【正文】 A 最小動(dòng)作電流 的計(jì)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(dòng)回路中的不平衡電流實(shí)測(cè)值。 按正常運(yùn)行方式保護(hù)安裝處二相短路計(jì)算靈敏系數(shù)， Ksen≥ 。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 (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(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2 方案論證與設(shè)計(jì) 39 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。 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) 。 （ 2)在變壓器過勵(lì)磁時(shí) ,縱差保護(hù)不應(yīng)誤動(dòng)作。時(shí)間上與110KV出線 III 段最長(zhǎng)時(shí)間配合，第一時(shí)限切母聯(lián)，第二時(shí)限切本側(cè)（ I 段時(shí)間 +級(jí)差）。為確保對(duì)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(yùn)時(shí)解除該側(cè)電壓閉鎖對(duì)過流保護(hù)的開放作用?！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(xiàng)聯(lián)動(dòng)，而非機(jī)械三項(xiàng)聯(lián)動(dòng)方式，故障幾率與220KV 線斷路器均等，因此變壓器電氣量保護(hù)仍需啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。 （ 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(hù)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(hù)要求兩套完全獨(dú)立的交流電壓輸入似乎不是非常必要，即使設(shè)置，可能對(duì)變壓器而言提供兩套完全獨(dú)立的 10KV交流電壓回路，應(yīng)該還稍重要些。 （ 4）本保護(hù)直流工作電源為 220V，當(dāng)工作電源消失、保護(hù)裝置應(yīng)閉鎖跳閘出口，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。此配置有其不盡人意的地方。當(dāng)可動(dòng)指針與事先定位的黃色指針接觸時(shí)，發(fā)出預(yù)告信號(hào)并開啟變壓器冷卻風(fēng)扇。其起動(dòng)電壓 U2op 取為 ? ? BNop UU ..2 ~? 負(fù)序電壓元件靈敏度： opKsen UUK.2? 式中 —— 相鄰元件末端不對(duì)稱短路故障時(shí)的最小負(fù)序電壓。 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(jìn)入濾過器，為了避免正序電壓通過濾過器，兩個(gè)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(dāng)輸入正序電壓時(shí)，濾過器的相量圖。 max 式中 Kss—— 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) 6～ 10KV側(cè)， KSS=～ ； 35KV 側(cè)， KSS=～ 。 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(hù)其縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)正確動(dòng)作，必須適當(dāng)選擇各側(cè)電流互感器的變比，使得 正常運(yùn)行和外部短路時(shí)，2 方案論證與設(shè)計(jì) 17 差動(dòng)回路內(nèi)沒有電流。 瓦斯保護(hù)的原理 及 接線 瓦斯保護(hù)的原理接線如圖 33 所示。目前大多采用 QJ80型繼電器，其信號(hào)回路接上開口杯，跳閘回路接下檔板。延時(shí)動(dòng)作于發(fā)出信號(hào)。 變壓器的內(nèi)部故障可分為油箱內(nèi)故障和油箱外故障兩類，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。由于一套保護(hù)的功能集中在一個(gè)機(jī)箱內(nèi)，雙套保護(hù)采用相同的輸入輸出設(shè)計(jì)，所以外圍接線簡(jiǎn)潔，其外圍回路比主保護(hù)與后備保護(hù)分開的單套配置還簡(jiǎn)單。 （ 4）主變壓器保護(hù)裝置的配置： 電力變壓器的保護(hù)配置與方案確定 以及 接線配置圖 。目前，已經(jīng)有部分學(xué)者對(duì)變壓器相間后備保護(hù)配置的合理性以及變壓器零 序過流保護(hù)整定計(jì)算中的特殊問題進(jìn)行了分析和探討，并提出了相應(yīng)的改進(jìn)方法。變壓器保護(hù)在進(jìn)入數(shù)字微機(jī)時(shí)代后，利用微機(jī)強(qiáng)大的 運(yùn)算和處理能力，不斷提出新的勵(lì)磁涌流鑒別方法，在國(guó)內(nèi)外形成研究熱潮。根據(jù)短路計(jì)算的結(jié)果，選擇了短路器，隔離開關(guān)，母線電氣設(shè)備。電流差動(dòng)保護(hù)也以其原理簡(jiǎn)單、選擇性好、可靠性高的特點(diǎn)在變壓器保護(hù)中獲得了極其成功的應(yīng)用。 2 方案論證與設(shè)計(jì) 6 近年來，新器件、新技術(shù)的應(yīng)用為變壓器 保護(hù)的研究與發(fā)展提供了一個(gè)廣闊的天地。 本文所做的工作 本 文通較研究，得出一種較為合理的保護(hù)方案。規(guī)程中除對(duì) 330 kV及以上變壓器可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)外，一般均按單主 (一套主保護(hù) )單2 方案論證與設(shè)計(jì) 8 后 (一套后備保護(hù) )配置。但電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當(dāng)會(huì)引起差 動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生，故保護(hù)方式滿足要求時(shí)，不建議過多進(jìn)行電流回路的切換。 10000KVA 及以下的電力變壓器，應(yīng)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，其過電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限應(yīng)大于 ．對(duì)于 2020KVA 以上的變壓器 ,當(dāng)電流速斷保護(hù)靈敏度不能滿足要求時(shí) ,也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。這樣，當(dāng)變壓器發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，可使氣流容易進(jìn)入油枕，并能防止氣泡積聚在變壓器的頂蓋內(nèi)。可通過改變輕瓦斯觸點(diǎn)動(dòng)作的氣體容積在250~300cm3 的范圍內(nèi)調(diào)整。為了實(shí)現(xiàn)這種比較，在變壓器兩側(cè) 各裝設(shè)一組電流互感 TA TA2，其二次側(cè)按環(huán)流法連接，即若變壓器兩端的電流互感器一次側(cè)的正極性端子均置于靠近母線的一側(cè)，則將它們二次側(cè)的同極性端子相連接，再將差動(dòng)繼電器的線圈按環(huán)流法接入，構(gòu)成縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，見圖 23。保護(hù)裝置的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流 IL。 對(duì)裝設(shè)在變壓器低壓側(cè)的低電壓繼電器，若在變壓器高壓側(cè)短路，其靈敏系數(shù)不能滿足要求時(shí)，可在變壓器高壓側(cè)再裝一套低電壓繼電器，兩套低電壓繼電器的接點(diǎn)并聯(lián)。 (2) 復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)的工作原理 在正常運(yùn)行時(shí)，由于電壓沒有 負(fù)序分量，所以負(fù)序電壓繼電器 KVZ 的動(dòng)斷觸點(diǎn)閉合，將線電壓加入低電壓繼電器 KV的線圈上， KV動(dòng)斷觸點(diǎn)斷開，保護(hù)裝置不動(dòng)作。 電力變壓器的溫度保護(hù) 當(dāng)變壓器的冷卻系統(tǒng)發(fā)生故障或發(fā)生外部短路和過負(fù)荷時(shí)，變壓器的油溫將升高。而油浸風(fēng)冷式是在油浸自冷式的基礎(chǔ)上，在油箱壁或散熱管上加裝風(fēng)扇，利用吹風(fēng)機(jī)幫助冷卻。 C 10KV側(cè) a 復(fù)合電壓閉鎖過電流保護(hù)， 1 段 2 級(jí)時(shí)限，第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳 本側(cè)斷路器； b 過負(fù)荷保護(hù)，撫仙湖； 2 方案論證與設(shè)計(jì) 28 c 設(shè)低周減載保護(hù)電流啟動(dòng)回路。 （ 2）采用高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高達(dá) 2400Hz（每周 48 點(diǎn)） ，保證其具有很高間斷角測(cè)量精度。這點(diǎn)在過去的工程中暢飲開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的問題或選型時(shí)沒注意而未實(shí)現(xiàn)，從而造成當(dāng) 10KV斷路器與電流互感器間故障或 10KV 開關(guān)失靈時(shí)，故障切除時(shí)間太長(zhǎng)，嚴(yán)重?fù)p害變壓器。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)，更不能采用該類觸點(diǎn)作為非全相保護(hù)和失靈保護(hù)的判據(jù)。 零序 II 段與 220KV線路零序 IV段配合，保線路末端故障 靈敏度，母線故障 2 的靈敏度。 2 方案論證與設(shè)計(jì) 34 C 110KV側(cè)零序過電壓保護(hù)和間隙零序電流保護(hù) 間隙保護(hù)方式采用零序電壓和零序電流動(dòng)作后時(shí)間 原件相互扶持的方式。 （ 3） 縱差保護(hù)動(dòng)作特性參數(shù)的整定。目前利用微機(jī)構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)，其動(dòng)作特性也有曲線形狀的，其制動(dòng)系數(shù)不是常數(shù)。圖 53 為縱差保護(hù)靈敏系數(shù)計(jì)算說明圖。有時(shí)還采用涌流導(dǎo)數(shù)的最小間斷角θ d 和最大波寬θ w，其閉鎖條件為 d≥ 65176。按最小運(yùn)行方式下變壓器繞組引出端兩相金屬性短路，靈敏系數(shù) Ksen≥ 2 K II nsen op? ?a (312) 2 方案論證與設(shè)計(jì) 42 式中： —— 最小運(yùn)行方式下，繞組引出端二相金屬性短路的短路電 流值； I’op—— 根據(jù) 在動(dòng)作特性曲線上查得的動(dòng)作電流。按鑒別涌流間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，閉鎖角可取為 60176。 （ 2） 起始制動(dòng)電流 的整定。該坐標(biāo)系縱軸為保護(hù)的動(dòng)作電流 Iop；橫軸為制動(dòng)電流 Ires，如圖 52 所示。 2 方案論證與設(shè)計(jì) 35 B 縱差保護(hù)整定計(jì)算內(nèi)容 （ 1） 與縱差保護(hù)有關(guān)的變壓器參數(shù)計(jì)算，包括變壓器的各側(cè)額定電流 ,電流互感器和中間電流互感器的變比選擇等。 零序電流 II 段取一次值 300A，與 110KV 出線零序 IV段配合，第一時(shí)限切母聯(lián)，第 II 時(shí)限切本側(cè)（ I 段時(shí)間 +級(jí)差），第 III 時(shí)限切各側(cè)（ II 段時(shí)間 +級(jí)差）。第一時(shí)限母聯(lián)或分段斷路器，第二時(shí)限跳變壓器本側(cè)斷路器。但首先是這樣將增加大量跳閘出口壓板，如交叉跳220KV 變高斷路器、母聯(lián)斷路器、分段斷路器，不僅使保護(hù)接線復(fù)雜，運(yùn)行檢2 方案論證與設(shè)計(jì) 32 修中壓板投退繁瑣，且這種剛好發(fā)生于兩套保護(hù)跳閘系統(tǒng)中各一個(gè)環(huán)節(jié)的交叉故障的幾率很小，因此仍采用兩套保護(hù)分別作用于斷路器兩套跳閘線圈的方式。但對(duì)于 220KV側(cè)有旁路的接線形式，我認(rèn)為需在保護(hù)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。 （ 5）設(shè)有 CT 二次回路斷線檢查告警信號(hào)或閉鎖差動(dòng)保護(hù)功能。 后備保護(hù) A 220KV側(cè) a 復(fù)合電壓閉鎖方向電流保護(hù)（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(shí)現(xiàn)）， I 段 2 級(jí)時(shí)限，第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器，第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器； 2 方案論證與設(shè)計(jì) 27 b 復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)， I 段 1 級(jí)時(shí)限，動(dòng)作后跳 3 側(cè)斷路器； c 零序電壓閉鎖零序方向電流保護(hù)（ 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(shí)現(xiàn) ） 分 2 段，每段 2 級(jí)時(shí)限， 2 段第 1 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)母聯(lián)斷路器， 2 段第 2 級(jí)時(shí)限動(dòng)作跳本側(cè)斷路器； d 零序電壓閉鎖零序過流保護(hù)， 1 段 2 級(jí)時(shí)限，第 1 時(shí)限動(dòng)作跳 3 側(cè)斷路器，第 2 級(jí)時(shí)限留作備用； e 間隙過流保護(hù)， 1 段 1 級(jí)時(shí)限，跳 3 側(cè)斷路器； f 間隙過電壓保護(hù) ， 1 段 1 級(jí)時(shí)限，跳 3 側(cè)斷路器； g 過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號(hào)； h 設(shè)置過負(fù)荷聯(lián)切 110KV以及 35KV線路啟動(dòng)回路； i 設(shè)斷路器失靈啟動(dòng)回路； j 設(shè)置非全相保護(hù)。 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)。為了防止外部短路時(shí)不誤發(fā)過負(fù)荷信號(hào)，保護(hù)經(jīng)延時(shí)動(dòng)作于信號(hào)。由于 5 次諧 波屬負(fù)序性質(zhì)，它可以通過濾過器。 B （ 18） 故其動(dòng)作電流比過電流保護(hù)的起動(dòng)電流小，提高了保護(hù)的靈敏性。對(duì)于單側(cè)電源的變壓器保護(hù)裝置安裝在變壓器電源側(cè)，即作為變壓器本身故障的后備保護(hù)，又反映變壓器外部短路引起的過電流。 電力變壓器的縱差保護(hù) 原理 變壓器的縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)用來反映變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路保護(hù)故障，是變壓器的主保護(hù)。 當(dāng)變壓器內(nèi)部繁盛輕微故障時(shí)，產(chǎn)生不少氣體，逐漸集聚在氣體繼 電器的上部，使繼電器內(nèi)的油面緩慢下降，當(dāng)油面降到低于開口杯時(shí)，開口杯在空氣中重力加上杯內(nèi)油的重力所產(chǎn)生的力矩，大于平衡重錘所產(chǎn)生的力矩，于是開口杯落下來，使固定在開口杯上的永磁鐵接近干簧觸點(diǎn)。 氣體繼電器 構(gòu)成和動(dòng)作原理 瓦斯保護(hù)是利用安裝在變壓器油箱與油枕之間的連接管道中的氣體繼電器構(gòu)成的，如圖 32 所示。 (2)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。電流具體接入見圖 12。 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)。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。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)。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。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?，F(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。 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。 第 2 章 220KV 主變壓器微機(jī)型保護(hù)的雙重化 的探討。 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。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。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)。 QJ