【文章內(nèi)容簡介】 的正常運(yùn)行和對供電的可靠性， 以及電能質(zhì)量起著決定性的作用。由于大容量電力變壓器的造價十分昂貴，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。本節(jié)針對電力變壓器可能發(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。 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。對變壓器來講，這些故障都是十分危險(xiǎn)，因?yàn)樽儔浩鲀?nèi)充滿了變壓器油，故障時的短路電流使變壓器油急劇的分解氣化，可能產(chǎn)生大量的可燃性 氣體，很容易引起油箱爆炸。因此，這些故障應(yīng)該盡快切除。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。 電力變壓器不正常和運(yùn)行狀態(tài)主要有：外部相間短路、接地短路引起的相間過電流和零序過電流，負(fù)荷超過其額定容量引起的過負(fù)荷、油箱漏油引起的油面降低，此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度相當(dāng)接近于鐵心的飽和磁通密度，因此在過電壓或低頻率等異常運(yùn)行方式下，還會發(fā)生變壓器的過礪磁故障等。 變壓器繼電保護(hù)的配置 為了保證電力變壓器的安全運(yùn)行，根據(jù)《繼電保護(hù)與安全自動裝置的運(yùn)行條例 》，針對變壓器的上述故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，電力變壓器應(yīng)裝設(shè)以下保護(hù)： (1)瓦斯保護(hù)。 800kVA 及以上的油浸式變壓器的 400kVA 以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)用來反映變壓器油箱內(nèi)部的短路故障以及油面降低，其中重瓦斯保護(hù)動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器輕瓦斯動作于發(fā)出信號。 (2)縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)。 6300kVA 及以上并列運(yùn)行的變壓器， 10000kVA 及以上單獨(dú)運(yùn)行的變壓器，發(fā)電廠廠用工作變壓器和工業(yè)企業(yè)中 6300kVA 及以上重要的變壓器，應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)。 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)的動作時限應(yīng)大于 。對于 2021kVA 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，也應(yīng)裝設(shè)縱差保護(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)動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器相間短路的河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 5 后備保護(hù)。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，同時作為瓦斯保護(hù)和縱差保護(hù)的后備保護(hù)，其動作時限按電流保護(hù)的階梯形原則來整定，延時動作于跳開變壓器各電源側(cè)斷路器。 (3)外部相間短路時的保護(hù)。對于 外部相間短路引起的變壓器過電流，應(yīng)采用以下保護(hù)： a過電流保護(hù)，一般用于降壓變壓器，保護(hù)裝置的整定值應(yīng)考慮事故狀態(tài)下可能出現(xiàn)的過負(fù)荷電流； b復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)，一般用于升壓變壓器及過電流保護(hù)靈敏性不滿足要求的降壓變壓器上； c負(fù)序電流及單項(xiàng)式低電壓啟動的過電流保護(hù)，一般用于大容量升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器； d 阻抗保護(hù)，對于升壓變壓器和系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器，當(dāng)采用 b、 c 的保護(hù)不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護(hù)。 (4)外部接地短路時的保護(hù)。對于中性點(diǎn)直接接 地電力網(wǎng)，由于外部接地短路引起過電流時，如變壓器變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行應(yīng)該設(shè)零序電流保護(hù)。對自耦變壓器和高、中低側(cè)中性點(diǎn)都直接接地的三繞組變壓器，當(dāng)有選擇性要求時，應(yīng)增設(shè)零序方向元件。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，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)。 (5)過負(fù)荷保護(hù)。對于 400kVA 以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電 源時，應(yīng)裝高過負(fù)荷保護(hù)。過負(fù)荷保護(hù)通常只裝設(shè)在一相其動作進(jìn)限較長。延時動作于發(fā)出信號。 (6)其他保護(hù)。高壓側(cè)電壓為 500kV及以上的變壓器，對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)。對變壓器溫度和油箱內(nèi)壓力升高，以及冷卻系統(tǒng)故障，按變壓器現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)要求，應(yīng)裝設(shè)相應(yīng)的保護(hù)裝置。 220kV 變壓器微機(jī)型保護(hù)雙重化 在 220kV 變電站主變保護(hù)系統(tǒng)中，雙重化保護(hù)有著重大的作用 ,如果雙重化保護(hù)一旦出現(xiàn)技術(shù)問題影響將非常大。由于后備保護(hù)原理上的缺陷難以實(shí)施有效保護(hù)， 因此，必須要高度重視變電站的主變保護(hù)。所以，必須對 220kV 變電站進(jìn)行主變保護(hù)雙重化保護(hù) ,以確保 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)系統(tǒng)安全高效、平穩(wěn)運(yùn)行，確保電力系統(tǒng)的萬無一失。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 6 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)。 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)技術(shù)配置原則 在選擇可靠的主變保護(hù)運(yùn)行方式方面，在實(shí)際使用中可根 據(jù)電網(wǎng)實(shí)際運(yùn)行情況 ,除非電量保護(hù)必須投跳外 ,應(yīng)選擇合理、可靠的主變保護(hù)運(yùn)行方式。要嚴(yán)格執(zhí)行《繼電保護(hù)及安全自動裝置反事故措施要點(diǎn)實(shí)施細(xì)則》中有關(guān)保護(hù)規(guī)定 ,提高保護(hù)抗干擾能力。提供大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并可和多種控制裝置構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)，協(xié)助科研人員進(jìn)行新裝置的測試，從而為研究智能保護(hù)及靈活輸電系統(tǒng)的控制策略提供了一流的實(shí)驗(yàn)條件。堅(jiān)持智能化與科學(xué)化原則，集中監(jiān)測與遠(yuǎn)方調(diào)度功能， 220kV 變電站主變保護(hù)雙重化保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集與控制單元直接安裝于開關(guān)柜內(nèi)，采用交流采樣從電流或電壓互感器直接進(jìn)行測量，省掉電量變送器，有些還 可以省掉開關(guān)柜上的指示儀表。 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) ,同時必須保證兩套主、后備保護(hù)在交、直流回路上的獨(dú)立性。正常運(yùn)行方式下 ,兩套獨(dú)立的主保護(hù)宜同時投入。 變電所主變各側(cè) TA 的設(shè)置 220 kV 側(cè)和 110 kV 側(cè) TA 一般在斷路器處獨(dú)立設(shè)置。 220 kV 側(cè) TA 一般有 4 至5 組二次繞組 ,其中 , 老變電所 220 kV 側(cè) TA 一般有 4 組二次繞組 ,新建變電所 220 kV 側(cè) TA 一般有 5 組二次繞組 。110 kV 側(cè) TA 一般有 3 至 4 組二次繞組 , 其中 , 老變電所 110 kV 側(cè) TA 一般有 3 組二次繞組 , 新建變電所 110 kV 側(cè) TA 一般有 4 組二次繞組 。 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 。 對帶旁路接線的旁路開關(guān) , 在旁路開關(guān)處設(shè)置獨(dú)立的旁路 TA。 35 kV側(cè) TA 的設(shè)置一般在 35 kV 開關(guān)室外至主變之間 ,或在斷路器處設(shè)置獨(dú)立 ( 此時 , 由于 35 kV 側(cè)負(fù)荷較輕 , 一般不考慮 35 kV 開關(guān)停、旁路開關(guān)帶 ) , 該 TA 一般有 3 至 4 組二次繞組。 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 7 雙主雙后主變保護(hù)電流回路接入方式 備用35KV 母線過負(fù)荷后備保護(hù) 差動保護(hù) 計(jì)量測量備用110KV 旁母110KV 母線計(jì)算測量母線保護(hù)旁路保護(hù)主變差動保護(hù)計(jì)算測量備用母線保護(hù)主變差動保護(hù)濾波后備保護(hù)備用220KV 母線主變差動保護(hù)旁路保護(hù)母線保護(hù)計(jì)算測量主變差動保護(hù)母線保護(hù)備用測量220KV 旁母后備保護(hù)濾波 圖 11 單套主變壓器保護(hù)電流互感器次級配置圖 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。對于主保護(hù)與后備保護(hù)分開的保護(hù)，常常主保護(hù)與后備保護(hù)分別接一組電流互感器的次級，差動保護(hù)接獨(dú)立電流互感器，后備保護(hù)接主變壓器套管電河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 8 流互感器的次級，如圖 11 所示。在雙母帶旁路主接線方式下，旁路開關(guān)代主變壓器開關(guān)時，差動保護(hù)的電流回路進(jìn)行相應(yīng)切換，后備保護(hù)的電流回路不用切換。 備用35 K V 母線過負(fù)荷第二套保護(hù) 第一套保護(hù) 計(jì)量測量備用11 0K V 旁母11 0K V 母線計(jì)算測量母線保護(hù)旁路保護(hù)第一套保護(hù)計(jì)算測量備用母線保護(hù)第一套保護(hù)第一套保護(hù)濾波第二套保護(hù)備用22 0K V 母線第一套保護(hù)旁路保護(hù)母線保護(hù)計(jì)算測量母線保護(hù)備用測量22 0K V 旁母第二套保護(hù)濾波 圖 12 雙重化主變壓器保護(hù)電流互感 器次級配置圖 圖 11中看出，差動保護(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)旁代時則包括旁路母線。采用雙主保護(hù)與雙后備保護(hù)的主變壓器保護(hù)一般將第一套保護(hù)接原差動保護(hù)電流互感器次級，即接獨(dú)立電流互感器，旁代時需切換；第二套保河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 9 護(hù)接原后備保護(hù)電流互感器次級，即接套管電流互感器，旁代時不需切換，但對降壓變壓器的高壓側(cè)來說，無論是差動保護(hù)還是該側(cè)的后備保護(hù)，其保護(hù)范圍不包括開關(guān)電流互感器到變壓器套管的引線；對低壓側(cè)來說，其后備保護(hù)的保護(hù)范圍指向非電源側(cè)，所以引線故障將由后備保護(hù)切除。電流具體接入見圖 12。 在獨(dú)立電流互感器次級足夠時，可將第二套保護(hù)也接入獨(dú)立電流互感器，旁代時切套管電流互感器，這可確保正常運(yùn)行時兩套保護(hù)均有足夠的保護(hù)范圍，當(dāng)?shù)谝惶妆Ｗo(hù)因故退出時，不至于因第二套保護(hù)存在死區(qū)而影響主變壓器的正常運(yùn)行。但電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當(dāng)會引起差動保護(hù)誤動的情況時有發(fā)生，故保護(hù)方式滿足要求時，不建議過多進(jìn)行電流回路的切換。因此，該回路在設(shè)計(jì)及施工時可接好，運(yùn)行時旁代只切第一套，當(dāng)?shù)谝惶妆Ｗo(hù)因故退出時，將第二套保護(hù)的電流回路切至獨(dú)立電流互感器。為避免電流回路的切換，可兩套保護(hù)均使用套管電流互 感器，在降壓變壓器的高壓側(cè)增設(shè)簡單電流保護(hù)，接獨(dú)立電流互感器作引線的保護(hù)，當(dāng)旁代時停用該保護(hù)，啟用旁路保護(hù)作引線及旁路母線的保護(hù)，這樣保護(hù)配置較復(fù)雜，該電流保護(hù)或旁路保護(hù)整定時要考慮勵磁涌流的影響。如何取舍取決于各地的運(yùn)行習(xí)慣。 針對 220kV 主變壓器保護(hù)的配置 220kV 變壓器保護(hù)配置的原則 主保護(hù) （ 1）差電流速斷保護(hù)； （ 2）比例制動保護(hù)差動采用二次諧波制動原理； （ 3）比例制動保護(hù)差動采用間斷角閉鎖原理； （ 4）設(shè)有 CT 二次回路斷線檢查告警信號或閉鎖差動保護(hù) （不包括差流速斷）的功能。 主保護(hù)瞬時啟動跳 3 側(cè)開關(guān)。 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(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)， 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(hù)（方向原件可指向母線，也可指向變壓器，方向河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 10 原件的改變可用控制字實(shí)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(hù)， 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(hù)， 1 段 1 級時限，跳 3 側(cè)斷路器； f 間隙過電壓保護(hù)， 1 段 1 級時限，跳 3 側(cè)斷路器； g 過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號； h 設(shè)置過負(fù)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(hù)。 B 110kV 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)）， 1 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(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)， 1 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(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(hù)， 1 段 2 級時限，第 1 級時限動作跳 3 側(cè)斷路器，第2 級時限留作備用； e 間隙過流保護(hù)， 1 段 1 級時限，跳 3 側(cè)斷路器； f 間隙過電壓保護(hù)， 1 段 1 級時限，跳 3 側(cè)斷路器； g 過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號。 C 10kV側(cè) a 復(fù)合電壓閉鎖過電流保 護(hù)， 1 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 過負(fù)荷保護(hù)，發(fā)信號； c 設(shè)低周減載保護(hù)電流啟動回路。 非電量保護(hù) （ 1）重瓦斯引入接點(diǎn)，發(fā)出信號并順時跳 3 側(cè)斷路器； 河南理工大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )說明書 11 （ 2）輕瓦斯引入接點(diǎn)，瞬時動作于信號； （ 3）溫度引入接點(diǎn)，瞬時動作于信號； （ 4）風(fēng)冷消失引入接點(diǎn)，動作于信號且經(jīng)常延時動作于跳閘； （ 5）壓力釋放保護(hù)引入接點(diǎn)，動作于信號且