【正文】 接地時，絕緣不會受到威脅，但此時產(chǎn)生的零序過電壓會危及其他電氣設(shè)備的絕緣，需裝設(shè)零序電壓保護將變壓器切除。k2點發(fā)生單相接地故障時，T2和T3由零序電流保護動作而被切除，T1由于無零序電流，仍將帶故障運行。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。若是雙母線運行，也需要按照盡量減小影響范圍的原則，有選擇的跳開母聯(lián)斷路器、變壓器本側(cè)斷路器和各側(cè)斷路器。在動作電流整定時要考慮對側(cè)接地故障的影響，靈敏度不夠時可以考慮裝設(shè)零序電流方向元件。圖28 零序過電流保護的原理接線和保護邏輯電路對于三繞組變壓器，往往兩側(cè)的中性點直接接地運行，應該在兩側(cè)的中性點上分別裝設(shè)兩段式的零序電流保護。由于是雙母線運行，在另一條母線故障時，零序電流保護應該跳開母聯(lián)斷路器QF，使變壓器能夠繼續(xù)運行。圖28是雙繞組變壓器零序電流保護的原理接線和保護邏輯電路。與三繞組變壓器相間后背保護類似，零序電流保護在配置上要考慮縮小故障影響范圍的問題。零序過電流保護通常采用兩段式。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。他將原來的三個低電壓繼電器改由一個負序過電壓繼電器KV2（電壓繼電器接于負序電壓濾過器上）和一個接于線電壓上的低電壓繼電器KV1組成。通常在濾過器的輸出端加設(shè)5次諧波濾過器，消除5次諧波的影響。產(chǎn)生不平衡電壓的原因主要是各阻抗元件參數(shù)的誤差及輸入電壓中有諧波分量。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。因為，電流超前。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入濾過器，為了避免正序電壓通過濾過器，兩個阻抗臂的參數(shù)應取為, , 濾過器的輸出電壓為 當輸入正序電壓時，濾過器的相量圖。由電阻、電容構(gòu)成的單相式負序電壓濾過器應用廣泛，其原理接線如圖所示。 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。 （1）按躲過正常運行時可能出現(xiàn)的最低工作電壓整定，計算式為 （210）式中——最低工作電壓，一般?。樽儔浩鞯念~定電壓）； ——可靠系數(shù)，～； ——低電壓 繼電器的返回系數(shù)，～. （2）按躲過電動機自啟動時的電壓整定： 當?shù)蛪豪^電器由變壓器低壓側(cè)互感器供電時，計算式為 =（～） （211） 當?shù)蛪豪^電器由變壓器高壓側(cè)互感器供電時，計算式為 （212）電流元件的靈敏系數(shù)按式（ 29 ）校驗，電壓元件的靈敏系數(shù)按下式校驗， 即 （213）式中——最大運行方式下，靈敏系數(shù)校驗點短路時，保護安裝處的最大電壓。由于電壓互感器回路發(fā)生斷線時，低電壓繼電器將誤動作，為此在實際裝置中還需要配置電壓回路斷線閉鎖的功能。 圖26 低電壓啟動的過電流保護原理接線圖 過電流保護按躲過可能出現(xiàn)的最大負荷電流整定，啟動電流比較大，對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器靈敏度往往不能滿足要求，為此可以采用低電壓啟動的過電流保護。 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。若各變壓器的容量相等時，可按下式計算為 （26） 式中——并列運行變壓器的可能最少臺數(shù)； ——每臺變壓器的額定電流。保護的啟動電流按照躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流來整定，即 （25） 式中——可靠系數(shù)，～； ——返回系數(shù)，～； ——變壓器可能出現(xiàn)的最大負荷電流。 過電流保護保護裝置的的單項原理接線如圖25所示，其工作原理與線路定時限過電流的保護相同。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。 變壓器相間短路的后備保護變壓器的主保護通常采用差動保護和瓦斯保護。另外，由于縱差保護的構(gòu)成原理是基于比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位，受變壓器各側(cè)電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運行和外部故障時，其動差保護回路中有不平衡電流，使縱差保護處于不利的工作條件下。一般地運用縱差保護原理能可靠地區(qū)分區(qū)內(nèi)外故障，并有相當高的靈敏度，這也是電力系統(tǒng)主元件往往采用縱差保護的原因。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?；诖耍藗兲岢隽藥в兄苿犹匦缘目v差保護，如圖24：曲線2所示曲線以上為動作區(qū)，曲線以下為制動區(qū)。如果內(nèi)部短路電流較小，則差動電流的值小于最大不平衡電流， 該點處于直線1以下(制動區(qū))，保護不動作，這時保護的靈敏度不能滿足要求。當變壓器內(nèi)部故障時，繼電器反應兩側(cè)電流之和，此時差電流大于動作整定電流。當變壓器正常運行及故障時。 對于雙繞組和三繞組變壓器，實現(xiàn)縱差保護的原理接線圖如圖23所示：圖23 雙繞組變壓器接線圖以雙繞組變壓器為例說明縱差保護原理。變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構(gòu)成縱差保護，所用電流互感器的額定參數(shù)各不相同，由此產(chǎn)生的縱差保護不平衡電流將很大，縱差保護是利用比較被保護元件各端電流的幅值和相位的原理構(gòu)成的，根據(jù)KCL基本定理，即當被保護設(shè)備無故障時恒有：，即各流入電流之和必等于各流出電流之和。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。 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。跳閘完畢后，由斷路器的輔助觸點將自保持回路切斷。圖22瓦斯保護原理接線圖 瓦斯保護的原理及接線圖中22為瓦斯繼電器，上面的觸點為輕瓦斯保護，它由上浮筒或上開口杯控制，動作后僅給出信號；下面的觸點為重瓦斯保護，由擋板或下開口杯控制，動作后經(jīng)信號繼電器2給出信號，同時啟動出口繼電器4，繼電器4的觸點閉合，并通過本身的電流線圈自保持，知道斷路器跳閘為止。運行經(jīng)驗證明，瓦斯繼電器比差動繼電器能更靈敏地反映變壓器內(nèi)部故障，特別對于匝闖短路，其靈敏度高于其它任何保護。遇到上述情況時應根據(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。特別要注意，在新裝或大修的變壓器在加油濾油時將空氣帶入變壓器內(nèi)部，不能及時排出，當變壓器運行后油溫逐漸上升，形成油的對流，內(nèi)部貯存的空氣逐漸排出，有可能使瓦斯繼電器動作。如果正壓器內(nèi)部發(fā)生嚴重故障，將會產(chǎn)生強烈的氣體，并出現(xiàn)變壓器油的涌浪，迫使油猛烈地由油箱進入油枕，通過聯(lián)接管道的時候，要經(jīng)過瓦斯繼電器，這時強大的油流沖擊瓦斯繼電器的擋板，使下面一對水銀觸點閉合，接通跳閘回路，切斷與變壓器連接的所有電源，從而起到保護變壓器的作用，即繼電器重瓦斯動作。在變壓器正常工作時，瓦斯繼電器的容器內(nèi)一般是充滿變壓器油的，它的兩對靈敏水銀觸點是斷開的。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)。因為氣體比油輕，氣體就會很快上升到變壓器的最高部分一油枕內(nèi)。見變壓器安裝示意圖2l。變壓器大蓋坡度要求在安裝變壓器時從底部墊好。 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。變壓器油箱內(nèi)發(fā)生的任何一個故障時，由于短路電流和短路點電弧的作用，將使變壓器油及其他絕緣材料因受熱而分解產(chǎn)生氣體，因氣體比較輕，它們就要從油箱里流向油枕的上部，當故障嚴重時，油會迅速膨脹并有大量的氣體產(chǎn)生，此時，回游強烈的油流和氣體沖向油枕的上部。在實際應用中確實也出現(xiàn)過因非全相取斷路器位置監(jiān)視繼電器輔助觸點為判據(jù)，加上區(qū)外故障，導致斷路器誤跳閘的事故。 非全相保護對于舊有斷路器，若本身沒有自帶非全相保護，則需依靠變壓器保護中的非全相保護功能。 變壓器跳閘出口25項中規(guī)定主變的兩套保護應同時作用于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?！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聯(lián)動，而非機械三項聯(lián)動方式，故障幾率與220kV線斷路器均等，因此變壓器電氣量保護仍需啟動斷路器失靈保護。 失靈啟動回路雖然《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》中規(guī)定：“一般不考慮由變壓器保護啟動斷路器失靈保護。這點在過去的工程中暢飲開關(guān)柜結(jié)構(gòu)的問題或選型時沒注意而未實現(xiàn)，從而造成當10kV斷路器與電流互感器間故障或10kV開關(guān)失靈時，故障切除時間太長，嚴重損害變壓器。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。（2）電壓切換箱是否雙配置過去工程設(shè)計中變壓器各側(cè)一般均采用單套電壓配置的方法，這樣當切換箱故障時，變壓器后被保護功能將不再完整。對220kV變壓器保護而言，三個星型繞組中除一個專供計量外，一個供保護一，一個經(jīng)不同的空氣開關(guān)后供保護二和測量回路。這是由于其他側(cè)母線電壓對10kV故障的反應靈敏度較差。因此25項中明確規(guī)定，兩套保護的交流電流回路應相互獨立，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的功能。（4）裝置提供2個串行通訊接口，第1串口按EISASRS232C或RS422/485標準接口方式，用于和綜合化系統(tǒng)或RTU通訊。（2）采用高性能模數(shù)轉(zhuǎn)換器，采樣頻率高達2400Hz（每周48點），保證其具有很高間斷角測量精度。（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）監(jiān)控管理與各保護模件聯(lián)系采用串行通訊模式。（7）裝置的跳閘出口繼電器應有自保持，并有監(jiān)視手段，使用人工復歸，出口繼電器應為強電220V.（8）本體非電量保護引入本裝置的接點可以再擴充，引入接點均為強電220V開關(guān)量空接點。（5）保護裝置的主、后備保護應分別經(jīng)熔斷器接入獨立電源。（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。 其他技術(shù)要求（1）高、中、低3側(cè)的復合電壓并聯(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)復合電壓。 電源（1）差動保護裝置均獨立設(shè)置電源。C 10kV側(cè)a復合電壓閉鎖過電流保護，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過負荷保護，發(fā)信號；c設(shè)低周減載保護電流啟動回路。 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。 針對220kV主變壓器保護的配置 220kV變壓器保護配置的原則 主保護 （1）差電流速斷保護；（2）比例制動保護差動采用二次諧波制動原理；（3）比例制動保護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（不包括差流速斷）的功能。為避免電流回路的切換，可兩套保護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，接獨立電流互感器作引線的保護，當旁代時停用該保護，啟用旁路保護作引線及旁路母線的保護，這樣保護配置較復雜，該電流保護或旁路保護整定時要考慮勵磁涌流的影響。但電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當會引起差動保護誤動的情況時有發(fā)生，故保護方式滿足要求時，不建議過多進行電流回路的切換。電流具體接入見圖12。圖1