【正文】 在220kV 變電站主變保護(hù)系統(tǒng)中，雙重化保護(hù)有著重大的作用,如果雙重化保護(hù)一旦出現(xiàn)技術(shù)問(wèn)題影響將非常大。 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)技術(shù)配置原則在選擇可靠的主變保護(hù)運(yùn)行方式方面，在實(shí)際使用中可根據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況,除非電量保護(hù)必須投跳外,應(yīng)選擇合理、可靠的主變保護(hù)運(yùn)行方式。220kV 主變壓器應(yīng)采用兩套獨(dú)立的主保護(hù),每套主保護(hù)均應(yīng)配置完整的后備保護(hù),同時(shí)必須保證兩套主、后備保護(hù)在交、直流回路上的獨(dú)立性。110 kV 側(cè)TA 一般有3 至4 組二次繞組, 其中, 老變電所110 kV 側(cè)TA 一般有3 組二次繞組, 新建變電所110 kV 側(cè)TA 一般有4 組二次繞組。 雙主雙后主變保護(hù)電流回路接入方式圖11 單套主變壓器保護(hù)電流互感器次級(jí)配置圖采用雙主保護(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。采用雙主保護(hù)與雙后備保護(hù)的主變壓器保護(hù)一般將第一套保護(hù)接原差動(dòng)保護(hù)電流互感器次級(jí)，即接獨(dú)立電流互感器，旁代時(shí)需切換；第二套保護(hù)接原后備保護(hù)電流互感器次級(jí)，即接套管電流互感器，旁代時(shí)不需切換，但對(duì)降壓變壓器的高壓側(cè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是差動(dòng)保護(hù)還是該側(cè)的后備保護(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；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)，所以引線故障將由后備保護(hù)切除。因此，該回路在設(shè)計(jì)及施工時(shí)可接好，運(yùn)行時(shí)旁代只切第一套，當(dāng)?shù)谝惶妆Ｗo(hù)因故退出時(shí)，將第二套保護(hù)的電流回路切至獨(dú)立電流互感器。主保護(hù)瞬時(shí)啟動(dòng)跳3側(cè)開(kāi)關(guān)。 非電量保護(hù)（1）重瓦斯引入接點(diǎn)，發(fā)出信號(hào)并順時(shí)跳3側(cè)斷路器；（2）輕瓦斯引入接點(diǎn)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；（3）溫度引入接點(diǎn)，瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào)；（4）風(fēng)冷消失引入接點(diǎn)，動(dòng)作于信號(hào)且經(jīng)常延時(shí)動(dòng)作于跳閘；（5）壓力釋放保護(hù)引入接點(diǎn)，動(dòng)作于信號(hào)且延時(shí)動(dòng)作跳3側(cè)斷路器；（6）非電量保護(hù)引入接點(diǎn)均為強(qiáng)電220V開(kāi)關(guān)量空接點(diǎn)。（2）高（中）壓側(cè)的復(fù)合電壓閉鎖方向過(guò)流保護(hù)中方向元件電壓交叉引線，方向元件投退靠控制字實(shí)現(xiàn)。（6）保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的輸出接點(diǎn)用于跳閘、遠(yuǎn)動(dòng)、故錄、報(bào)警等回路，并備用接點(diǎn)。（4）監(jiān)控管理單元完成人機(jī)對(duì)話、信息收集、事件記錄、時(shí)鐘校對(duì)、對(duì)各保護(hù)單元巡檢等功能，同時(shí)設(shè)有一個(gè)RS232C接口，與監(jiān)控系統(tǒng)或其他就地管理系統(tǒng)相聯(lián)，可實(shí)現(xiàn)保護(hù)的就地或異地管理。（3）采用多微處理器并行工作結(jié)構(gòu)，有3個(gè)相互獨(dú)立的微處理器系統(tǒng)分別完成三相保護(hù)，靈一微處理系統(tǒng)完成人機(jī)界面、監(jiān)控管理等功能。 變壓器保護(hù)的二次接線 兩套保護(hù)采用獨(dú)立的交流電流和電壓回路220kV主變保護(hù)雙主、雙后配置是基于任何一套保護(hù)退出運(yùn)行，均不影響主變的正常工作而設(shè)置的。由于220kV線路保護(hù)均為雙主、雙后的配置，因此在同樣的交流電壓相互獨(dú)立的要求下，對(duì)220kV母線電壓互感器可選用帶四個(gè)二次繞組的設(shè)備，即：三個(gè)星型繞組，一個(gè)開(kāi)口三角繞組。因此對(duì)于目前從源頭上已有兩套交流電壓提供的前提下，可通過(guò)增加分相操作箱中電壓切換插件的方式使變壓器220kV側(cè)具備雙電壓切換回路。（4）兩套保護(hù)的10kV側(cè)的電流回路接開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的電流互感器，從而盡量擴(kuò)大差動(dòng)保護(hù)范圍。在啟動(dòng)變壓器高壓側(cè)斷路器失靈的回路中，只需注意本體保護(hù)出口接點(diǎn)不并入失靈啟動(dòng)即可達(dá)到以上目的。為了接線方便設(shè)計(jì)中采用由斷路器操作箱中TWJ和HWJ的組合接點(diǎn)啟動(dòng)非全相保護(hù)的方式，而根據(jù)反措要求擴(kuò)展后的觸點(diǎn)只能作為信號(hào)觸點(diǎn)，不能作為保護(hù)的判據(jù)，更不能采用該類(lèi)觸點(diǎn)作為非全相保護(hù)和失靈保護(hù)的判據(jù)。利用油箱內(nèi)部的故障時(shí)的這一特點(diǎn)，可以構(gòu)成反映氣體變化的保護(hù)裝置，稱之為瓦斯保護(hù)。這2個(gè)坡度都是為了防止在變壓器內(nèi)貯存空氣以及故障時(shí)，便于使氣體迅速可靠地沖人瓦斯繼電器，保證瓦斯繼電器靈敏的動(dòng)作。在嚴(yán)重故障時(shí)，大量氣體會(huì)產(chǎn)生很大的壓力，使油迅速向油枕流動(dòng)。如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障，則因油分解而產(chǎn)生的氣體聚集在容器的上部時(shí)，此時(shí)迫使油面下降，使上面一對(duì)水銀觸點(diǎn)閉合，接通信號(hào)回路，發(fā)出報(bào)警信號(hào)，即繼電器輕瓦斯動(dòng)作。瓦斯繼電器動(dòng)作的次數(shù)與變壓器內(nèi)部貯存的氣體多少有關(guān)。但瓦斯保護(hù)不宜整定得過(guò)于靈敏，避免誤動(dòng)作。轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)3是用來(lái)將重瓦斯保護(hù)轉(zhuǎn)換到僅動(dòng)作與信號(hào)的位置。縱差保護(hù)在發(fā)電機(jī)上的應(yīng)用比較簡(jiǎn)單，但是作為變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，縱差保護(hù)將有許多特點(diǎn)和困難。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此為了保證縱差保護(hù)的正確工作，就必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比，使得在正常運(yùn)行和外部故障時(shí)，兩個(gè)二次電流相等例如在圖23中應(yīng)使： （22） 或 （23） 式中：——高壓側(cè)電流互感器的變比 ——低壓側(cè)電流互感器的變比 ——變壓器的變比 ——變壓器高壓側(cè)一次電流 ——變壓器低壓側(cè)一次電流 ——高壓側(cè)電流互感器二次電流 ——低壓側(cè)電流互感器二次電流 縱差保護(hù)動(dòng)作判斷用下式表示： （24） 式中：——縱差保護(hù)動(dòng)作整定電流。保護(hù)動(dòng)作對(duì)于縱差保護(hù)動(dòng)作判據(jù)中的 ，要按躲過(guò)外部短路時(shí)最大短路電流對(duì)應(yīng)的最大不平衡電流整定，這時(shí)數(shù)值較大，如圖34中直線1所示，直線以下為制動(dòng)區(qū)，直線以上為動(dòng)作區(qū)。動(dòng)作特性曲線2與直線1相比，圖中陰影部分能夠正確動(dòng)作。但對(duì)變壓器來(lái)說(shuō)情況有一些特殊性，在變壓器合閘時(shí)，在變壓器的一側(cè)產(chǎn)生很大的電流，使得空載電流增加到正常狀態(tài)的68倍，形成所謂的勵(lì)磁涌流，勵(lì)磁涌流屬于正常工況下的電流，保護(hù)裝置不應(yīng)動(dòng)作，但它卻是差電流，因此在變壓器保護(hù)中必須鑒別出勵(lì)磁涌流的狀況，防止在這種情況下保護(hù)誤動(dòng)，這是變壓器保護(hù)的重點(diǎn)和難點(diǎn)所在。除了主保護(hù)外，變壓器還應(yīng)裝設(shè)相間短路和接地短路的后備保護(hù)。保護(hù)動(dòng)作后，跳開(kāi)變壓器兩側(cè)的斷路器。 （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，計(jì)算式為 （27） 式中——正常運(yùn)行時(shí)的最大負(fù)荷電流； ——綜合負(fù)荷的自起動(dòng)系數(shù)，其值與負(fù)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(duì)低壓6～ 10kV側(cè)取=～ ；中壓35kV側(cè)取=～ 。該保護(hù)的原理接線圖如圖26所示，只有在電流元件和電壓元件同時(shí)作用后，才能啟動(dòng)時(shí)間繼電器，經(jīng)過(guò)預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。一般要求。濾過(guò)器的輸入端接UABY與UBC。滯后，與同相。由于5次諧波屬負(fù)序性質(zhì)，它可以通過(guò)濾過(guò)器。由于發(fā)生各種不對(duì)稱故障時(shí)，都能出現(xiàn)負(fù)序電壓，故負(fù)序電壓繼電器KV2作為不對(duì)稱故障的電壓保護(hù)，而低電壓繼電器KV1則作為三相短路故障時(shí)的電壓保護(hù)。零序電流保護(hù)Ⅰ段和與相鄰元件零序電流保護(hù)Ⅰ段相配合；零序電流保護(hù)Ⅱ段與相鄰元件零序電流保護(hù)后背段相配合。零序過(guò)電流取自變壓器中性點(diǎn)電流互感器的二次側(cè)。各側(cè)的零序電流保護(hù)作為本側(cè)相鄰元件保護(hù)的后備和變壓器主保護(hù)的后備。 多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行時(shí)的接地后備保護(hù)圖29 多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電所對(duì)于多臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電所，通常采用一部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，而另一部分變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的方式。此時(shí)由于接地中性點(diǎn)失去，變成了中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)單項(xiàng)接地故障的情況，將產(chǎn)生接近額定電壓的零序電壓，危及變壓器和其他設(shè)備的絕緣，因此需要裝設(shè)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式下的接地保護(hù)將T1切除。圖210 全絕緣變壓器接地保護(hù)原理接線圖零序電壓保護(hù)作為中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)的接地保護(hù)，零序電壓取自電壓互感器二次側(cè)的開(kāi)口三角形繞組。例如圖313的k1點(diǎn)發(fā)生單相接地故障時(shí)，T1零序電壓保護(hù)不會(huì)啟動(dòng)，在T2和T3的零序電流保護(hù)將母聯(lián)斷路器QF跳開(kāi)后，變壓器仍能繼續(xù)運(yùn)行；而k2點(diǎn)發(fā)生故障時(shí)，QF和TT3跳開(kāi)后，接地中性點(diǎn)失去，T1的零序電壓保護(hù)動(dòng)作。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。 根據(jù)以上原則，短路點(diǎn)分別選擇為220KV母線、110KV母線、10KV母線，分別為ddd3點(diǎn)。若TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)的定值可整定，則投入TA斷線閉鎖差動(dòng)保護(hù)功能；若此值不可整定，則不投入。本段保護(hù)方向指向變壓器。零序I段與220kV線路零序III段配合。比I段跳本側(cè)時(shí)間高一時(shí)間級(jí)差跳變壓器各側(cè)斷路器。 110kV側(cè)后備保護(hù) 110kV側(cè)相間后備保護(hù)配置兩套復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)，每套保護(hù)按二段式設(shè)置，復(fù)合電壓閉鎖原件同220kV側(cè)。過(guò)流II段比I段II時(shí)限高一時(shí)間級(jí)差跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，不帶方向。如果110kV側(cè)有地方電源，校躲220kV母線故障的可靠系數(shù)，方向指向母線，反之不帶。零序過(guò)電壓保護(hù)定值整定為150V,；間隙零序電流保護(hù)整定為一次電流100A,。 220kV主變壓器保護(hù)整定計(jì)算過(guò)程 變壓器瓦斯保護(hù)瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)各種故障的主保護(hù)。瓦斯保護(hù)動(dòng)作于跳閘的重瓦斯部分，通常按通過(guò)氣體繼電器的油流流速整定。所以本設(shè)計(jì)針對(duì)220kV萬(wàn)變電站主變的輕瓦斯保護(hù)的氣體容積整定為250～300ml。`（3）為提高保護(hù)的靈敏度,縱差保護(hù)應(yīng)具有比率制動(dòng)或標(biāo)積制動(dòng)特性。（5）在縱差保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴(yán)重短路故障時(shí)， 為防止因電流互感器飽和而使縱差保護(hù)延遲動(dòng)作， 縱差保護(hù)應(yīng)設(shè)差電流速斷輔助保護(hù)，以快速切除上述故障。 （3）縱差保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)。變壓器參數(shù)計(jì)算表如表32所示：表32 變壓器參數(shù)計(jì)算表序號(hào)名 稱各 側(cè) 參 數(shù)高壓側(cè)(H)中壓側(cè)(M)低壓側(cè)(L)1額定電壓UN2額定電流IN3各側(cè)接線1)YNYNd114各側(cè)電流互感器二次接線ddY5電流互感器的計(jì)算變比6電流互感器實(shí)際選用變比ns/1/1/17各側(cè)二次電流I8基本側(cè)的選擇2)1)對(duì)于通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)電流相位和幅值補(bǔ)償?shù)奈C(jī)型保護(hù)，各側(cè)電流互感器二次均可按Y接線。折線ACD的左上方為保護(hù)的動(dòng)作區(qū)，折線右下方為保護(hù)的制動(dòng)區(qū)。OA表示無(wú)制動(dòng)狀態(tài)下的動(dòng)作電流，即保護(hù)的最小動(dòng)作電流。由圖52中各參數(shù)之間的關(guān)系可導(dǎo)出， 制動(dòng)系數(shù)Kres與折線斜率S之間的關(guān)系如下式所示 ，即 (31)從圖32可見(jiàn)，對(duì)動(dòng)作特性具有一個(gè)折點(diǎn)的縱差保護(hù)，折線的斜率S是一個(gè)常數(shù)， 而制動(dòng)系數(shù)Kres則是隨制動(dòng)電流Ires而變化的。在實(shí)際應(yīng)用中，是通過(guò)保護(hù)裝置的參數(shù)調(diào)節(jié)整定折線的斜率來(lái)滿足制動(dòng)系數(shù)的要求。在工程實(shí)用整定計(jì)算中可選?。?～)。高壓側(cè)：=315/600=中壓側(cè)：=630/1200=低壓側(cè)：=6928/7500= （3）計(jì)算差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作電流： （34）對(duì)于雙繞組變壓器： （35）式中——外部短路時(shí)，最大穿越短路電流周期分量； ——非周期分量系數(shù)，～2； ——電流互感器的同型系數(shù)，； ——電流互感器的比誤差，； ——變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值(百分值)； ——由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差。根據(jù)計(jì)算最小短路電流和相應(yīng)的制動(dòng)電流，在動(dòng)作特性曲線上查得對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電流。因此提出加速差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的方法，即當(dāng)任意一相差動(dòng)電流大于速斷整定值時(shí)，瞬時(shí)動(dòng)作于出口，即無(wú)時(shí)限出口，其實(shí)質(zhì)是以定值避開(kāi)勵(lì)磁涌流閉鎖的時(shí)延，達(dá)到快速切除故障的目的。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(dòng)比， 即： （39） 式中，為A,B,C三相差動(dòng)電流中各自的二次諧波電流；為對(duì)應(yīng)的三相基波差動(dòng)電流動(dòng)作值；K微微二次諧波制動(dòng)系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗(yàn),二次諧波制動(dòng)比可整定為15%～20%。有時(shí)還采用涌流導(dǎo)數(shù)的最小間斷角和最大波寬，其閉鎖條件為 ≥65176。 電流繼電器的整定 電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過(guò)變壓器的額定電流，計(jì)算公式如下：  (311)式中：——可靠系數(shù)，～；——返回系數(shù)，～；——變壓器的額定電流（二次側(cè)）。帶入數(shù)據(jù)可得，（2） 當(dāng)?shù)碗妷豪^電器由變壓器高壓側(cè)電壓互感器供電 （314）代入數(shù)據(jù)，得式中為額定線電壓二次值。當(dāng)?shù)碗妷豪^電器靈敏系數(shù)不夠時(shí)，可在變壓器各側(cè)裝設(shè)低電壓繼電器。要求≥(近后備)(遠(yuǎn)后備)。電源側(cè)相間故障后備保護(hù)應(yīng)設(shè)兩段時(shí)限，以第一段時(shí)限斷開(kāi)中壓側(cè)斷路器(為與之配合的中壓側(cè)保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間)；以第二段時(shí)限斷開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器。低壓側(cè)保護(hù)帶兩段時(shí)限，以斷開(kāi)低壓側(cè)斷路器；以斷開(kāi)三側(cè)斷路器。（1） Ⅰ段零序過(guò)電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序過(guò)電