水平面應(yīng)具有 1%~%的坡度，通往氣體繼電器的連接管具有 2%~4%的坡度，安裝油枕一側(cè)方 向向上傾斜。在正常運行時，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點斷開；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點也是斷開的。目前大多采用 QJ80型繼電器，其信號回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。重瓦斯部分主要有擋板、固定在擋板的磁鐵、重瓦斯干簧觸點及流速整定螺桿構(gòu)成。當氣體積聚到一定容積時，干簧觸點接通，發(fā)出輕瓦斯信號。重瓦斯動作的油流速度可利用流速整定螺桿，在 ~。 瓦斯保護的原理 及 接線 瓦斯保護的原理接線如圖 33 所示。在變壓器加油或換油后及氣體繼 電器試驗時，為了防止重瓦斯誤動作，可以利用切片XB，使重瓦斯暫時改接到信號位置，只發(fā)信號。 2 方案論證與設(shè)計 16 圖 34 變壓器差動保護單項原理接線圖 縱聯(lián)差動保護是按比較被保護的變壓器兩側(cè)電流的大小和相位的原理實現(xiàn)的。 從圖 34 可見，正常運行和外部短路時，流過差動繼電器的電流為2212 IIIr ?? ，在理想的情況下，其值等于零。 由于變壓器各側(cè)額定電壓和額定電流不同，因此，為了保護其縱聯(lián)差動保護正確動作，必須適當選擇各側(cè)電流互感器的變比，使得 正常運行和外部短路時，2 方案論證與設(shè)計 17 差動回路內(nèi)沒有電流。 實際上，由于電流互感器的誤差、變壓器的接線方式及勵磁涌流等因素的影響，即使?jié)M足式 （ 11） 條件，差動回路中仍回流過一定的不平衡電流 unbI. , unbI.越大，差動繼電器的動作電流也越大，差動保護靈敏度就越低。 過電流保護 2 方案論證與設(shè)計 18 過電流保護一般用于容量較小的降壓變壓器上，其單相原理接線如圖 所示。若各變壓器的容量相等時，可按下式計算為 I = 1?mm I N。 max 式中 Kss—— 自起動系數(shù)，其值與負荷性質(zhì)及用戶與電源間的電氣距離有關(guān)，在 110KV降壓變電 站，對 6～ 10KV側(cè)， KSS=～ ； 35KV 側(cè)， KSS=～ 。保護的起動元件包括電流繼電器和低電壓繼電器。 低電壓繼電器的動作電壓 Uop= 電流元件的靈敏系數(shù)按式 （ 18 ） 校驗，電壓元件的靈敏系數(shù)按下式校驗，即 Ksen= opUU 式中 —— 最大運行方式下，靈敏系數(shù)校驗點短路時，保護安裝處的最大電壓。負序電2 方案論證與設(shè)計 21 壓繼電器由負序電壓濾過器和一個低電壓繼電器構(gòu)成。 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 clXR 31 ? , 22 31 CXR ? ,21 CXR ? 濾過器的輸出電壓為 .. CRmn UUU ?? 當輸入正序電壓時，濾過器的相量圖。因 . CR UU ?? ，故 .. ??? CRmn UUU 當輸入負序電壓時， 2.. ABU 滯后 02.. 120BCU ，由圖可見， . jRC eUU ? ,故 )1( .. jRCRmn eUUUU ???? （ 19） 由于 .. CRAB UUU ?? ，且 . 3 jCR UU ? ，因此，03002..1. 30c o s jABR eUU ? ，以此代入（ 19）得 00 306002..2.. )1(30cos jjABmn eeUU ?? 00 .. jAjAB eUeU ?? （ 110） 由式（ 110）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 02. 30AU 。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。 (3) 復(fù)合電壓起動的過電流保護的整定計算 2 方案論證與設(shè)計 23 ① 電流元件的動作電流與低壓起動的過電流保護中的電流元件的動作整定值相同。其起動電壓 U2op 取為 ? ? BNop UU ..2 ~? 負序電壓元件靈敏度： opKsen UUK.2? 式中 —— 相鄰元件末端不對稱短路故障時的最小負序電壓。 ⑥ 復(fù)合電壓元件可取本側(cè)的，也可取變壓器各側(cè)“或”的方式。 過負荷保護的動作電流，按躲過變壓器的額定電流整定，即 BNrelop IKKIre.? 式中 relK — 可靠系數(shù)，取 reK — 返回系數(shù)；取 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 Δ t。油溫越高將促使變壓器繞組絕緣加速老化影香其壽命。當可動指針與事先定位的黃色指針接觸時，發(fā)出預(yù)告信號并開啟變壓器冷卻風(fēng)扇。常用的電觸頭壓力式溫度繼電器的結(jié)構(gòu)圖，它由受熱元件、溫度計及附件組成，是按流體壓力原理工作的。油浸自冷式就是以油的自然對流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。這種方式若將油的循環(huán)速度比自然對流時提高 3 倍，則變壓器可增加容量 30%。此配置有其不盡人意的地方。即使日常負荷 變化和氣溫變化沒有如此之大，但變壓器的溫度變化是實際存在的。 B 110KV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)）， 1 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， 1 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 級時限動作跳 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。 （ 2）后備保護裝置均獨立設(shè)置電源。 （ 4）本保護直流工作電源為 220V，當工作電源消失、保護裝置應(yīng)閉鎖跳閘出口，并發(fā)出報警信號。 兩套主保護裝置的特點 A、 WBZ1201 型（二次諧波原理）差動主保護（含主、后備保護）特點 （ 1）該保護的最大特點是在變壓器空投內(nèi)部故障時，保護動作可以不受非故2 方案論證與設(shè)計 29 障相勵磁涌流影響； （ 2）裝置整體配置采用多 CPU 分層式結(jié)構(gòu)，主保護、后備保護以及監(jiān)控管理都由獨立 CPU的模件完成， 每個模件都可獨立完成一種或多種功能。 B、 WBZ04 型（間斷角原理）差動主保護特點 （ 1）采用間斷角原理，對于主變各種狀況下發(fā)生的內(nèi)部故障均能快速可靠切除。第 2 串口按 EISARS232C 標準接口，可使用 PC 機進行定制整定、調(diào)試和故障分析。 （ 1）是否取自不同的電壓互感器二次繞組 由于變壓器過電流保護的復(fù)合電壓閉鎖原件均取自各側(cè)復(fù)合電壓的“或”邏輯，因此保護要求兩套完全獨立的交流電壓輸入似乎不是非常必要，即使設(shè)置，可能對變壓器而言提供兩套完全獨立的 10KV交流電壓回路，應(yīng)該還稍重要些。舊有母線電壓互感器，由于只有兩個星型繞組，因此兩套保護的交流電壓均取自同一個繞組，此時應(yīng)注意兩組電壓需經(jīng)不同的分支開關(guān)。 電流互感器二次繞組的保護配置 A 雙母線接線方式 對于目前普遍采用的高、中壓側(cè)雙母接線形式，在變壓器的電流互感器二次繞組保護配置中應(yīng)注意一下幾個問題： （ 1） 220KV 側(cè)斷路器失靈保護于母線保護的范圍應(yīng)交叉，這主要 是考慮對任意點故障均能保證快速切除； （ 2） 高、中壓側(cè)間隙保護和零序保護的電流互感器二次繞組均采用雙配置，這樣做不僅可以滿足兩套保護交流電流回路完全獨立的要求，且工程實際中也較易實現(xiàn)； （ 3） 主保護范圍應(yīng)將 10KV斷路器包括在內(nèi)，既： 10KV電流互感器應(yīng)安裝在斷路器和母線 側(cè)刀閘之間。由于二次諧波制動原理較為成熟，運用經(jīng)驗較多，因此主變壓器兩套差動保護統(tǒng)一采用二次諧波制動原理?！钡紤]到目前變壓器高壓側(cè)斷路器很多都采用的事電氣三項聯(lián)動，而非機械三項聯(lián)動方式，故障幾率與220KV 線斷路器均等，因此變壓器電氣量保護仍需啟動斷路器失靈保護。這樣做解決了本體保護動作啟動失靈的問題，但由于手跳使 HHJ 復(fù)位，當本體保護跳旁路斷路器時，事故音響信號將無法正常啟動。 非全相保護 對于舊有斷路器，若本身沒有自帶非全相保護，則需依靠變壓器保護中的非全相保護功能。 第 5 章 22 萬變電站主變壓器整定計算原則及整定計算過程 變壓器保護的整定計算原則 變壓器主保護 結(jié)合主接線圖差動保護動作后跳開變壓器各側(cè)斷路器。為確保對變壓器各側(cè)故障均有足夠靈敏度，復(fù)合電壓閉鎖原件取各側(cè)電壓的“或”邏輯， TV 斷線或 TV 停運時解除該側(cè)電壓閉鎖對過流保護的開放作用。對于 220KV 線路近區(qū)故障，本段保護已經(jīng)從時間上避免誤動，因此不帶方向?？紤]到 110KV側(cè)接地， 220KV側(cè)中性點的感應(yīng)零 序電流較大，因此本段帶方向指向 220KV母線。 C 220KV側(cè)零序過電壓保護和間隙零序電流保護 為了避免間隙擊穿后零序電壓下降，因此間隙保護方式采用零序電壓和零序電流動作后時間原件相互扶持的方式。時間上與110KV出線 III 段最長時間配合，第一時限切母聯(lián)，第二時限切本側(cè)（ I 段時間 +級差）。 零序 I 段按與 110KV出線零序 II 段 配合，保證 110KV 母線故障 靈敏度整定。由于本段保護已經(jīng)從時間上避免反方向故障保護誤動，因此不帶方向。 從保護設(shè)備的角度考慮，過流 I 段取一次值 10000A,與 10KV分段保護配合，第一時限閉自投，第二時限切本側(cè)。 （ 2)在變壓器過勵磁時 ,縱差保護不應(yīng)誤動作。 （ 4 )在最小運行方式下，縱差保護區(qū)內(nèi)各側(cè)引出線上兩相金屬性短路時，保護的靈敏系數(shù)不應(yīng)小于 2 。 （ 2） 短路電流 計算。 C 縱差保護的整定計算 a 變壓器參數(shù)計算 與縱差保護有關(guān)的變壓器參數(shù)計算，可按表 2 所列的公式和步驟進行。 如低壓側(cè)電流互感器的二次電流最小，則選低壓側(cè)為基本側(cè) 。短路種數(shù)，一般按三相短路驗算，短路計算點應(yīng)選擇通過導(dǎo)體和電氣設(shè)備的短路電流為最大的那些點。折線 ACD 的左上方為保護的動作區(qū)，折線右下方為保護的制動區(qū)。 OA 表示無制動狀態(tài)下的動作電流，即保護的最小動作電流。由圖 52 中各參數(shù)之間的關(guān)系可導(dǎo)出， 制動系數(shù) Kres 與折線斜率 S 之間的關(guān)系如下式所示 (31) K S I I I Ir e s r e s . 0 r e s op. m i n r e s? ? ?( / ) /1 (32) 52 可見，對動作特性具有一個折點的縱差保護，折線的斜率 S 是2 方案論證與設(shè)計 39 一個常數(shù)， 而制動系數(shù) Kres 則是隨制動電流 Ires 而變化的。 在工程實用整定計算中可選取 ＝ (～ )IN／ na。起始制動電流宜取 ＝ (～ )IN/na 本設(shè)計起始制動電流： .0 0 .9 3 1 5 / 6 0 0 0 .4 7resI ? ? ? d 靈敏系數(shù)的計算 縱差保護的靈敏系數(shù)應(yīng)按最小運行方式下差動保護區(qū)內(nèi)變壓器引出線上兩相金屬性短路計算 。 2 方案論證與設(shè)計 40 圖 53 縱差保護靈敏系數(shù)計算說明圖 e 縱差保護的其他輔助整定計算及經(jīng)驗數(shù)據(jù)的推薦 （ 1） 差電流速斷的整定。 按正常運行方式保護安裝處二相短路計算靈敏系數(shù)， Ksen≥ 。整定值可用差電流中的二次諧波分量與基波分量的比值表示，通常稱這 一比值為二次諧波制動比?！?70176。這種分側(cè)差動保護，如同發(fā)電機定子繞組差動保護一樣，無須考慮繞組的勵磁涌流、過勵磁、調(diào)壓等的影響。 A 最小動作電流 的計算 ＝ 或 ＝ Krel 2 (310) 式中： Krel—— 可靠系數(shù)，取 ； —— 在變壓器額定電流下，差動回路中的不平衡電流實測值。 按式 (31)或 (38)計算 S 值。 變壓器零序差動保護 220～ 500kV 變壓器，單相接地短路是主要