【正文】 設(shè)溫度保護(hù)；對(duì)于少數(shù)用戶變電站，凡是容量在 800KVA 左右的變壓器，都應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)，但溫度保護(hù)只作用于信號(hào)。銅質(zhì)連接管內(nèi)充有乙 醚液體或氯甲烷、丙酮等：受熱元件插在變壓器油箱定蓋的溫度測(cè)孔內(nèi)。 目前我國(guó)大型電力變壓器的冷卻裝置配置情況是：根據(jù)變壓器容量的大小，配置數(shù)組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置，每組風(fēng)冷油循環(huán)冷卻裝置由 1 臺(tái)油泵和 3～ 4 臺(tái)風(fēng)扇組成。 主保護(hù)瞬時(shí)啟動(dòng)跳 3 側(cè)開關(guān)。 （ 2）高（中）壓側(cè)的復(fù)合電壓閉鎖方向過流保護(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)。 （ 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。 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。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。 失靈啟動(dòng)回路 雖然《繼電保護(hù)和安全自動(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：“一般不考慮由變壓器保護(hù)啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。 變壓器跳閘出口 25 項(xiàng)中規(guī)定主變的兩套保護(hù)應(yīng)同時(shí)作用于 220KV側(cè)斷路器的兩個(gè)線圈，這樣的規(guī)定可能是考慮到 即使在任意一套保護(hù)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。 TA 斷線開放查點(diǎn)門檻值一般整定為 。 零序 I 段與 220KV線路零序 III 段配合，保母線故障 靈敏度。 110KV 側(cè)后備保護(hù) A 110KV側(cè) 相間后備保護(hù) 配置兩套復(fù)合電壓閉鎖過流保護(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)。如果 110KV 側(cè)有地方電源，校躲 220KV母線故障的可靠系數(shù)，如 Kk小于 則帶方向，反之不帶。 22 萬(wàn)主 變壓器保護(hù)整定計(jì)算過程 變壓器縱差保護(hù) 縱差保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)，主要反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部、套管和引出線的相間和接地短路故障，以及繞組的匝間短路故障。 變壓器縱差保護(hù)方框圖如圖 51 所示。 額定容量 S N=120MVA 。 參數(shù)標(biāo)么值計(jì)算： 取基準(zhǔn)容量 Sj=100MVA,基準(zhǔn)電壓 Uj 選各級(jí)平均電壓 ,即 Uj= Uj1==*220=231KV Uj2==*110=115KV Uj3==*10= 根據(jù) Ij=Sj/ 3 Uj 可得基準(zhǔn)電流 : Ij1= 2 方案論證與設(shè)計(jì) 37 Ij2= Ij3= 基準(zhǔn)電抗 :X’= (UKI－ II* Sj)/(100*SNT): X’1= X’2= X’3= 注：適當(dāng)考慮參數(shù)計(jì)算誤差 kk 取 220 千伏母線實(shí)用阻抗： X∑ (220)=短路 電流有效值： I”=I∞ =短路電流沖擊值： ich=*= KA 短路全電流最大有效值： Ich= ich /=短路容量： S=100/= 110 千伏母線實(shí)用阻抗： X∑ (110)=(+)/= 短路電流有效值： I”=I∞ =短路電流沖擊值： ich= = kA 短路全電流最大有效值： Ich= ich /=5 kA 短路容量： S=100/= 10 千伏母線實(shí)用阻抗： X∑ (10)=(++)/= 短路電流有效值： I”=I∞ =短路電流沖擊值： ich= = kA 短路全電流最大有效值： Ich= kA 短路容量： S=100/= 短路電流計(jì)算結(jié)果表如下： 短路點(diǎn) 短路點(diǎn)基準(zhǔn)電壓（ kV） 基準(zhǔn)電流（ kA） 計(jì)算電抗 Xjs 短路電流 I＂（ kA） 短路電流最大有效值Ich(kA) 短路電流沖 擊 值Ich(kA) 短路容量(MVA) D1 231 2 方案論證與設(shè)計(jì) 38 D2 115 5 D3 c 縱差保護(hù)動(dòng)作特性參數(shù)的計(jì)算 帶比率制動(dòng)特性的縱差保護(hù)的動(dòng)作特性，通常用直角坐標(biāo)系上的一條折線表示。 動(dòng)作特性三個(gè)參數(shù)，目前在工程實(shí)用上采用如下整定計(jì)算方法，現(xiàn)敘述如下。 22 萬(wàn) 變 電 站 縱 差 保 護(hù) 最 小 動(dòng) 作 電 流 可 整 定 為. m i n 0 . 3 / 0 . 3 3 1 5 / 6 0 0 1 . 5 8o p N aI I n? ? ? ?。當(dāng) 內(nèi)部故障電流很大時(shí)，防止由于電流互感器飽和引起縱差保護(hù)延遲動(dòng)作。 （ 3） 涌流間斷角的推薦值。分側(cè)差動(dòng)保護(hù)接線簡(jiǎn)單、可靠，對(duì)相間和單相短路靈敏度高，但對(duì)匝間短路無(wú)保護(hù)作用。 D 靈敏系數(shù)計(jì)算。 針對(duì)本設(shè)計(jì)可整定為： . m in 0 .2 / 0 .2 3 1 5 / 6 0 0 0 .1 0 5o p N aI I n? ? ? ? ? B 起始制動(dòng)電流 的整定 ＝ (～ )IN/na = 315/600= (311) C 動(dòng)作特性折線斜率 S 的整定。；θ w≤ 140176。 （ 2） 二次諧波制動(dòng)比的整定。根據(jù)計(jì)算最小短路電流 Ires，在動(dòng)作特性曲線上查得對(duì)應(yīng)的動(dòng)作電流 I’op，或通過公式 I’op = +S（ ）計(jì)算出 I’op。 （ 1） 縱差保護(hù)最小動(dòng)作電流的整定。具體整定計(jì)算可參照廠家提供的技術(shù)說(shuō)明書進(jìn)行。 2)一般可選二次電流較小側(cè)為基本側(cè)。 （ 4） 縱差保護(hù)靈敏系數(shù)的校驗(yàn)。在短路電流小于起始制動(dòng)電流時(shí)，保護(hù)裝置處于無(wú)制動(dòng)狀態(tài)，其動(dòng)作電流很小 (小于額定電流 )，保護(hù)具有較高的 靈敏度。零序過電壓保護(hù)定值整定為 150V, 切各側(cè)；間隙零序電流保護(hù)整定為一次電流100A, 切各側(cè)。 過流 II 段比 I 段 II 時(shí)限高一時(shí)間級(jí)差跳開變壓器各側(cè)斷路器，同理不帶方向。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。由于當(dāng) 220KV線路近區(qū)故障時(shí)，即使 110KV 側(cè)有電源，其所供短路電流也遠(yuǎn)小于此值不會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)，因此本段保護(hù)不帶方向。在實(shí)際應(yīng)用中確實(shí)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(diǎn)為判據(jù)，加上區(qū)外故障，導(dǎo)致斷路器誤跳閘的事故。但對(duì)于高壓側(cè)有旁路母線的接線形式，當(dāng)旁路斷路器代路運(yùn)行時(shí)，主變保護(hù) 2 和本體保護(hù)動(dòng)作需跳高壓側(cè)旁路開關(guān)，設(shè)計(jì)中常采用將這三對(duì)保護(hù)跳閘接點(diǎn) 并聯(lián)接入旁路斷路器操作箱 TJR 的接線方式，很明顯這樣將造成旁路代路時(shí)變壓器本體保護(hù)動(dòng)作錯(cuò)誤啟 動(dòng)旁路斷路器失靈回路的問題。 （ 4） 兩套保護(hù)的 10KV側(cè)的電流回路接開關(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。 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)開口三角繞組。 （ 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。 （ 6）保護(hù)裝置應(yīng)有足夠的輸出接點(diǎn)用于跳閘、遠(yuǎn)東、故錄、報(bào)警等回路，并備用接點(diǎn)。 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開關(guān)量空接點(diǎn)。但在夜間尤其是在暴雨過后的夜間，因負(fù)荷和氣溫驟降，雖然已將變壓器輔助冷卻器停運(yùn)，但變壓器油溫仍降至 30℃ 以下，也就是油溫的變化幅度超過了環(huán)境溫度的變化。加裝風(fēng)機(jī)后可使變壓器的容量增加 30%～ 35%。 溫度繼電器的結(jié)構(gòu)： 變壓器油溫的監(jiān)視采用溫度繼電器 Kθ，它由變壓器生產(chǎn)廠成套提供。變壓器的油溫越高，油的劣化速度越快，使用年限減少。 ④ 動(dòng)作時(shí)限按大于相鄰主變壓 器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限整定。 當(dāng)外部發(fā)生不對(duì)稱短路時(shí)，故障相電流起動(dòng)元件 KA 動(dòng)作，負(fù)序電壓繼電器中的 負(fù)序電壓濾過器 KUG 輸出負(fù)序電壓， 負(fù)序電壓繼電器 KVZ 動(dòng)作，其動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開， 低電壓繼電器 KV線圈失磁，其動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)中間繼電器 KC的線圈，其動(dòng)合觸點(diǎn) 閉合，使時(shí)間繼電器 KT 動(dòng)作，經(jīng)過其整定時(shí)限后， KT 的延時(shí)觸點(diǎn)閉合，起動(dòng)出口中間繼電器 KCO，將變壓器兩側(cè)斷路器 1QF、 2QF 跳閘，切斷故障電流。因?yàn)?22 31 CXR ? ，電流BCI. 超前 01.. 60BCU 。 復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 若低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)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(dòng)的過電流保護(hù)。 保護(hù)裝置的靈敏校驗(yàn) Ksen= opI 式中 —— 最小運(yùn)行方式下，在靈敏度校驗(yàn)發(fā)生兩相短路時(shí)，流過保護(hù)裝置的最小短路電流。 max來(lái)整定，即 I op= KreKrel I 式中 Krel— 可靠系數(shù)，一般采用 ~； Kre— 返回系數(shù)，一般采用 ； I — 變壓器的最大負(fù)荷電流。 式 （ 11） 說(shuō)明，要實(shí)現(xiàn)雙繞組變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變比。變壓器的縱差保護(hù)與輸電線的縱聯(lián)差動(dòng)相似，工作原理相同，但由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，為了保證變壓器縱差保護(hù)的正常運(yùn)行，必須選擇好適應(yīng)變壓器兩側(cè)電流互感器的變比和接線方式，保證變壓器在正常運(yùn)行和外部短路時(shí)兩側(cè)的二次電流不同。 為了防止變壓器內(nèi)嚴(yán)重故障時(shí)因油速不穩(wěn)定，造成重瓦斯觸點(diǎn)時(shí)通時(shí)斷的不可靠動(dòng)作，必須選用帶自保持電流線圈的出口中間繼電器 KCO。 正常情況下，重瓦斯擋板在彈簧的作用下垂直位置，固定在擋板的永久磁鐵遠(yuǎn)離重瓦斯干簧觸點(diǎn)。 QJ1—80 型氣體繼電器分輕瓦斯和重瓦斯兩部分。 在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個(gè)密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板 ,兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。高壓側(cè)電壓為 500KV及以上的變壓器，對(duì)頻率降低和電壓升高而引起的變壓器礪磁電流升高，應(yīng)裝設(shè)變壓器過礪磁保護(hù)?？v差保護(hù)或電流速斷保護(hù)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(hù)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器相間短路的后備保護(hù)。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。因此，該回2 方案論證與設(shè)計(jì) 10 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。 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題。《防止電力生產(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。 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。 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。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)。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)稱原理等。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)分開來(lái)。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。本次設(shè)計(jì)是變壓器繼電保護(hù)的初步設(shè)計(jì)。在本次設(shè)計(jì)中，我還選擇了過負(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。 1969 年， Rockerfelter 首次提出數(shù)字式變壓器保護(hù)的概念，揭開了數(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)。不斷出現(xiàn)的問題推動(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)稱性勵(lì)磁涌流的鑒別能力大大強(qiáng)于二次諧波制動(dòng)。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。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。 （ 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)，過電流保護(hù)，零序過電流保護(hù)，過負(fù)荷保護(hù)及過勵(lì)磁保護(hù)。 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)。該保護(hù)裝置除非電量保護(hù)及開關(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。電流具體接入見圖 12。因此本 節(jié) 針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和