【正文】 護(hù)，輕瓦斯保護(hù)，溫度、油位保護(hù)及冷卻器全停保護(hù)等。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障，伴隨電弧的短路電流可能引起變壓器著火。（a）接線方式 （b)　接線方式 (b)　向量圖　　　　　　　　　　　　　(b)　向量圖　圖1 Y0/△11變壓器繞組接線方式　　　 圖2　 Y0/△1變壓器組接線方式及及兩側(cè)電流向量圖　　　　　　　　　　　　兩側(cè)電流向量圖在上述各圖中：、－變壓器高壓側(cè)三相電流；　　　　　、－變壓器低壓側(cè)三相電流；＊ －各繞組之間的相對(duì)極性。在超高壓電力系統(tǒng)中，Y0/△接線的變壓器，呈Y形聯(lián)接的繞組為高壓側(cè)繞組，而呈△形聯(lián)接的繞組為低壓側(cè)繞組，前者接大電流系統(tǒng)（中性點(diǎn)接地系統(tǒng)），后者接小電流系統(tǒng)（中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)）。然后，通過絕緣套管將變壓器各繞組的兩端引到變壓器殼體之外。在檢查到兩個(gè)開入同時(shí)存在，且分段CT無流狀態(tài) 成立時(shí)，封分段CT，在合環(huán)或充電前，退出分裂運(yùn)行壓板，及時(shí)投入分段CT。]，則在死區(qū)發(fā)生故障，總會(huì)擴(kuò)大事故，所以，原則上要求，“封CT”應(yīng)和斷路器開合狀態(tài)盡量配合。）不封母聯(lián)CT， 以確保大多數(shù)情況下充電于故障母線有選擇性跳閘。 大差小差，流入流出電流雙母線分列運(yùn)行時(shí)，當(dāng)區(qū)內(nèi)發(fā)生故障由于存在負(fù)荷電流流出，最嚴(yán)重情況在構(gòu)成外部環(huán)路時(shí)可導(dǎo)致故障電流流出更嚴(yán)重使大差的靈敏度嚴(yán)重降低導(dǎo)致母線差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)，所以微機(jī)母線差動(dòng)保護(hù)均設(shè)置了相關(guān)的解決方法，一般通過檢測(cè)母聯(lián)斷路器位置，當(dāng)發(fā)現(xiàn)分列運(yùn)行時(shí)對(duì)大差比率系數(shù)采用低值提高靈敏度，而正常運(yùn)行時(shí)又恢復(fù)到高值。 對(duì)于母線分段等形式的母線保護(hù)，為了能有選擇性的僅切除故障母線采用多個(gè)差動(dòng)元件來滿足要求，即設(shè)置一個(gè)大差動(dòng)元件和每段母線的小差動(dòng)元件。3零序保護(hù)零序保護(hù)是線路保護(hù)的重要組成部分，在線路發(fā)生接地故障、包括高阻接地故障時(shí)，能快速切除故障。可見當(dāng)短路點(diǎn)越近保護(hù)安裝處、SM越短、 MY線越長(zhǎng)，動(dòng)作量 比制動(dòng)量 大得越多。? 正向出口短路動(dòng)作速度很快。 工頻變化量繼電器短路后狀態(tài)正常負(fù)荷狀態(tài) 短路附加狀態(tài)正向短路基本關(guān)系式反向短路基本關(guān)系式 用于構(gòu)成快速的距離Ⅰ段動(dòng)作方程為：工作電壓 為保護(hù)范圍末端的電壓, 代表保護(hù)范圍末端電壓的變化量，其值大于時(shí)繼電器動(dòng)作, 否則不動(dòng)作。如果阻抗繼電器Ⅰ、Ⅱ段在振蕩時(shí)不會(huì)誤動(dòng)應(yīng)盡量不經(jīng)振蕩閉鎖控制。正向?qū)ΨQ故障暫態(tài)動(dòng)作特性動(dòng)作方程當(dāng)用于長(zhǎng)距離重負(fù)荷線路，常規(guī)距離Ⅲ段按躲最小負(fù)荷整定往往不能滿足相鄰元件末端短路的靈敏度，此時(shí)可引入負(fù)荷限制繼電器，其動(dòng)作特性如圖所示，負(fù)荷限制繼電器和阻抗繼電器的交集為動(dòng)作區(qū)，這有效地防止了重負(fù)荷時(shí)測(cè)量阻抗進(jìn)入阻抗繼電器的動(dòng)作特性內(nèi)而引起的誤動(dòng)。當(dāng)用于短線路時(shí),為了進(jìn)一步擴(kuò)大保護(hù)過渡電阻的能力,還可將Ⅰ、Ⅱ段阻抗特性向+R方向偏移；為防止阻抗繼電器在區(qū)外短路時(shí)超越,再加一個(gè)電抗繼電器?！獌上嚯娏鞑睢旊娋€路上從短路點(diǎn)到保護(hù)安裝處的兩相壓降之差。l 在同步過程中測(cè)量信號(hào)傳輸延時(shí) ，并計(jì)算兩側(cè)采樣時(shí)間差 。 解決方法：提高比率制動(dòng)特性的起動(dòng)電流和制動(dòng)系數(shù)。為此，每一側(cè)起動(dòng)元件起動(dòng)、并且差動(dòng)繼電器動(dòng)作后都要向?qū)?cè)發(fā)一個(gè)允許信號(hào)。重負(fù)荷線路制動(dòng)電流較大，經(jīng)高電阻短路，短路電流很小，因此動(dòng)作電流很小因而靈敏度可能不夠。所以線路投運(yùn)空載合閘、區(qū)外故障和區(qū)外故障切除時(shí)，由于高頻分量電容電流與工頻電容電流疊加使電容電流增大很多，最容易造成保護(hù)誤動(dòng)。如果收信出現(xiàn)缺口或收信電平降低很多發(fā)通道異常告警信號(hào)。②如果縱聯(lián)方向保護(hù)在30ms內(nèi)一直收到閉鎖信號(hào)，那么縱聯(lián)方向保護(hù)再要?jiǎng)幼鞯脑捯?5ms的延時(shí)。 在兩側(cè)的 、 元件的動(dòng)作行翻轉(zhuǎn)以后依然滿足非故障線路特征，兩側(cè)保護(hù)也都不會(huì)誤動(dòng)。如果N側(cè)母線保護(hù)動(dòng)作后采取停信措施，N側(cè)縱聯(lián)方向保護(hù)就可以動(dòng)作跳閘了。如果N側(cè)利用本措施將遠(yuǎn)方起信推遲100ms, M側(cè)縱聯(lián)方向保護(hù)就可以動(dòng)作跳閘了。 （四）為什么要先收到8ms高頻信號(hào)后才能停信？ 假如沒有這一項(xiàng)規(guī)定的話，在上圖中發(fā)生短路后，M側(cè)高定值起動(dòng)元件起動(dòng)。遠(yuǎn)方起信的條件是：① 低定值起動(dòng)元件未起動(dòng)。此時(shí)N側(cè)保護(hù)由于起動(dòng)元件未起動(dòng)一直沒有發(fā)信，于是M側(cè)保護(hù)同時(shí)滿足上述跳閘的五個(gè)條件而發(fā)出跳閘命令，造成保護(hù)誤動(dòng)。? 把元件換成阻抗元件，取消元件就是縱聯(lián)距離保護(hù)發(fā)跳閘命令的條件。在正常運(yùn)行程序中安排的工作只是開入量狀態(tài)的檢查、通道試驗(yàn)等工作。第一章 線路保護(hù)1 線路縱聯(lián)保護(hù) 縱聯(lián)方向保護(hù)基本原理 故障線路的特征是：兩側(cè)的均動(dòng)作，兩側(cè)的均不動(dòng)作，這在非故障線路中是不存在的。否則保護(hù)是不開放的，程序執(zhí)行的是正常運(yùn)行程序。同時(shí)滿足上述五個(gè)條件8ms后即可起動(dòng)出口繼電器，發(fā)跳閘命令。于是M側(cè)起動(dòng)發(fā)信并開放保護(hù)。N側(cè)由于起動(dòng)元件未起動(dòng)而根本未發(fā)過信，造成M側(cè)保護(hù)誤動(dòng)，為避免誤動(dòng)，設(shè)置了遠(yuǎn)方起信功能。收發(fā)信機(jī)中的遠(yuǎn)方起信功能應(yīng)該退出，使用保護(hù)裝置中的遠(yuǎn)方起信功能。如圖所示的N側(cè)斷路器處于三相斷開狀態(tài)，系統(tǒng)從M側(cè)向線路充電過程中線路上發(fā)生短路，N側(cè)由于斷路器三相都已斷開高、低定值起動(dòng)元件不起動(dòng)，但卻收到M側(cè)發(fā)來的高頻信號(hào)，立即遠(yuǎn)方起信發(fā)信10秒，閉鎖了M側(cè)縱聯(lián)方向保護(hù)。M側(cè)斷路器由母線保護(hù)動(dòng)作跳閘后，短路電流的方向依然使M側(cè)方向元件判斷反方向短路，繼續(xù)一直發(fā)信使N側(cè)縱聯(lián)方向保護(hù)仍然不能動(dòng)作跳閘。功率倒向以后1號(hào)保護(hù)判斷為反方向短路，2號(hào)保護(hù)判斷為正方向短路，兩側(cè)的 、 元件的動(dòng)作行為全部要翻轉(zhuǎn)。又采取反方向方向元件閉鎖保護(hù)優(yōu)先的原則，只要1號(hào)保護(hù)的 元件一動(dòng)作馬上發(fā)信閉鎖保護(hù)，有利于保護(hù)不誤動(dòng)。兩側(cè)在整個(gè)15秒時(shí)間內(nèi)都應(yīng)該收到信號(hào)。（一）線路電容電流的影響本線路的電容電流是從線路內(nèi)部流出的電流，因此它構(gòu)成動(dòng)作電流。負(fù)荷電流是穿越性的電流，它只產(chǎn)生制動(dòng)電流而不產(chǎn)生動(dòng)作電流。某廠家采用的措施是，：只有在兩側(cè)起動(dòng)元件均起動(dòng)，兩側(cè)差動(dòng)繼電器都動(dòng)作的條件下才能發(fā)出跳閘命令。（四）由于兩側(cè)TA暫態(tài)特性和飽和程度的差異、二次回路時(shí)間常數(shù)的差異在區(qū)外故障或區(qū)外故障切除時(shí)出現(xiàn)差動(dòng)電流（動(dòng)作電流），容易造成差動(dòng)繼電器誤動(dòng)。l 裝置剛上電時(shí)，或測(cè)得的兩側(cè)采樣時(shí)間差超過規(guī)定值時(shí)，啟動(dòng)一次同步過程。 保護(hù)安裝處相間電壓的計(jì)算公式為：——短路點(diǎn)的相間電壓。 2．2三段式阻抗繼電器采用正序電壓作極化量時(shí)工作電壓： 極化電壓： 動(dòng)作方程： 相間阻抗繼電器： 接地阻抗繼電器： 采用正序電壓作為極化電壓的特點(diǎn)是，正向不對(duì)稱故障動(dòng)作特性，正向出口不對(duì)稱短路沒有死區(qū)。工作電壓 極化電壓 動(dòng)作方程 由于正序電壓的記憶量不為零，所以正方向出口三相短路沒有死區(qū)。? 振蕩閉鎖只閉鎖距離保護(hù)Ⅰ、Ⅱ段，距離Ⅲ段相對(duì)獨(dú)立。? 非全相振蕩時(shí)閉鎖距離保護(hù)，非全相運(yùn)行又發(fā)生短路時(shí)開放距離保護(hù)。? 正向出口短路沒有死區(qū)。則YQ線為保護(hù)范圍末端電壓變化量。而有良好的方向性。這些差動(dòng)元件的差動(dòng)電流均相同，制動(dòng)電流選取有差異，因而在區(qū)外故障及區(qū)內(nèi)故障時(shí)制動(dòng)能力和動(dòng)作靈敏度均有差異，但作用都是在區(qū)外故障時(shí)讓動(dòng)作電流隨制動(dòng)電流增大而增大使之能躲過區(qū)外短路產(chǎn)生的不平衡電流，而在區(qū)內(nèi)故障時(shí)則希望差動(dòng)繼電器有足夠的靈敏度。 Idset為差電流門坎定值； Kr為復(fù)式比率系數(shù)（制動(dòng)系數(shù)） 常規(guī)比率制動(dòng)特性與復(fù)式比率制動(dòng)特性的關(guān)系：常規(guī)比率制動(dòng)特性：K=︱ΣI︱/Σ︱I︱ 可得KΣ︱I︱=︱ΣI︱…（1）其中： K＝0－1復(fù)式比率差動(dòng)制動(dòng)特性：Kr =︱ΣI︱/（Σ︱I︱－︱ΣI︱）…（2）其中： Kr ＝0－∞將（1）式帶入（2）式Kr =︱ΣI︱/（Σ︱I︱－︱ΣI︱）＝KΣ︱I︱/（Σ︱I︱－KΣ︱I︱） ＝K/(1－K) 即Kr＝K/(1－K)反推：K＝Kr/(1+Kr)這是數(shù)學(xué)上的映射關(guān)系，例如K＝2/3，對(duì)應(yīng)Kr＝2，其制動(dòng)效果是一樣的。2) 充電的預(yù)備狀態(tài)（即有一段母線無電壓，而母聯(lián)跳位閉合。5 幾個(gè)問題說明1) 存在問題：兩段母線故障范圍的劃分是由分段CT的位置所確定，但CT和斷路器的位置不完全一致，會(huì)造成CT和斷路器之間的死區(qū)，如果分段“封CT”和斷路器開合狀態(tài)不配合[分段（母聯(lián)）CT電流計(jì)不入差動(dòng)保護(hù)，簡(jiǎn)稱“封CT”，斷路器斷開時(shí)，應(yīng)“封CT”，斷路器合上時(shí)，不應(yīng)“封CT”。采用分段跳位和分裂運(yùn)行壓板分別開入，按分段斷路器的位置適時(shí)的“封CT”是較好的方案。為增強(qiáng)各繞組之間的絕緣及鐵芯、繞組散熱的需要，將鐵芯及繞組置于裝有變壓器油的油箱中。而超高壓大容量的變壓器均采用Y0/△的接線組別。Y0/△1Y0/△1接線組別變壓器各繞組接線，相對(duì)極性及兩側(cè)電流的向量關(guān)系，分別如圖所示。很大的短路電流將使變壓器嚴(yán)重過熱，燒壞變壓器繞組或鐵芯。（2）短路故障的后備保護(hù)目前，電力變壓器上采用較多的短路故障后備保護(hù)種類主要有：復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)；零序過電流或零序方向過電流保護(hù)；負(fù)序過電流或負(fù)序方向過電流保護(hù)；復(fù)壓閉鎖功率方向保護(hù)；低阻抗保護(hù)等。可以看出：圖為接線組別為Y0/△11變壓器的分相差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖。（1）變壓器兩側(cè)電流的大小及相位不同變壓器正常運(yùn)行時(shí)，若不計(jì)傳輸損耗，則流入功率應(yīng)等于流出功率。 變壓器有勵(lì)磁電流變壓器鐵芯中的主磁通是由勵(lì)磁電流產(chǎn)生的，而勵(lì)磁電流只流過電源側(cè)，在實(shí)現(xiàn)的縱差保護(hù)中將產(chǎn)生不平衡電流。因此，由于帶負(fù)荷調(diào)壓，在縱差保護(hù)產(chǎn)生的不平衡電流可達(dá)5%的變壓器額定電流。這樣，在外部故障或外部故障切除后的暫態(tài)過程中，由于兩側(cè)電流中的自由分量相差很大，可能使兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流之間的相位發(fā)生變化，從而可能在縱差保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。使變壓器縱差保護(hù)中的不平衡電流大大增加。兩類是：通過改變差動(dòng)TA接線方式移相（即由硬件移相）；由計(jì)算機(jī)軟件移相。用計(jì)算機(jī)軟件對(duì)變壓器高壓差動(dòng)TA二次電流的移相方式，是采用計(jì)算差動(dòng)TA二次兩相電流差的方式。在變壓器低壓側(cè)，將差動(dòng)TA二次各相電流移相的角度，也由變壓器的接線組別決定。若變壓器兩側(cè)差動(dòng)TA二次電流不同，則從兩側(cè)流入各相差動(dòng)元件的電流大小亦不相同，從而無法滿足。由上所述，可以得出如下的結(jié)論：對(duì)于Y0/△接線的變壓器，用改變TA接線方式移相及由軟件在高壓側(cè)移相，差動(dòng)元件兩側(cè)之間的平衡系數(shù)完全相同。其邏輯框圖如圖所示。采用“分相”閉鎖方式的優(yōu)點(diǎn)是：如果空投變壓器時(shí)發(fā)生內(nèi)部故障，保護(hù)能迅速而可靠動(dòng)作并切除變壓器；而“或門”閉鎖方式的差動(dòng)保護(hù)，則有可能拒動(dòng)或延緩動(dòng)作。其動(dòng)作方程可用下式表示 式中：—差電流，對(duì)于兩卷變壓順（、—分別為差動(dòng)元件兩側(cè)的電流）； —差動(dòng)元件的啟動(dòng)電流，也叫最小動(dòng)作電流，或初始動(dòng)作電流；－折線的斜率，也叫比率動(dòng)系數(shù)；－制動(dòng)電流，一般取差動(dòng)元件各側(cè)電流中的最大者，即，也有采用的。比較動(dòng)作特性曲線不同幾個(gè)差動(dòng)元件的動(dòng)作靈敏度，可比較它們的、及。在晶體管保護(hù)和集成電路保護(hù)裝置中，是采用波形間斷原理或二次諧波制動(dòng)原理躲過涌流的。（2）間斷角原理（目前使用較少，對(duì)硬件的要求較高）變壓器內(nèi)部故障時(shí)，故障電流波形無間斷；而變壓器空投時(shí)，勵(lì)磁涌流的波形是間斷的，具有很大的間斷角（一般大于1500）。在式中，K又稱不對(duì)稱系數(shù)，通常等于1/2。當(dāng)變壓器過激磁時(shí)，將縱差保護(hù)閉鎖。與二次諧波制動(dòng)比類似，5次諧波制動(dòng)比越大，單位5次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用越小，差動(dòng)保護(hù)躲過激磁的能力越差；反之，5次諧波制動(dòng)比越小，單位5次諧波電流產(chǎn)生的制動(dòng)作用越大，差動(dòng)保護(hù)躲變壓器過激磁的能力越強(qiáng)。4短路故障的后備保護(hù)大、中型變壓器短路故障后備保護(hù)的類型，通常有復(fù)合電壓過電流保護(hù)、零序電流及零序方向電流保護(hù)、負(fù)序電流及負(fù)序方向電流保護(hù)、低阻抗保護(hù)及復(fù)合電壓方向保護(hù)。圖　復(fù)合電壓過電流保護(hù)邏輯框圖在圖中：Uac＜－a、c兩相之間低電壓元件；　　　　U2＞－負(fù)序過電壓元件；　　　　Ia＞、Ib＞、Ic＞－分別為a、b、c相過電流元件。每段一般由兩級(jí)延時(shí)，以較短的延時(shí)縮小故障影響的范圍或跳本側(cè)斷路器，以較長(zhǎng)的延時(shí)切除變壓器。在微機(jī)保護(hù)裝置中，負(fù)序電壓及負(fù)序電流均由裝置對(duì)TV二次三相電壓及TA二次三相電流計(jì)算自產(chǎn)。通常，該保護(hù)由三個(gè)相間方向阻抗元件構(gòu)成。三卷變壓器高壓側(cè)低阻抗保護(hù)的動(dòng)作阻抗只有一段，中壓側(cè)有二段，有時(shí)有三段。保護(hù)的動(dòng)作邏輯框圖如圖所示。通常將該出口部件叫做零序公用中間。另外，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障造成全系統(tǒng)失去接地點(diǎn)時(shí)，故障時(shí)母線TV的開口三角形繞組兩端將產(chǎn)生很大的電壓。其作用原理是：變壓器內(nèi)部故障時(shí)，在故障點(diǎn)產(chǎn)生往往伴隨有電弧的短路電流，造成油箱內(nèi)局部過熱并使變壓器油分解、產(chǎn)生氣體（瓦斯），進(jìn)而造成噴油、沖動(dòng)斯繼電器，瓦斯保護(hù)動(dòng)作。當(dāng)變壓器少數(shù)繞組發(fā)生匝間短路時(shí)，雖然故障點(diǎn)的故障電流很大，但在差動(dòng)保護(hù)中產(chǎn)生的差流可能不大，差動(dòng)保護(hù)可能拒動(dòng)。壓力繼電器又稱壓力開關(guān)，由彈簧和觸點(diǎn)構(gòu)成。若不即時(shí)處理，可能導(dǎo)致變壓器繞組絕緣損壞。在某些保護(hù)裝置中，冷卻器全停保護(hù)中的投入壓板LP，用變壓器各側(cè)隔離刀閘的輔助接點(diǎn)串聯(lián)起來代替。 在電流元件中，相電流的定值應(yīng)躲過變壓器的最大負(fù)荷電流，負(fù)序電流和零序電流應(yīng)躲過變壓器最大不平衡電流。由于原理不同，發(fā)電機(jī)縱差保護(hù)將不能反應(yīng)。發(fā)電機(jī)的中性點(diǎn)接地方式與定子接地保護(hù)的構(gòu)成密切相關(guān)，同時(shí)中性點(diǎn)接地方式與單相接地故障電流、定子繞組過電壓等問題有關(guān)。為保證大型發(fā)電機(jī)的安全，中性點(diǎn)經(jīng)配電變壓器高阻接地的600MW機(jī)組必須使定子接地保護(hù)動(dòng)作于發(fā)電機(jī)故障停機(jī)。對(duì)于直接