【正文】 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)限斷開變壓器各側(cè)斷路器。 電流繼電器的整定 電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)躲過變壓器的額定電流，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)）。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。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，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。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)所以本設(shè)計(jì)針對(duì)220kV萬變電站主變的輕瓦斯保護(hù)的氣體容積整定為250～300ml。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I段與220kV線路零序III段配合。在冬季負(fù)荷較低或特別寒冷的季節(jié)，變壓器因油溫過低，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。它是一種非電量繼電器。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跳開后，接地中性點(diǎn)失去，T1的零序電壓保護(hù)動(dòng)作。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。由于5次諧波屬負(fù)序性質(zhì)，它可以通過濾過器。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)過預(yù)定的延時(shí)后動(dòng)作于跳閘。但對(duì)變壓器來說情況有一些特殊性，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?？v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。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。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)。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。（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)。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。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。當(dāng)電力網(wǎng)中部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，為防止發(fā)生接地短路時(shí)，中性點(diǎn)接地的變壓器跳開后，中性點(diǎn)不接地的變壓器（低壓側(cè)有電源）仍帶接地故障繼續(xù)運(yùn)行，應(yīng)根據(jù)具體情況，設(shè)置專用的保護(hù)裝置，如零序過壓保護(hù)、中性點(diǎn)裝放電間隙加零序電流保護(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。大型電力變壓器的繼電保護(hù)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(jī)時(shí)代。在高壓電力系統(tǒng)中，由于 TA 飽和、補(bǔ)償電容或長(zhǎng)線分布電容等因素的影響，內(nèi)部故障時(shí)差流中的二次諧波分量顯著增大，造成保護(hù)誤閉鎖和延時(shí)動(dòng)作。但由此帶來的技術(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。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)。該變電站有6回220kV架空進(jìn)線，10回110kV出線。 (2)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。 (6)其他保護(hù)。 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。 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；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)。（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。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。 氣體繼電器構(gòu)成和動(dòng)作原理 瓦斯保護(hù)是變壓器內(nèi)部故障的基本保護(hù)，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。遇到上述情況時(shí)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(yùn)行正常可以判斷為進(jìn)入空氣所造成的。當(dāng)變壓器正常運(yùn)行及故障時(shí)。后背保護(hù)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(hù)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(hù)的后背。 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)。圖27 復(fù)合電壓?jiǎn)?dòng)的過電流保護(hù)原理接線圖 變壓器接地短路的后備保護(hù)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(hù)，以作變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后背保護(hù)。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(shí)也使整個(gè)電力系統(tǒng)零序電流的大小和分布情況盡量不受運(yùn)行方式變化的影響，提高系統(tǒng)零序電流的靈敏度。過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作電流，按躲過變壓器的額定電流整定，即 (216) 式中——可靠系數(shù)， ——返回系數(shù)；變壓器過負(fù)荷保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限比變壓器的后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)Δt。油浸自冷式就是以油的自然對(duì)流作用將熱量帶到油箱壁和散熱管，然后依靠空氣的對(duì)流傳導(dǎo)將熱量散發(fā)，它沒有特制的冷卻設(shè)備。參數(shù)標(biāo)么值計(jì)算：取基準(zhǔn)容量=100MVA,基準(zhǔn)電壓選各級(jí)平均電壓,即=根據(jù)可得基準(zhǔn)電流:===各繞組短路電壓百分值:基準(zhǔn)電抗:——變壓器短路百分值（即變壓器阻抗的額定相對(duì)值）。由于對(duì)于110kV側(cè)接地故障，已經(jīng)時(shí)間上避免保護(hù)誤動(dòng)，因此本段不帶方向。 10kV側(cè)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)設(shè)置兩段三個(gè)時(shí)限。在短路電流小于起始制動(dòng)電流時(shí)，保護(hù)裝置處于無制動(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。2)一般可選二次電流較小側(cè)為基本側(cè)。（1）縱差保護(hù)最小動(dòng)作電流的整定。其依據(jù)為  （38）式中：——差電流速斷的動(dòng)作電流；——變壓器的額定電流；——倍數(shù)，視變壓器容量和系統(tǒng)電抗大小，推薦值如下： 6300kVA及以下 7～12； 6300～31500kVA ～； 40000～120000kVA ～； 120000kVA及以上 ～；容量越大，系統(tǒng)電抗越大，取值越小。（3） 對(duì)發(fā)電廠的升壓變壓器，當(dāng)?shù)碗妷豪^電器由發(fā)電機(jī)側(cè)電壓互感器供電時(shí)，還應(yīng)考慮躲過發(fā)電機(jī)失磁運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的低電壓，可取=（～） （315）代入數(shù)據(jù)，得靈敏系數(shù)校驗(yàn): （316）式中：——計(jì)算運(yùn)行方式下，靈敏系數(shù)校驗(yàn)點(diǎn)發(fā)生金屬性相間短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最高殘壓(二次值）。方向指向變壓器的中壓側(cè)方向保護(hù)以斷開高壓側(cè)斷路器(為與之配合的高壓側(cè)饋線相間故障保護(hù)動(dòng)作時(shí)間)；以斷開各側(cè)斷路器；高壓側(cè)帶方向的保護(hù)(方向指向變壓器)以斷開中壓側(cè)分段斷路器；以斷開變壓器中壓側(cè)斷路器。負(fù)序電壓繼電器的靈敏系數(shù)按下式計(jì)算 （318）式中：——后備保護(hù)區(qū)末端兩相金屬性短路時(shí)，保護(hù)安裝處的最小負(fù)序電壓值（二次值）。～70176。起始制動(dòng)電流宜?。?～)。圖32 縱差保護(hù)動(dòng)作特性曲線圖這一動(dòng)作特性曲線由縱坐標(biāo)OA，拐點(diǎn)的橫坐標(biāo)OB，折線CD的斜率K三個(gè)參數(shù)所確定。 （2）縱差保護(hù)動(dòng)作特性參數(shù)的整定。對(duì)于容量10MVA以上的變壓器，整定容積為250～300ml。方向指向母線。當(dāng)110kV旁路代變中時(shí)，由于作為主保護(hù)的差動(dòng)保護(hù)I退出，變高開關(guān)到套管的引線無瞬動(dòng)保護(hù)，過流I段按變中、變低故障。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。凡是容量在1000kVA及以上的油侵式變壓器均要裝設(shè)溫度保護(hù)，監(jiān)視上層油溫的情況；對(duì)于變電所，凡是容量在315kVA及以上的變壓器，通常都要裝設(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)。零序電流保護(hù)作為變壓器中性點(diǎn)運(yùn)行時(shí)的接地保護(hù)與圖28的單臺(tái)變壓器接地保護(hù)完全完全一樣。圖28是雙繞組變壓器零序電流保護(hù)的原理接線和保護(hù)邏輯電路。因?yàn)?，電流超前。若各變壓器的容量相等時(shí)，可按下式計(jì)算為 （26） 式中——并列運(yùn)行變壓器的可能最少臺(tái)數(shù)； ——每臺(tái)變壓器的額定電流?；诖?，人們提出了帶有制動(dòng)特性的縱差保護(hù)，如圖24：曲線2所示曲線以上為動(dòng)作區(qū)，曲線以下為制動(dòng)區(qū)。跳閘完畢后，由斷路器的輔助觸點(diǎn)將自保持回路切斷。因?yàn)闅怏w比油輕，氣體就會(huì)很快上升到變壓器的最高部分一油枕內(nèi)?！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)。（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)的功能。 其他技術(shù)要求（1）高、中、低3側(cè)的復(fù)合電壓并聯(lián)，以保證高、中壓側(cè)靈敏度，并可采用連接片投退其中任何一側(cè)復(fù)合電壓。圖12 雙重化主變壓器保護(hù)電流互感器次級(jí)配置圖圖11中看出，差動(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍包括主變壓器的獨(dú)立電流互感器至套管的引線，當(dāng)旁代時(shí)則包括旁路母線。 目前，在新建或改建的220kV主變壓器保護(hù)的配置均按雙重化配置，并均采用微機(jī)保護(hù)；220kV主變保護(hù)的每套微機(jī)保護(hù)也均采用主、后一體化配置，即在一套保護(hù)中包含的主保護(hù)、各側(cè)全部后背保護(hù)的新一代主變微機(jī)型保護(hù)。 (3)外部相間短路時(shí)的保護(hù)。本節(jié)針對(duì)電力變壓器可能發(fā)生的故障和不正常的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，然后重點(diǎn)研究應(yīng)裝設(shè)的繼電保護(hù)裝置，以及保護(hù)裝置的整定計(jì)算。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。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)。但是近年來，隨著越來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。由于大容量電力變壓器的造價(jià)十分昂貴，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度來考慮裝設(shè)性能的良好、工作可靠地繼電保護(hù)裝置。相間短路的后備保護(hù)用于反映外部相間短路引起的變壓器過電流，同時(shí)作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)的后備保護(hù)，其動(dòng)作時(shí)限按電流保護(hù)的階梯形原則來整定，延時(shí)動(dòng)作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器。所以，必須對(duì)220kV變電站