【正文】 (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。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。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。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。圖27 復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。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。 復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，可采用復合電壓起動的過電流保護。 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。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。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。當變壓器正常運行及故障時。 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。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。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)。 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。 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故障的情況下，仍能保證故障的順利切除。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。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。（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。（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。 后備保護A 220kV側(cè)a復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。電流具體接入見圖12。 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。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。 (6)其他保護。 (4)外部接地短路時的保護。 (2)縱差保護或電流速斷保護。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。該變電站有6回220kV架空進線，10回110kV出線。 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。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，使得復雜的算法得以在保護裝置中實現(xiàn)。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。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。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。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。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。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。（2） 最小運行方式：。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。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。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。 220kV變壓器微機型保護雙重化 在220kV 變電站主變保護系統(tǒng)中，雙重化保護有著重大的作用,如果雙重化保護一旦出現(xiàn)技術(shù)問題影響將非常大。220kV 主變壓器應(yīng)采用兩套獨立的主保護,每套主保護均應(yīng)配置完整的后備保護,同時必須保證兩套主、后備保護在交、直流回路上的獨立性。 雙主雙后主變保護電流回路接入方式圖11 單套主變壓器保護電流互感器次級配置圖采用雙主保護與雙后備保護的主變壓器保護后，如何接入電流互感器的二次回路，這將是需要考慮的問題。因此，該回路在設(shè)計及施工時可接好，運行時旁代只切第一套，當?shù)谝惶妆Ｗo因故退出時，將第二套保護的電流回路切至獨立電流互感器。 非電量保護（1）重瓦斯引入接點，發(fā)出信號并順時跳3側(cè)斷路器；（2）輕瓦斯引入接點，瞬時動作于信號；（3）溫度引入接點，瞬時動作于信號；（4）風冷消失引入接點，動作于信號且經(jīng)常延時動作于跳閘；（5）壓力釋放保護引入接點，動作于信號且延時動作跳3側(cè)斷路器；（6）非電量保護引入接點均為強電220V開關(guān)量空接點。（6）保護裝置應(yīng)有足夠的輸出接點用于跳閘、遠動、故錄、報警等回路，并備用接點。（3）采用多微處理器并行工作結(jié)構(gòu)，有3個相互獨立的微處理器系統(tǒng)分別完成三相保護，靈一微處理系統(tǒng)完成人機界面、監(jiān)控管理等功能。由于220kV線路保護均為雙主、雙后的配置，因此在同樣的交流電壓相互獨立的要求下，對220kV母線電壓互感器可選用帶四個二次繞組的設(shè)備，即：三個星型繞組，一個開口三角繞組。（4）兩套保護的10kV側(cè)的電流回路接開關(guān)柜內(nèi)的電流互感器，從而盡量擴大差動保護范圍。為了接線方便設(shè)計中采用由斷路器操作箱中TWJ和HWJ的組合接點啟動非全相保護的方式，而根據(jù)反措要求擴展后的觸點只能作為信號觸點，不能作為保護的判據(jù)，更不能采用該類觸點作為非全相保護和失靈保護的判據(jù)。這2個坡度都是為了防止在變壓器內(nèi)貯存空氣以及故障時，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作。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，此時迫使油面下降，使上面一對水銀觸點閉合，接通信號回路，發(fā)出報警信號，即繼電器輕瓦斯動作。但瓦斯保護不宜整定得過于靈敏，避免誤動作。縱差保護在發(fā)電機上的應(yīng)用比較簡單，但是作為變壓器內(nèi)部故障的主保護，縱差保護將有許多特點和困難。保護動作對于縱差保護動作判據(jù)中的 ，要按躲過外部短路時最大短路電流對應(yīng)的最大不平衡電流整定，這時數(shù)值較大，如圖34中直線1所示，直線以下為制動區(qū)，直線以上為動作區(qū)。但對變壓器來說情況有一些特殊性，在變壓器合閘時，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，形成所謂的勵磁涌流，勵磁涌流屬于正常工況下的電流，保護裝置不應(yīng)動作，但它卻是差電流，因此在變壓器保護中必須鑒別出勵磁涌流的狀況，防止在這種情況下保護誤動，這是變壓器保護的重點和難點所在。保護動作后，跳開變壓器兩側(cè)的斷路器。該保護的原理接線圖如圖26所示，只有在電流元件和電壓元件同時作用后，才能啟動時間繼電器，經(jīng)過預(yù)定的延時后動作于跳閘。濾過器的輸入端接UABY與UBC。由于5次諧波屬負序性質(zhì)，它可以通過濾過器。零序電流保護Ⅰ段和與相鄰元件零序電流保護Ⅰ段相配合；零序電流保護Ⅱ段與相鄰元件零序電流保護后背段相配合。各側(cè)的零序電流保護作為本側(cè)相鄰元件保護的后備和變壓器主保護的后備。此時由于接地中性點失去，變成了中性點不接地系統(tǒng)單項接地故障的情況，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)中性點不接地運行方式下的接地保護將T1切除。例如圖313的k1點發(fā)生單相接地故障時，T1零序電壓保護不會啟動，在T2和T3的零序電流保護將母聯(lián)斷路器QF跳開后，變壓器仍能繼續(xù)運行；而k2點發(fā)生故障時，QF和TT3跳開后，接地中性點失去，T1的零序電壓保護動作。當油溫達115～150℃時劣化更明顯，以致不能使用。它是一種非電量繼電器。強迫油循環(huán)冷卻方式，又分強油風冷和強油水冷2種，它是把變壓器中的油，利用油泵打入油冷卻器后再復回油箱，油冷卻器做成容易散熱的特殊形狀，利用風扇吹風或循環(huán)水作冷卻介質(zhì)，把熱量帶走。在冬季負荷較低或特別寒冷的季節(jié)，變壓器因油溫過低，不得不對其進行加油，這對變壓器的安全運行和壽命將是十分不利的。若TA斷線閉鎖差動保護的定值可整定，則投入TA斷線閉鎖差動保護功能；若此值不可整定，則不投入。零序I段與220kV線路零序III段配合。 110kV側(cè)后備保護 110kV側(cè)相間后備保護配置兩套復合電壓閉鎖過流保護，每套保護按二段式設(shè)置，復合電壓閉鎖原件同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)，方向指向母線，反之不帶。 220kV主變壓器保護整定計算過程 變壓器瓦斯保護瓦斯保護是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)各種故障的主保護。所以本設(shè)計針對220kV萬變電站主變的輕瓦斯保護的氣體容積整定為250～300ml。（5）在縱差保護區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴重短路故障時， 為防止因電流互感器飽和而使縱差保護延遲動作， 縱差保護應(yīng)設(shè)差電流速斷輔助保護，以快速切除上述故障。變壓器參數(shù)計算表如表32所示：表32 變壓器參數(shù)計算表序號名 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電流互感器的計算變比6電流互感器實際選用變比ns/1/1/17各側(cè)二次電流I8基本側(cè)的選擇2)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)。由圖52中各參數(shù)之間的關(guān)系可導出， 制動系數(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，對動作特性具有一個折點的縱差保護，折線的斜率S是一個常數(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?。?～)。根據(jù)計算最小短路電流和相應(yīng)的制動電流，在動作特性曲線上查得對應(yīng)的動作電流。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， 即： （39） 式中，為A,B,C三相差動電流中各自的二次諧波電流；為對應(yīng)的三相基波差動電流動作值；K微微二次諧波制動系數(shù)，根據(jù)經(jīng)驗,二次諧波制動比可整定為15%～20%。 電流繼電器的整定 電流繼電器的動作電流應(yīng)躲過變壓器的額定電流，計算公式如下：  (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)）。當?shù)碗妷豪^電器靈敏系數(shù)不夠時，可在變壓器各側(cè)裝設(shè)低電壓繼電器。電源側(cè)相間故障后備保護應(yīng)設(shè)兩段時限，以第一段時限斷開中壓側(cè)斷路器(為與之配合的中壓側(cè)保護的動作時間)；以第二段時限斷開變壓器各側(cè)斷路器。（1） Ⅰ段零序過電流繼電器的動作電流應(yīng)與相鄰線路零序過電