变压器保护范文

变压器保护范文（精选12篇）

变压器保护 第1篇

1保护原理

2我厂主变零序与间隙保护现状介绍

流溪河发电公司升压站主接线为单母线运行, 无母线联络开关 (如图1所示) 。

现阶段主变保护装置存在以下三点弊端:两台主变保护装置在故障发生时零序过流保护无选择性, 正确率为50%。

由于我公司主变无间隙CT, 保护装置无法采取到间隙上的零序电流。当达到间隙放电电压时, 间隙放电。此时间隙过压与间隙过流交替存在, 若两现象交替时间周期小于间隙过压保护动作延时时间, 则单投间隙过压保护并不能使保护正确动作, 此间隙保护功能不健全。因此必须增加间隙零序电流量, 投入间隙过压过流保护功能。

3变压器并列运行的保护逻辑

多台变压器并列运行存在两种接线方式, 一种为母线装设联络开关, 另一种为母线不装设联络开关。

(1) 若母线上不装设联络开关, 如图1所示。当发生接地时故障先由中性点接地主变的零序过流保护功能跳开本侧开关。若故障未被消除, 此时运行中的变压器中性点不接地, 故障便由此主变的间隙保护切除故障点。此保护逻辑并无准确选择故障线路的功能, 切除故障正确率是50%。 (2) 若母线上不装设联络开关, 如图1所示。 当发生接地故障时还有一种保护动作情况为由中性点接地主变的零序过流保护功能第一时限跳开并列变压器的高压开关, 称为零序互跳。若故障未消除再跳开中性点接地主变。此保护跳闸逻辑很容易扩大停电范围, 保护准确性低。 (3) 若母线上存在联络开关时, 如图2所示。当发生接地故障时, 中性点接地的主变保护第一时限切开联络开关, 此时两台主变相对独立运行。再由各自所投入的零序过流保护与间隙保护作判据来正确切除故障点, 正确切除故障率达100%, 避免扩大停电范围, 提高了继保的选择性。

综上所述:若多台变压器并列运行时, 发生接地故障, 在中性点接地的变压器上反应出较大零序电流电压, 由此主变的零序保护将并列运行的变压器分解为单独运行。再由各变压器根据自身中性点的接地方式来选择是由零序保护还是间隙保护正确切除故障点。能有效提高保护的准确性, 有效防止扩大停电范围。

4针对我厂接线形式的整改方案分析

方案一:实现零序过流保护跳对侧主变开关功能。

加装间隙CT投入间隙过压过流保护功能, 以健全间隙保护功能。在保护装置跳闸逻辑中实现零序过流保护第一时限跳对侧主变开关后跳本侧主变开关功能。

缺点: (1) 校验主变保护功能时需将两台主变停运, 全厂将会失压; (2) 需改动保护装置动作逻辑, 与设计时不符。增加接线, 使逻辑复杂化不利于保护功能的可靠性, 存在技术规范风险; (3) 此方案无法提高零序过流与间隙保护功能的选择性。

方案二:在110k V母线上加装联络开关。

加装间隙CT, 引入间隙电流量, 投入间隙保护。在110k V母线上加装联络开关 (如图2所示) 。当发生接地故障时, 中性点接地的主变保护第一时间切开联络开关, 此时两台主变相对独立运行。再由各自所投入的零序过流保护与间隙过压过流保护作判据来正确切除故障点。

优点:保护能正确选择故障线路进行切除, 保护存在准确的选择性, 不扩大停电范围。

方案三:加装间隙CT投入间隙过压过流保护。

优点: (1) 与主变保护装置本身设计逻辑相符合, 不增加保护逻辑。 (2) 两台主变保护装置独立运行。校验保护功能时无需停运两台主变, 利于厂内系统的稳定。

此方案无法提高零序过流与间隙保护功能的选择性。

5结束语

两台或多台变压器并列运行时, 母线上无联络开关时, 若发生接地故障时, 零序过流保护和间隙保护配合无法正确切除故障点, 有扩大停电范围风险。

若在母线上增加母联开关, 由中性点接地变压器的零序电流保护第一时限切开各母联开关, 将变压器解列为单独运行, 再由各变压器自身所投的零序过流保护或间隙保护正确切除故障点, 能有效的提高接地保护的动作准确性, 有效防止扩大停电范围。

摘要：多台变压器并列运行时只允许一台变压器中性点直接接地。当发生接地故障时, 中性点直接接地的变压器零序电流保护首先动作, 若故障仍未切除, 再由零序过压保护进行切除。故单从零序保护选择性判断保护选择性不高。现结合我公司关于主变保护的整改计划, 对多台变压器并列运行时发生接地故障时的动作逻辑进行叙述。

变压器保护讲义剖析 第2篇

基本内容：

一、电力变压器运行状态及保护配置

二、变压器瓦斯保护

三、变压器的温度保护

四、变压器的纵差保护

五、变压器的电流电压保护

六、变压器保护小结

七、反时限电流保护

八、公司微机变压器保护的功能

一、电力变压器运行状态及保护配置

电力变压器是电力系统中大量使用的重要电气设备，它的安全运行是电力系统可靠工作的必要条件。虽然它无旋转部件，结构简单，运行可靠性高，但在实际运行中仍然会发生故障和不正常工作状态。

（一）变压器故障及异常运行状态

1.故障：分为油箱内部和油箱外部两种故障。

油箱内部故障：主要有相间短路、单相匝间短路、单相接地故障等。

危害：（1）会烧毁变压器；

（2）由于绝缘物和油在电弧作用下急剧气化，容易导致变压器油箱爆炸。

油箱外部故障：主要是绝缘套管和引出线上的相间短路及单相接地故障。

危害：可能引起变压器绝缘套管爆炸，从而破坏电力系统正常运行。

2.异常运行状态：（1）漏油造成的油位下降；

（2）由于外部短路引起的过电流或长时间过负荷、过电压等，使变压器绕组过热，绕组绝缘加速老化，甚至引起内部故障，缩短变压器的使用寿命。

（二）变压器保护配置

DL400-1991《继电保护和安全自动装置技术规程》规定[4]，变压器应装设如下保护：

为反应油箱内部各种短路故障和油面降低，对于0.8MVA及以上的油浸式变压器和户内0.4MVA以上变压器应装设气体保护。

为反应变压器绕组和引出线的相间短路，以及中性点直接接地电网侧绕组和引出线的接地短路及绕组匝间短路，应装设纵差保护或电流速断保护。对于6.3MVA及以上并列运行变压器和10MVA及以上单独运行变压器，以及6.3MVA及以上的厂用变压器，应装设纵差保护；对于10MVA以下变压器且过电流时限大于0.5s时，应装设电流速断保护；对于2MVA以上变压器，当电流速断保护的灵敏系数不满足要求时，则宜于装设纵差动保护。

为反应外部相间短路引起的过电流和作为气体、纵差保护（或电流速断保护）的后备保护，应装设过流保护。

1.瓦斯保护。用来反应变压器内部故障，当变压器内部发生故障，油分解产生气体或当变压器油面降低时，瓦斯保护动作。容量在800KVA及以上的油浸式变压器一般都应装设瓦斯保护。

2.纵联差动保护。用来反应变压器内部及引出线套管的故障，容量在10MVA及以上单台运行的变压器、容量在6.3MVA及以上并列运行的变压器，都应装设纵联差动保护。

3.电流速断保护。用来反应变压器外部短路故障。容量在10MVA以下单台运行的变压器、容量在6.3MVA以下并列运行的变压器，一般装设电流速断保护。4.过电流保护。用来反应变压器内部和外部故障，作为纵联差动保护或电流速断保护的后备保护。5.过负荷保护。用来防止变压器对称过负荷，因此保护装置只接在某一相的电路中，并且动作于信号。

6.温度保护。为了监视变压器的上层油温不超过规定值（一般为85℃）当超过油温规定值时，温度保护动作发出信号后或自动开启变压器冷却风扇。7.启动风冷 变压器室门打开 有载调压等

油浸式变压器干式变压器区别

1、油浸变压器的应用范围很广。可以在户内，也可以在户外。特别适合于户外。

2、干式变压器使用于户内。主要使用在特别重要的地方和有防火要求的高楼、医院、机场、车站、地铁、大超市及商店、剧院、学校等场所。

3、油浸变对周围环境没有特别的要求，当然不能有火险的地方。而干变对环境有些要求，如不能太潮湿、不能有太多的灰尘和污秽的场所。通风要良好等。

2、两卷变 三卷变

如一台110KV/35KV/10KV的变压器，110KV是高压侧，10KV是低压侧，而35KV就是中压侧。

由于变压器的绕组是由一匝一匝的线圈绕成，人们就形象地称之为变压器的一个“卷”；一般人们将A、B、C三相合在一起，称之为变压器的一个“卷”，就是高压侧一个卷，中压侧一个卷，低压侧一个卷；二卷变压器就是有高压和低压二个电压等级的变压器，三卷变压器就是有高压、中压、低压三个电压等级的变压器。

二、变压器瓦斯保护

1.原理：

电力变压器是利用变压器油作绝缘和冷却介质的，因此当变压器油箱内部发生各种故障时，短路电流都会产生电弧，使变压器油和其他绝缘物分解，产生大量的气体。利用这些气体形成的压力或冲力可使保护动作。这种反应气体形成的压力而动作的保护装置，叫做瓦斯保护。2.结构组成及动作原理：

气体保护的主要元件是气体继电器。气体继电器安装在变压器油箱与油枕之间的连接管道中。为了使气体在管道中更好地流动，在安装具有气体继电器的变压器时，变压器顶盖与水平面间应有1％～1.5％的坡度；通往继电器的连接管应具有2％～4％的坡度。这样当变压器内部发生故障时，可使气流易于进入油枕，便能防止气泡积聚在变压器的顶盖内。

（1）轻瓦斯保护：正常运行时，气体继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点是断开的。当内部出现故障时，油分解产生气体，油面下降，开口杯随之下降。当气体积聚增多时，与开口杯固定在一起的永久磁铁使干簧触点接通，发出轻瓦斯信号。

（2）重瓦斯保护：当变压器内部发生严重故障时，将产生强烈的气体，使变压器内部压力突增，产生强烈的油流，油流、气流冲击挡板，挡板带动磁铁向干簧触点方向移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。

气体继电器顶部的放气阀收集气体，用于化验分析瓦斯气体的成分。

瓦斯保护具有灵敏度高、动作迅速、接线简单等特点，特别是当变压器内发生匝间短路的匝数很少时，故障回路的电流虽然很大（这时将造成严重过热），但反应在外部电路的电流变化很小，这时差动保护可能不动作，而瓦斯保护却能可靠动作。因此，对于变压器油箱内部的各类故障，瓦斯保护较差动保护更加灵敏可靠。但应注意的是瓦斯保护只能反应油箱内部范围出现的故障，对油箱外部的故障它是不可能反应的。

三、变压器的温度保护

变压器油的温度越高，劣化速度越快，使用年限越少。当油温达115～120℃时，油开始劣化，而到140～150℃时劣化更明显，以致不能使用。油温越高将促使变压器绕组绝缘加速老化影响其寿命。

运行中规定变压器上层油温最高允许值为95℃，正常情况下不应超过85℃。因此运行中对变压器的上层油温要进行监视。

在变压器内部安装温度继电器，用温度继电器来监视变压器的油温。温度超过85℃时，温度继电器的高温保护接点闭合，发出告警信号；温度超过95℃时，超温保护接点闭合，作用于跳闸。

对于干式变压器，通常只装设温度保护继电器，而不装设瓦斯保护继电器。

四、变压器的纵差保护

变压器的纵差保护主要用来反应变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障。

（一）变压器纵差保护工作原理

双绕组变压器两侧都装设电流互感器，其二次绕组按环流法接线，即如果两侧电流互感器的同极性端子都朝向母线侧，则将同极性端子相连，并在两边线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈中流过的电流是两侧电流互感器二次侧电流之差，也就是说差动继电器是接在差电流回路中的。

从理论上讲，正常及外部故障时，差动回路中的电流为零。实际上由于两侧电流互感器的特性不可能完全一致等原因，在正常和外部短路时，差动回路中仍有电流，即不平衡电流Iunb,此时流过差动继电器的电流IKD为

IKD＝I1I2＝Iunb

要求不平衡电流尽可能地小，确保继电器不会误动作。当变压器内部发生相间故障时，在差动回路中由于I2改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过继电器的电流为I1与I2之和，为全部短路电流，即 IKD＝I1I2＝IK

使继电器可靠动作。

显然，变压器的差动保护范围是构成变压器差动保护电流互感器之间的电气设备，以及连接这些电气设备的导线。由于差动保护对区外故障不会动作。因此 

差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。整定原则

(1)大于变压器的最大负荷电流；

(2)躲过区外短路时的最大不平衡电流；

(3)躲过变压器的励磁涌流。

（二）产生不平衡电流的主要因素及解决措施

由于变压器在结构和运行上的一些特殊性，使它实际上在保护范围内没有故障时也有较大的不平衡电流流过继电器，所以必须设法减小和躲过不平衡电流，以防纵差保护误动作。

产生不平衡电流的主要原因是变压器各侧的额定电压和电流的大小及相位不同；变压器空载时在电源侧有很大的励磁涌流出现；变压器两侧差动用的电流互感器不可能采用同型号、同规格；电流互感器的变比选择不完全合适等等。1.变压器各侧电流相位不同 2.两侧电流互感器的型号不同

3.变压器各侧电流互感器的实际变比与计算变比不一致 4.变压器的励磁涌流

5.变压器在运行中带负载调整分接头

五、变压器的电流电压保护

（一）变压器电流速断保护

1.保护范围：对于小容量变压器，在电源侧装设电流速断保护，以快速反映油箱外部电源侧套管及引出线故障。

与瓦斯保护相配合，构成小容量变压器的主保护。2.动作电流整定原则：

变压器电流速断保护的动作电流Iop应按下列条件之一选择：

（1）按躲过变压器负载侧母线上短路时，流过保护的最大短路电流选择

IopKrelIk.max Krel----可靠系数；

Ik.max----最大运行方式下变压器负荷侧母线上三相短路时，流过保护的最大短路电流。

（2）按躲过变压器空载投入时的励磁涌流选择为

Iop=(3～5)IN IN----变压器保护安装侧的额定电流。

按上述两条件选择其中较大者。

3.灵敏度校验：应选在电源侧进线端，以保证电源侧套管在其保护范围内，即要求保护安装处发生两相金属性短路时灵敏度不小于2。灵敏度：保护装置的动作电流能够使电流保护在正常运行时不误动作，在被保护范围内短路时可靠动作。而能否可靠动作的关键是，短路电流是否确保比保护动作电流大一定倍数。这个短路电流与动作电流之比的倍数就是保护装置的灵敏

度。

由于在整定值上躲过负载侧发生故障时流过保护的最大电流，所以不能保护变压器内部全部绕组，在保护动作后，可瞬时断开变压器两侧断路器。4.优点：接线简单，动作迅速

缺点：当系统容量不大时，由于短路电流随故障点的变化曲线变得更为平坦，使得保护区很小，甚至保护不到变压器电源侧的绕组，在电流速断保护外的故障，只能靠过电流保护动作于跳闸，结果延长了动作时间。

（二）变压器过电流保护 1.保护范围：反映变压器外部短路引起的过电流，并作为变压器本身故障的后备保护。

2.动作电流的整定原则：

动作电流Iop按躲过变压器的最大负荷电流整定，即

IopKrelIL.max KreKrel----可靠系数，取1.2～1.3 Kre----返回系数，取0.85～0.95 IL.max----最大负荷电流

（三）过载保护

变压器的过载电压，在大多数情况下都是三相对称的，所以过载保护只需在一相上装一个电流继电器。为了防止在外部短路或在短时过载时发出不必要的信号，过载保护通常都经过延时动作于信号。

过载保护的动作电流，按躲过额定电流来整定。即

IopKrelIN KreKrel----可靠系数，取1.05 Kre----返回系数，取0.85 IL.max----保护安装侧的额定电流

过载保护的动作电流，应大于过电流保护动作时限1～2个时限差，保护动作只发出信号。过载保护与过电流保护合用一组电流互感器。

六、变压器保护小结

变压器的故障分为油箱内部和油箱外部故障两种。变压器的不正常工作方式有过电流、过载、油面降低等。变压器的主保护有瓦斯保护、纵差保护。主保护的配置与变压器的容量有关，瓦斯保护反应油箱内容的各种故障，但不能反应套管及引出线的故障，因此不能单独作为变压器的主保护，而是与纵差保护或电流速断保护一起，共同作主保护。变压器纵差保护，作为主保护之一，其问题是不

平衡电流大，如何克服和减少这些不平衡电流是关键。在不平衡电流中，外部故障时引起的不平衡电流和变压器的励磁涌流影响最大，因此采用具有速饱和特性的差动继电器构成的差动保护装置，可减小由此产生的不平衡电流的影响，尤其是励磁涌流。

七、反时限过流保护

反时限保护是在电力行业多用于发电厂的厂用电动机保护，其意思是：被保护设备（如电动机）故障时，故障电流（或称短路电流）越大，该继电保护的动作延时越小，即：上述电流和与动作时间成反比；

八、公司微机变压器保护的功能

微机变压器综合保护装置可对各种厂用、站用即用户变压器提供完善的综合保护功能。

 定时限过流保护

 三相三段定时限过流保护(速断、限时速断、定时限过流) 带复合电压闭锁元件  带方向闭锁元件  反时限过流保护

 标准反时限 / 正常反时限 / 极端反时限3种曲线可选  过负荷保护

 告警 / 跳闸可以选择  定时限负序电流保护  高压侧零序过流保护

 带零序方向闭锁元件  告警 / 跳闸可选择  低压侧定时限零序电流保护  低电压保护

 带电流闭锁元件  零序过压保护

 告警 / 跳闸可以选择  轻瓦斯高温保护告警  重瓦斯超温保护跳闸  联锁跳闸功能  PT断线检测 高压侧不平衡电流保护

装置通过计算变压器高压侧实际运行电流的负序分量构成不平衡电流保护。对于变压器的各种不平衡故障，如不平衡运行、断相、反相等，可投入不平衡电流保护。

不平衡电流，也称负序电流。程序算法：将Ic后移60。，再与Ia相加，再除以3。结论：

（1）单独在A相或C相加入电流，需加入3倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作；

（2）将A、C两相正向串联加入电流，需加入1倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作；

（3）将A、C两相反向串加入电流，需加入3倍整定值的电流，不平衡电流保护才能动作。高压侧零序电流保护

高压侧采用专用零序CT，可准确检测零序电流，当零序电流大于整定值并达到整定延时后保护动作。低压侧定时限零序电流保护

本装置可单独采集低压侧零序电流，用于保护低压侧的接地故障。因配电变压器低压侧为直接接地系统，当发生接地故障时故障电流较大，所以本保护的整定范围也较大。本体保护

变压器保护 第3篇

关键词：变压器保护；复压过流保护；电压元件

一、变压器保护的目的和意义

电力变压器是发电厂和变电站的主要电气设备之一，对电力系统的安全稳定运行至关重要，尤其是大型高压、超高压电力变压器造价昂贵、运行责任重大。一旦发生故障遭到损坏，其检修难度大、时间长，要造成很大的损失；另外，发生故障后突然切除变压器也会对电力系统造成或大或小的扰动。因此，它对继电保护的要求很高。

随着社会的经济发展，无论是日常生活，还是工业生产，对电力系统的依赖性越来越高，我们对电力系统的要求也越来越高。发电厂的发电机-变压器组保护中，主变，高压厂用变，励磁变，用来满足整个厂用电系统，及对电网电压水瓶，控制无功功率功率分配，启动备用变压器则是在高压厂用电出故障时，提供备用电源，以维持机组运行；而在变电站，不管升压变电站或者降压变电站，变压器也是主要的元件，由此可见，要维护电力系统的持续可靠供电，以及保证供电质量，如何加强变压器的保护的合理性，可靠性，及时性，意义重大。

二、变压器复压过流保护的介绍

简单的过电流保护，适用于容量不大的单侧电源降压变压器，作为变压器的后备保护。保护的动作电流可按以下原则整定：

a.按躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定；

b.按躲过负荷自起动的最大工作电流整定；（当系统某处故障被切除后，因电压恢复，负荷中的动力负荷将产生自起动电流。）；

c.躲过变压器低压母线自动投入负荷整定；

d.当变压器低压侧具有出线保护时，按与相邻保护相配合整定。

按以上原则整定，取最大值作为过电流保护的整定值。此时，单纯的主变过流保护的定值将会整定的较高，使过流保护的灵敏度降低，使其后备保护作用范围缩短，达不到应有的保护效果。为了提高变压器过流保护的灵敏度，扩大其后备保护作用范围，通常过流保护要加装复合电压或低电压闭锁。带电压闭锁的的过流保护可按躲过变压器额定电流整定，定值较低，灵敏度较高。所谓的复合电压闭锁就是一般的短路故障都伴随着电压的改变，如果单纯依靠电流来判别故障可能会造成保护误动，因為一般的过流保护都是按躲过最大负荷电流来整定，所以加入复合电压闭锁判据。当线电压低于定值，或负序、零序电压高于定值时，任何一个满足时闭锁都会开放。

所谓的复合电压闭锁就是一般的短路故障都伴随着电压的改变，如果单纯依靠电流来判别故障可能会造成保护误动，因为一般的过流保护都是按躲过最大负荷电流来整定，所以加入复合电压闭锁判据。当线电压低于定值，或负序、零序电压高于定值时，任何一个满足时闭锁都会开放。

复合电压是由相间低电压和负序电压构成，一般组成闭锁元件，防止保护误动。而复合电压一般与过流保护相配合，即：复合电压闭2014年中考冲刺综合复习指导北京地区试题广东地区试题江苏地区试题锁过流保护只有低电压和负序电压，再串个过流。即，低电压与负序电压《或》的关系和过流是《与》的关系是为提高保护的灵敏度，这样就可以把过流定值整定的小点，那复压过流保护就可以理解为电压满足条件（正序小于一定的值，一般额定电压的60%-65%；负序电压大于一定的值；零序大于一定的值，三者只要一个满足就可以，或的关系）和电流满足（正序电流大于一定的值）跳开关了。

三、在某电厂调试中，启备变复压过流保护遇到的实际问题并给出解决方案

变压器的复合电压过流保护目前的配置基本是变压器多侧多分支低电压和负序电压闭锁过流保护。作为变压器保护的后备保护，它的可靠性，安全性有重要的意义。特别是启备变中，低压侧一般带有两台机组6kV（或10kV）负荷，通常为多段母线，又多个备用进线开关，配有多组备用进线PT，作为复压过流的判据。以广东某600MW机组举例，该电厂#1启备变低压侧带有4段6kV母线，分别为1号机组A、B段母线，2号机组A、B段母线。一个四个备用进线及四个进线PT，全部接入启备变保护屏，启备变高压侧复压过流保护逻辑中，复合电压有三个判据，低电压元件，即线电压低于整定值即开放电压元件，负序电压元件，即负序电压超过整定值即开放电压元件，零序电压元件，即零序电压超过整定值即开放电压元件。高压侧PT与四个备用进线PT是或门的条件，任意一个开放，电压元件就开放，再结合电流元件就可以保护出口。而且几个电压元件是不能投退的，这样就要求所有分支在正常运行状态下，复压过流保护才成立，任意一段备用进线PT退出，低电压元件必然满足，复压过流保护就变成纯粹的过流保护，失去复压的意义。一般发电厂6kV授电都是两台机组分开授电，在一号机组厂用电受电后，就造成了五段电压中有两段是无压状态，低电压元件一直处于开放状态。当时我们咨询了保护厂家，确认无法投退2号机组的电压判据后，提出问题，经过协商。决定临时在启备变保护屏后，用电缆把1号机组的备用进线PT端子排，并接到2号机组备用进线PT端子排。使得装置的内部判据中，5个段的电压都满足正常运行时的使用，这样就避免了复压过流变为纯粹过流保护，提高了启备变保护运行的安全可靠性。

在二号机组厂用电受电前，要接入正常的2号机组备用进线PT二次回路，就必须拆除由1号机组备用进线PT二次回路短接过来的临时电缆，存在一定的风险。我们提前做好事故预想，填写安措票，工作票。把低电压元件重新整定，满足在拆除任意一相的时候，不会开放低电压元件。每拆除一根电缆，接回一根正式电缆。保证整个过程电压元件不动作。做好安措，避免拆除短接电缆的时候，造成PT二次回路接地，短路，复压过流保护误动。

四、结论

为了避免再次这种情况，建议国内的保护厂家在复合电压过流保护中，增加不同段的电压元件在参与复合电压的过程中，可以由人工投退，对不投产的母线，应采取该段复合电压退出，或者任意一段PT三相失压的母线自动退出，不参与闭锁复合电压过流保护，这样把低电压和PT失压分开，其他有压的母线，继续参与复合电压过流保护，增加保护的灵活性，可靠性。

参考文献

[1]王维俭.电气主设备继电保护原理与应用北京：电力出版社.

[2]王梅义.电网继电保护应用北京：中国电力出版社1998.

[3]西门子变压器保护7UT512/513产品技术说明书.

[4]李宏任.实用继电保护北京：机械出版2002.

[5]GB1094.5—85，电力变压器[S].

[6]GB14285-93.继电保护和安全自动装置技术规程[S]..

[7]DL/T559-94.220～500kV电网继电保护装置运行整定规程[S]

变压器保护原理分析及保护方案设计 第4篇

随着我国的现有供电网络系统电压参数强度等级的不断升高,我国电力变压器设备的参数结构特征,也逐步向着容量扩大化、电压等级提高化,以及设备部件结构复杂化的技术方向快速发展,与此同时,我国电力变压器设备的造价水平,也处于不断上升的过程中,在设备成本水平不断提高的背景下,变压器设备一旦出现运行技术故障,其实际给供电企业造成的经济损失也将会更加严重,因而做好变压器设备运行使用过程中的技术保护,对于我国电力能源生产供应事业的有序开展发挥着重要的保障作用,有鉴于此,本文将针对变压器保护原理分析以及保护方案设计问题展开简要论述。

1 变压器设备保护的基本原理

1.1 差动保护原理

变压器设备的差动保护,是通过对被保护变压器设备两侧电流参数的相位、大小以及方向等技术指标,具体判断变压器设备在实际运行使用过程中是否出现技术故障,是基于技术测量手段对变压器设备完成的保护。这一保护原理,主要被应用于保护变压器设备的内外接线结构,防止其出现短路故障现象。其主要技术原理是:在变压器设备的两端分别安装和连接电流互感器技术构件,当被保护变压器设备处于正常工作状态下,保护区域内实际流入和流出的电流应当具备相同的相位,同等的参数强度以及相反的矢量方向,在这种条件下,实际的差动回路电流强度为零;在变压器内外线路出现短路故障条件下.线路两端的电流参数都会向短路故障点发生位置流动,这时差动回路结构中的电流参数强度将不再保持为零,直接导致变压器运行保护装置的保护功能被触发,断路器做出跳闸动作,切断变压器内部线路结构中的电流供应,完成具体的设备保护功能。

1.2 磁通特性保护原理

磁通特性保护原理充分利用了变压器和设备内部磁路技术结构的磁通特性.应用磁通原理的基本算法,具体区分变压器设备在实际使用过程中的励磁涌流状态,以及内部线路结构短路故障状态,并通过对变压器设备实际运行使用状态的正确判断,切实减少变压器设备保护技术装置的技术误动现象,保证变压器设备持续处于最佳的技术运行状态。磁通原理算法依照差流的上升,或者是下降沿开展具体的计算处理过程,实现了采样值计算处理方法的直接使用,这种计算方法计算作业量较小,且计算结果精确性较高。

1.3 等值方程算法的技术保护原理

等值方程算法保护,是依照已经建立的技术描述方程等式两端的计算数值是否相等,来完成变压器设备实际运行性能状态的判断好确认,并在此基础上针对变压器设备在实际运行过程中,出现的技术故障现象做出针对性的技术改良处理。依照常规变压器设备的原边电压回路方程,以及副边回路方程,能够整理获取如下所示的等值描述方程:

在变压器设备处于正常工作条件下,上述方程的左右两侧应当处于相等状态,变压器设设备中连接的保护装置本身不会发挥任何的技术动作,而在变压器内部线路结构发生短路故障时。变压器设备两端的电压参数和电流参数将会发生动态变化,同时导致变压器设备内部绕组的参数状态发生变化,直接导致上述等值方程左右两侧的计算数值不再相等,变压器设备的技术保护装置将会释放跳闸信号,发挥对变压器设备的技术保护作用。

2 变压器保护方案的设计实现思路

新式变压器设备的保护技术系统,是基于原有的变压器微机保护设备系统的建设运行系统基础上,通过对专门性设备部件构成体系,以及技术运行方案的改良而具体实现的,并且具体提升了变压器设备保护技术装置的运行状态监测和故障分析功能。

整体保护技术系统以工控机设备作为主要的硬件平台,在前级位置有变换模块的设置,能够将强电信号转化为可供DSP设备运行过程中接收的软电信号,在信号处理技术单元采取和运用了TMS320VC330SP部件,主要完成变压器设备动态运行参数的采集以及处理行为,在保护装置中的管理单元,应当选取和应用Rabbit2000处理器技术部件,并借助这一处理器实现人际交流,以及对综合自动化技术系统的动态控制。整套变压器设备的设备组成结构如图1所示。

3 结语

针对变压器保护原理分析以及保护方案设计,本文从变压器设备保护的基本原理,以及变压器保护方案的设计实现思路两个方面展开了具体论述,旨意为相关领域的技术人员提供借鉴。

摘要：变压器设备的运行质量状态,是保障我国电力能源工业日常化生产经营活动顺利开展的基本条件。随着我国变压器设备整体造价水平的不断提升,变压器设备在运行过程中的技术保护工作,也日渐引起了相关技术人员的广泛关注,本文围绕变压器保护原理分析以及保护方案设计展开了简要论述。

关键词：变压器,保护原理,保护方案,设计

参考文献

[1]张杰,罗隆福,R.K.Aggarwal,李勇,刘福生.新型换流变压器保护方案设计[J].电力系统及其自动化学报,2010(06).

[2]高东学,智全中,朱丽均,梁旭.智能变电站保护配置方案研究[J].电力系统保护与控制,2012(01).

[3]汤大海,陈永明,曹斌,潘书燕,龙锋.快速切除220k V变压器死区故障的继电保护方案[J].电力系统自动化,2014(04).

[4]廖卫东.变压器保护原理分析探究[J].电子制作,2014(22).

变压器保护 第5篇

一、工程简介

沙坪坝区小龙坎正街至风天路主干道环境综合改造工程位于沙坪坝区，包括小龙坎正街至天星桥转盘、天星桥转盘至西南医院、天星桥转盘至风天路，全长4.4公里。工作内容包括外墙面、阳台、门窗、遮雨蓬、空调外机、沿街底层门面、防盗网及护拦、线网、屋顶、围墙整治。

由于多数为老旧的居民住房，电线、电缆等线网满布于墙面，没有统一的走向，在施工时有效保护是施工的一个重点。外墙施工时需对其进行统一保护，待外墙施工完后在对其电线、电缆进行统一整理。

在外脚手架搭设施工中，有局部的建筑物与高压线的距离较近，在脚手架搭设过程中或在脚手架上操作的过程中的安全存在较大的隐患。电力公司在巡查中发现架体在搭设中与高压线相邻太近，不能保证安全距离，存在严重安全隐患后，要求在施工中需采取相应的安全保证措施，否则要求停止该处脚手架搭设。项目部经过现场实际查勘，凡是高压电线与建筑物的距离在3米以内的，拟采取对脚手架搭设方案进行局部调整，已保证安全施工。

另外在居民楼旁边有变压器及电杆时，也应对其变压器等设施进行先保护后搭设脚手架施工。故在变压器四周设置防护棚，保证施工和用电安全。

二、外墙电线、电缆保护具体措施

（一）、准备工作

（1）脚手架搭设好后，派专业电工沿外墙检查裸露在外墙上的电线、电缆走向，弄清楚电线种类、性质、是否带电，与业主间的关系等。摸清楚电线的基本情况。

（2）必要时联系电力及宽带等相关部门对其进行交底，以便情况了解的更清楚。

（3）统计出需要进行保护电线的工程量，提出保护材料的计划。

（二）、具体实施措施

（1）派专业人员对裸露在外墙面的电线进行清理、分类。

（2）采用PVC塑料管对其电线进行穿管对其电线进行保护，由于电线不能从一端穿入，采用先把PVC塑料管剖开，再把电线放进去。电线不能全部堵满套管，只能放入套管一半的电线。

（3）电线穿好套管后，在脚手架上对其套管进行固定。

（4）如在该处电线位置的外墙上需动用焊机等动火作业，在下部的电线套管表面缠裹防火棉，并派专职安全员进行巡视，避免发生火灾等事故。

（5）待外墙施工完毕后，对其外墙电线进行改造，达到漂亮、整洁外观。

三、高压电线及电杆保护措施

1、外墙脚手架搭设在距高压电线最近位置或电杆上部横杆距架体前后约3米处距墙边间距调整，架体靠墙体间距调整为70-80mm；

2、下部防护棚脚手架按要求搭设，上层外墙脚手架在该转角处落搭设脚手架距墙距离根据实际情况作调整。

2、脚手架搭设过程前，安全员针对该处进行特别安全交底，在施工过程中，安全员必须现场巡视；在电线或电杆距脚手架没有安全距离的情况下操作，先要与电力部门取得联系，在断电的情况下进行脚手架搭设及防护，待防护好后再通电。

3、脚手架搭设好后，在立杆与高压线位置采取全封闭，保证后续工作在操作时工具、材料等与高压电线及电杆接触。外脚手架外立面用九夹板封闭上部2米，下部1米，宽3米。防止人员操作时触碰到电线。

4、在九夹板封闭好后表面用绝缘板再覆盖一道。

四、变压器及电杆保护措施

1、先测量出脚手架外边缘与该变压器及电杆的距离，确定保护范围。

2、在变压器四周搭设脚手架防护棚，立杆与变压器的间距为80CM,顶棚离高压电缆２m（双层防护，底层防护与其最高点垂直距离不得小于1m），立杆与立杆间距为１.2-1.5m。

3、在变压器上部及四周采用绝缘板封闭，顶部在绝缘板的上部用竹跳及九夹板铺防护层。

五、安全措施

1、对其操作人员进行安全技术交底，让工人在思想上引起重视。

2、检查线路应为持证上岗的专业人员，在检查线路时工人要戴好安全帽、拴好安全绳，带好绝缘手套，穿好绝缘靴。

3、在穿管时，如发现电线有损伤、接头有松动等问题，需先进行处理，再穿管。

4、在电线保护管的上方进行焊接等工作时，一定要避免火花溅落到电线保护管上，确保用火安全。

5、搭设和拆除防护架必须由符合“特种作业人员安全技术考核规定”的架子工进行，操作人员必须持证上岗。操作时必须配戴安全帽、安全带、穿防滑鞋。

6、在脚手架搭设时，操作人员进入现场必须遵守安全生产纪律，必须带好安全帽及安全带，并扣好安全扣。

7、搭设时应有临时支撑，防止初立的立杆倾倒伤人。

8、在搭至近高压线时，须特别注意每传递的竹竿不得与高压线相碰，操作人员必须互相提醒，互相关心。

9、在搭设时，必须有专业的安全员全程巡视监控作业人员操作的各环节的安全动态情况，发现有不合安全规范的地方，尤其是在距高压线很近时必须全程监控。

10、在作业前，安全员应向班组操作人员作详细的交底并严格按照方案搭设技术要求进行。

11、搭设前应搭设警戒线，并指派专人看护，防止人员进入警戒区。

12、在采取以上措施时，均先征得电力部门同意后，方可实施。

关于变压器的保护措施分析 第6篇

关键词：换流变压器保护分析

0引言

超高压直流输电由于其特有的优点，越来越广范的得到应用。这些优点包括：不须考虑稳定问题；线路故障恢复能力较强；调节作用利于交流系统的稳定；减少互联交流系统的短路容量；超过一定距离建设投资更经济等。换流变压器是直流输电系统中必不可少的重要设备。它可以提供相位差为30°的12脉波交流电压，降低交流侧谐波电流；作为交流系统和直流系统的电气隔离，提供阀的换相电抗：通过换流变压器可以在较大范围内调节交流电压，以使直流系统运行在最优的状态等。

1换流变压器的特点

1.1短路阻抗直流输电中阀的换相过程实际上就是两相短路，为了将换向过程中的电流限制在一定范围内，换流变压器的短路阻抗要大于一般变压器。短路阻抗过大，会使换流变压器二次侧故障时短路电流较一般变压器小，因此保护配置与整定要在这方面予以考虑。

1.2直流偏磁当直流系统在使用大地回线的情况下，在一些运行工况下会有直流电流流入大地，如双极不平衡运行，单极大地回线方式等，使地电位发生变化，造成直流电流流入变压器原边绕组，使换流变压器发生直流偏磁，工作点偏移。如果此直流电流过大，会导致换流变压器铁心饱和，同时损耗和温升也将增加。因此，要配置相应的保护防止这种情况下对换流变压器造成的损坏。

1.3谐波由于换流器的非线性，在交流和直流系统中将出现谐波电压和电流。对于换流变压器，主要会流过特征谐波电流，即p*n+1次谐波电流(p为脉波数，n为任意正整数)。在运行中，谐波电流会使换流变压器损耗和温升增加，产生局部过热，发出高频噪声。还会使交流电网中的发电机和电容器过热，对通讯设备产生干扰。这些谐波电流应加以考虑，以免对保护装置造成影响。

1.4调压分接头为了使直流系统运行在最优的工况，减少交流系统电压扰动对直流系统的影响，换流变压器都具有较大范围的利用分接头调整电压的功能。例如：三峡到常州工程三峡侧换流变压器档位范围+25/-5，每档调节范围1.25％。因此保护设计时要考虑分接头调整带来的影响，如正常运行时变比的变化等。

1.5直流系统的特殊运行工况由于直流控制系统的特殊调节作用，使换流变压器遇到的运行工况以及故障情况不同于普通变压器。这些不同主要包括以下几点：

1.5.1直流系统的故障相当于换流变压器的区外故障，一般短路电流都不会太大。对于整流侧，穿越换流变的电流会增大，但由于直流控制保护系统的快速作用，很快会减小。对于逆变侧，直流系统的故障会造成直流电流无法传变至交流侧，反而会使穿越电流减小。

1.5.2对于换流变压器保护来说，直流系统造成的最严酷的区外故障为整流侧的阀短路故障，相当于换流变出口的两相或三相短路故障。但由于直流保护的干预，实际只会出现半个周波的两相短路。对于逆变侧，由于触发角很大，阀短路时流过换流变压器的电流较整流侧小很多。

1.5.3换流变压器发生区内故障时，直流系统一般不会提供短路电流。这是由直流控制系统的作用造成的。在整流侧，功率由交流侧转换至直流侧，换流变压器的故障只会造成这种转换的停止，而不会使功率反向，因此直流侧不会提供短路电流；在逆变侧，当故障轻微换相可以正常进行时，由于直流系统的定电流控制特性，直流侧不会提供额外的短路电流。如果故障严重，必然造成换相无法进行(交流电压降低)，直流侧更不会提供短路电流。

1.5.4由于直流控制系统快速的调节作用，在需要的时候，可以快速的将功率传输由一个方向反至另一个方向，对于换流变压器来说。就会出现快速的潮流反向。

1.5.5换流变压器保护区内发生接地故障时，实际造成了阀的短路。由于阀的单向导电性，故障电流半周电流大，半周电流小，导致差电流中含有较大的二次谐波。

1.5.6对于逆变侧的换流变压器的区内故障，往往会导致换相失败的发生，从而在穿越电流电流中产生很大的谐波，但差电流(即提供给故障点的电流)仍主要为工频分量。

1.5.7由于换流变压器的特殊运行方式以及较大的漏抗(作为换相电抗)，二次侧故障一般不会造成各侧TA的饱和，即使饱和造成保护的“误动作”也是正确的(换流变的区外即阀的区内故障，都会造成直流的停运)。但对于一个半开关的接线方式，交流系统区外故障时高压侧TA存在饱和的可能。这种情况下的误动作是不可接受的，必须防止。

1.5.8在阀来解锁前，当阀侧交流连线存在接地故障时，并不产生接地电流，也不会对变压器造成损害。但如此时不发现故障，阀一解锁后，就会造成阀的短路。因此要设置保护检测这种情况下的接地故障。

2换流变压器的保护措施

2.1保护的配置原则为了保证既可靠又安全，在既简单又经济的情况下，可以这样配置换流变压器保护：每台换流变压器保护装设两台保护装置，每台保护装置的电源、输入独立，每台装置的输出都可以到达断路器的两个跳闸线圈以及直流控制的两个系统。每台装置采取措施防止自身误动作，而靠两装置的或出口防止故障情况下的拒动作。

2.2保护的配置及原理为了避免换流站特有的谐波对保护的影响，保护装置应从硬件和软件上采取措施，使保护只针对工频分量。

主保护包括稳态比率差动、差动速断、工频变化量比率差动、零序比率差动、过激磁保护。后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。

2.2.1稳态比率差动保护由于变比和联接组的不同，电力变压器在运行时，各侧电流大小及相位也不同。在构成继电器前必须消除这些影响。换流变压器的TA一般装在各侧绕组上，因此原、副边绕组电流相位相同，因此只需要对变比的影响进行补偿。以下的叙述的前提均为已消除了变压器各侧幅值和相位的差异。

稳态比例差动保护用来区分感受到的差流是由于内部故障还是不平衡输出(特别是外部故障时)引起。装置采用初始带制动的变斜率比率制动特性，稳态比率差动元件由低值比率差动(灵敏)和高值比率差动(不灵敏)两个元件构成。为了保证区内故障的快速切除，只有低值比率差动元件(灵敏)设有TA饱和判据，高值比率差动元件(不灵敏)不设TA饱和判据。

对于换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡，可用三种方法来解决：一是通过整定值躲开；二是利用浮动门槛自适应调整：三是利用分接头位置来调整。方法一、二简单实用，三实现起来复杂。

2.2.2工频变化量比率差动保护装置中依次按相判别，当满足一定条件时，工频变化量比率差动动作。工频变化量比率差动保护经过涌流判别元件、过激磁闭锁元件闭锁后出口。

由于工频变化量比率差动的制动系数可取较高的数值，其本身的特性抗区外故障时TA的暂态和稳态饱和能力较强。工频变化量比率差动元件提高了装置在变压器正常运行时内部发生轻微匝间故障的灵敏度。且工频变化量比率差动保护不会受换流变压器分接头调整造成的差动电流不平衡的影响。

2.2.3后备保护后备保护包括过流、零序过流、过电压、零序过压、饱和保护。

3小结

浅析变压器继电保护 第7篇

1 变压器的常见故障

1.1 声音异常

变压器在正常运行的时候会发出连续均匀的声音, 如果在运行过程中出现了声音不均匀或者是有其他的特殊声音, 这样极有可能出现了变压器运行的问题。根据声音的不同可以找到故障出现的位置, 这样可以及时进行处理。存在的故障主要表现在以下几个方面。在电网的电压出现过高的情况时, 变电器的声音就会比正常的声音更加的尖锐, 在这种情况下, 工作人员可以使用电压表对电压情况进行测定, 这样在准确性上能够更好有保障。在变压器出现负载过大的时候变压器内出现哇哇或者咯咯的声音, 而且声音在发出的时候是有一定的间隔的。这种情况下监视测量仪表的指针会出现很大的摆动, 而且声音也是非常大的。在对变压器进行检查的时候发现电流和电压都没有出现明显的变化, 这样就有对出现的问题进行其他方面的分析, 可能是变压器内部的螺丝出现松动的情况导致钢片的振动幅度出现了较大的情况。变压器在使用过程中也是会出现变压器局部放电的情况, 在出现这种情况的时候, 变压器会发出吱吱的声音, 这种声音可能是变压器的熔断器出现了故障导致的。变压器出现局部放电的情况会出现离故障位置越近的时候声音越大, 这样在进行故障查找的时候能够更加的快速。

1.2 油温异常

变压器在正常运行的情况下, 如果出现油温比平时高出十摄氏度的时候或者是变压器的负载情况没有发生变化但是油温在不断上升, 在这种情况下冷却装置也是在正常运行的, 这样就说明变压器的内部出现了异常情况。内部故障可能引起温度的异常。变压器在发生内部故障的时候可能是绕组匝间出现短路的情况, 或者是内部的引线接头出现了发热的情况, 或者是铁芯接地出现过热的情况, 或者是油箱回路出现发热的情况, 这些都是会导致变压器出现稳定异常的, 在发生这些情况的时候, 可能会出现瓦斯保护或者是差动保护动作。在故障严重的时候, 要将变压器停止使用来进行检查, 这种时候使用变压器进行工作是非常容易导致变压器出现更加严重的问题。变压器中的冷却器在运行的时候出现异常情况也是会导致变压器温度出现异常情况的, 很多的时候, 冷却器运行不正常或者是发生故障, 都会导致变压器的冷却效果出现问题, 同时也会对散热器产生一定的影响, 冷却器不能正常进行工作就会导致变压器运行中产生的热量无法扩散, 这样就会导致变压器内部出现温度过高的情况, 在这种情况下, 要对冷却器系统进行维护和冲洗, 这样能够提高冷却的效果。

1.3 气味、颜色异常

变压器在运行过程中可能会出现气味异常的情况, 这种情况说明变压器的内部一定出现了故障, 很有可能是防爆管防爆膜出现了破裂的情况, 这样就会导致水和潮气进入到变压器内, 使得变压器的绝缘强度出现降低的情况。变压器在运行过程中可能会出现闪络的情况, 主要的原因是设备在使用过程中出现了老化的情况。变压器在使用中也是会出现其他的问题的, 有时也会出现油泵烧毁的情况, 这种情况下就会导致变压器出现烧焦的气味。

2 变压器的继电保护基本原则

2.1 可靠性

可靠性指在该保护装置规定的保护范围内, 发生了它应该动作的故障时, 它不应该拒绝动作而在任何其他该保护不应该动作的情况下, 则不应该误动作, 可靠性主要指保护装置本身的质量和运行维护水平而言, 可以用拒动率和误动率来衡量当两者愈小则保护的可靠性愈高。为保证可靠性应采用由可靠的硬件和软件构成的装置, 并应具有必要的自动监测, 闭锁报警等措施。

2.2 灵敏性

灵敏性是指保护装置对其保护区内发生故障或不正常运行状态的反应能力用灵敏系数来衡量。

2.3 选择性

选择性是指当供电系统发生故障时, 首先由故障设备或线路本身保护且出故障, 当故障设备或线路的保护或断路器拒动时应由相邻设备或线路的保护将故障切除。

2.4 速动性

速动性是指继电保护装置应能尽快地切除故障, 以减少设备及用户在大电流低电压运行的时间, 降低设备的损坏程度, 提高系统并列运行的稳定性, 缩小故障波及范围, 提高自动重合闸和备用电源或备用设备自动投入的效果等。一般从装置速动保护充分发挥零序瞬时段保护及相间速断保护的作用, 减少继电器固有动作时间和断路器跳闸时间等方面入手来提高速动性。

2.5 经济性

经济性是指在经济上以最少的投资达到最高程度的保护原则。

3 变压器的保护

3.1 瓦斯保护

容量为800KVA及以上的油浸式变压器, 均应装设瓦斯保护。当油箱内部故障产生轻微瓦斯或油面下降时, 保护装置应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时, 瓦斯保护应动作于断开变压器各电源测断路器。对于高压侧未装设断路器的线路一变压器组, 未采取使瓦斯保护能切除变压器内部故障的技术措施时, 瓦斯保护可仅动作于信号。对于容量为400KVA以上的车间内油浸式变压器, 也应装设瓦斯保护。

3.2 相间短路的后备保护

过电流保护宜用于降压变压器, 复合电压起动的过电流保护宜用升压变压器, 系统联络变压器和采用过电流保护不满足灵敏度要求的降压变压器, 63MVA及以上的升压变压器, 采用负序电流保护及单相式低电压起动的过电流保护对于大型升压变压器或系统联络变压器, 为满足灵敏度要求, 可采用阻抗保护。其作用是用来防御外部相间短路引起的过电流, 并作为瓦斯保护和纵差动保护 (或电流速断保护) 的后备, 保护延时动作于跳开断路器。

3.3 过负荷保护

过负荷保护主要应用于:对于0.4MVA及以上的变压器, 当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时, 应装设过负荷保护。其作用为对于自耦变压器或多绕组变压器, 保护装置应能反应公共绕组及各侧的过负荷情况。过负荷保护经延时动作于信号。

4 结束语

在变压器中设置继电保护装置是为了更好的保证变压器的运行稳定性, 也是为了保证电力系统运行的稳定性。在变压器中的继电保护装置在反应速度和灵敏性方面一定要非常的迅速, 这样才能更加及时的在故障发生的时候做出反映, 这样更能调高系统的可靠性和安全性。

参考文献

[1]杨智勇.变压器继电保护在中小水电站中的应用浅谈[J].北京电力高等专科学校学报 (自然科学版) , 2010年11期.

变压器保护 第8篇

1 220kV变压器保护原理综述

变压器是电力系统最重要的电气元件之一, 一旦损坏, 带来的经济损失以及社会影响将无法估量。确保变压器安全可靠运行的关键在于配置完善的保护装置以及采用合理的保护整定计标方法。

下面首先简单介绍220kV变压器保护原理。

(1) 变压器差动保护。差动保护是作为变压器本体以及变压器各侧差动TA间故障的主保护。变压器差动保护工作是循环电流原理, 即比较变压器各侧电流的相位和幅值的大小。由于变压器各侧额定电流幅值及相位均可能不同。鉴于目前湖南电网绝大多数220kV变压器均采用微机保护, 各侧差动保护电流互感器均为星形接线, 为保证差动保护正确工作, 根据各侧电流互感器变比及电流值, 利用微机保护装置内部算法对各侧电流相位和幅值进行补偿, 从而使正常运行和区外短路故障时, 流入差动回路的二次电流为零。

(2) 变压器后备保护。湖南电网220kV变压器各侧均配有复压 (方向) 过流保护。作为变压器、母线及出线相间故障的后备保护, 高、中压侧零序 (方向) 过流保护作为变压器、母线及相应出线接地故障的后备保护, 高、中压侧间隙保护作为变压器带接地故障运行方式下的后备保护。因220kV变压器低压侧无母线保护, 高、中压侧后备保护对低压侧故障通常无灵敏度, 从而采用限时速断保护作为变压器低压侧故障的主保护。

此外, 为了确保变压器及相关电气安全稳定运行, 变压器高压侧还配置了断路器失灵保护、三相不一致保护;220KV母线保护还配置母差失灵联跳变压器保护。

2 220kV变压器保护方式及其整定

2.1 主保护

湖南电网220kV变压器要求2套保护装置比率差动采用不同励磁涌流识别方式, 其中一套为二次谐波制动原理, 另一套为波形对称原理, 要求TA断线不闭锁差动保护。其中差动保护最小动作电流应大于变压器额定负载时的不平衡电流, 取值范围为 (0.2～0.5) *Ie, 并确保最小运行方式下变压器低压侧母线2相金属性短路时灵敏度不小于2.0;差动速断电流定值按躲过变压器初始励磁涌流或外部短路最大不平衡电流整定, 并确保在正常运行方式下保护安装处2相金属性短路故障时灵敏度不小于1.2, 整定值视变压器容量及系统阻抗而定。另外装置中无需整定的零序分量、负序分量或变化量差动保护可投入。

2.2 220kV侧后备保护

(1) 220kV复压闭锁 (方向) 过流保护。复压闭锁方向过流保护方向元件取高压侧, 动作方向指向变压器。为确保复压元件对各侧故障均有足够灵敏度, 复合电压闭锁元件取各侧电压“或”逻辑, 并确保复压元件的灵敏度不小于1.3, 过流定值按躲过高压侧额定电流整定, 复压方向过流设一段一时限, 并与中压侧复压方向过流二时限, 动作后跳各侧断路器。

复压闭锁过流保护设一段一时限, 复压元件、动作结果及整定值均同复压闭锁方向过流保护, 时间与变压器各侧出线相间故障最长动作时限配合整定。

(2) 220kV侧零序保护。220kV侧零序方向过流保护的零序电流为装置自产, 零序过流保护的零序电流为中性点TA测量。零序方向过流及零序过流保护均不设零压闭锁, 220kV侧零序方向过流保护方向元件指向变压器。零序方向过流保护的整定值按与中压侧零序方向过流定值配合整定, 动作时限按与中压侧零序方向过流第二时限配合整定。220kV侧中性点零序过流与220kV侧零序方向过流相同一次值整定, 动作时限按与各侧所有出线接地故障后备保护最长动作时限配合整定。2套保护均只设一段一时限, 动作后均跳变压器各侧断路器。

(3) 220kV侧间隙保护。220kV侧间隙保护的零序过电压保护定值整定为180V, 0.5s跳各侧;间隙零序电流保护整定值为100A (一次值) , 0.5s跳各侧。

(4) 220kV侧三相不一致保护。220kV侧断路器三相不一致保护零序电流按躲过高压侧额定负荷时的最大不平衡电流整定, 不采用负序电流判据, 动作时限统一取0.2s, 动作后跳变压器高压侧断路器。

(5) 220kV侧断路器失灵保护。220kV变压器高压侧断路器失灵保护的零序及负序电流整定值均按可靠躲过变压器高压侧额定电流时的最大不平衡电流整定, 失灵相电流按可靠躲过变压器额定负荷电流整定, 确保低压侧故障有1.5的灵敏度, 并尽可能躲过变压器正常负荷电流, 且解除失灵复压闭锁以及启动失灵动作时限均取0s。

(6) 220kV母差失灵联跳保护。母差联跳保护相电流整定同失灵保护相电流定值, 动作时限取0.3s, 动作后跳变压器各侧断路器。

2.3 110kV侧后备保护

(1) 110kV侧复压闭锁 (方向) 过流保护。110kV侧复压闭锁 (方向) 过流保护方向元件指向中压侧母线, 闭锁元件取各侧电压“或”逻辑, 并确保复压元件的灵敏度不小于1.2。本保护设2时限, 第一时限跳母联或分段, 第二时限跳中压侧, 动作时间按与变压器110kV侧出线相间距离Ⅲ段保护最长动作时限配合, 第二时限按与第一时限配合整定。

110kV复压闭锁过流保护设一时限, 复压元件同复压方向过流保护, 动作后跳变压器各侧断路器, 时间与变压器各侧出线相间故障最长动作时限配合整定。

(2) 110kV侧零序保护。110kV侧零序 (方向) 过流保护的零序电流为装置自产, 110kV侧零序过流保护零序电流为110kV侧中性点TA测量。零序 (方向) 过流保护均不设零压闭锁, 110kV侧零序 (方向) 过流保护方向元件指向母线。零序 (方向) 过流保护共设一段2时限, 整定值按与110kV侧出线零序电流最末段定值配合整定, 第一时限按与110kV出线零序电流最末段最长动作时限配合整定, 动作后跳母联或分段, 第二时限与第一时限配合整定, 动作后跳中压侧;110kV侧中性点零序过流保护设一段1时限, 定值与110kV侧零序方向过流相同一次值整定, 动作后跳变压器各侧断路器。

(3) 110kV侧间隙保护。110kV侧间隙保护的零序过压整定值取180V, 间隙过流整定值取100A (一次值) 。当零序过压及间隙过流保护单独工作时, 零序过压动作时限取0.5s, 间隙过流动作时限取4s;当零序过压及间隙过流保护关联工作时, 零序过压及间隙过流动作时限均统一取4s。

2.4 主变低压侧后备保护

(1) 限时速断保护。低压侧限时速断保护设一段3时限, 定值按与主变低压侧各出线速断保护配合整定, 第一时限按与主变低压侧各出线速断保护动作时限配合整定, 固定取0.6s, 动作后跳低分段;第二时限与第一时限配合整定取0.9s, 动作后跳低压侧, 第三时限按与第二时限配合整定取1.2s, 动作后跳主变各侧断路器, 其中限时速断电流定值按最小运行方式下变压器单台运行, 低压侧母线2相金属性短路故障有1.5的灵敏度整定。

(2) 主变低压侧复压闭锁过流保护。复压闭锁过流保护设一段3时限, 定值按可靠躲过主变低压侧额定电流整定, 力争最小运行方式下变压器低压侧各出线末端2相金属性短路故障有1.2的灵敏度。第一时限按与主变低压侧所有出线后备保护最长动作时限配合整定, 动作后跳低分段, 第二时限与第一时限配合整定, 动作后跳低压侧断路器, 第三时限与第二时限配合整定, 动作后跳各侧断路器。复压取低压侧, 并确保复压元件的灵敏度不小于1.5。

3 新旧整定原则区别

新旧整定计算原则的主要区别如下:

(1) 220kV侧零序方向过流保护动作方向及经零压闭锁方式的不同, 旧原则动作方向指向220kV母线且经过零压闭锁, 新原则动作方向指向主变且不经零压闭锁, 原则修改后缩短了保护配合动作时限, 对系统安全稳定运行有利, 但增大了TA断线零序保护误动的可能性。

(2) 旧原则的高、中压侧零序过流保护还有跳高、中压侧母联功能, 而新原则只设跳三侧功能, 原则修改后虽然缩短了保护配合动作时限, 对系统安全稳定有利, 但可能会降低供电可靠性。

(3) 旧原则TA断线闭锁差动, 新原则要求TA断线不闭锁差动保护, 原则修改后虽然提高了差动保护装置运行的安全性, 但可能会降低供电可靠性。

(4) 旧原则低压侧复压过流保护复压元件取3侧“或”逻辑, 新原则只取本侧, 原则修改后提高了保护动作的可靠性。

(5) 旧原则低压侧限时速断保护没有设置第三时限跳各侧功能, 新原则设有跳3侧功能, 原则修改后提高了保护动作的可靠性。

4 整定原则需完善的问题

(1) 当变压器中压侧故障电流大于6倍额定电流时, 需增设中压侧限时速断2时限保护, 整定值确保小方式下110kV母线2相金属性短路故障有1.5的灵敏度, 第一时限与110kV侧出线相间距离II段保护动作时限配合整定, 动作后跳中压侧母联或分段, 第二时限与第一时限配合整定, 动作后跳中压侧, 且第二时限不得超过2.0s。

(2) 此整定原则仅适用于220kV变电站110kV辐射电网结线方式, 针对110kV环网或双回线并列运行方式需做相应修改。

5 结束语

变压器零序接地保护介绍 第9篇

变压器的不正常运行状态是指变压器本体没有发生故障, 但外部环境变化后引起了变压器的非正常工作状态。这种非正常运行状态如果不及时处理或告警, 预示着将会引发变压器的内部故障, 其中零序接地保护就是预测这类故障的一种保护。

2 零序保护的动作原理

对于中性点直接接地系统中的变压器, 正常运行时, 系统无零序电流和零序电压, 零序保护不动作, 当系统发生接地故障时, 中性点将出现零序电流, 母线将出现零序电压, 变压器零序保护就是利用这些电气量的变化而动作的。因此, 对于中性点直接接地的变压器, 应装设零序电流保护, 作为变压器和相邻元件接地短路故障的近后备保护和外部接地故障的远后备保护。保护一般设两个时限, 较短时限跳母联或分段断路器, 较长时限跳本侧断路器。

3 全绝缘与分级绝缘变压器零序保护的区别

对于多台变压器并列运行时, 中性点直接接地电网发生接地短路时, 零序电流的大小和分布与变压器中性点接地数目和位置有关, 因此, 当变电所有两台及以上变压器并运时, 仅将部分变压器中性点接地, 另一部分变压器中性点不接地。

全绝缘变压器在系统发生单相接地故障的同时又变为中性点不接地时, 绝缘不受破坏, 但产生的零序过电压会危及其他电力设备的绝缘, 故需装设零序电压保护将变压器切除, 所以零序电压保护将作为中性点不接地运行时的接地保护, 而零序电流保护将作为变压器中性点接地运行时的接地保护。

分级绝缘变压器又称为半绝缘变压器, 装设间隙保护作为接地短路故障的后备保护, 该种变压器中性点线圈的对地绝缘比其他部位弱, 中性点绝缘水平低, 在单相接地故障时, 绝缘容易被击穿。此类变压器要求装设零序电压保护, 发生故障时, 首先将不接地的变压器切除, 再断开中性点接地变压器。其动作时间一般取0.3～0.5 s, 二次动作电压按躲过正常运行时最大不平衡电压整定, 取5 V。

4 变压器中性点间隙保护

为了避免系统发生接地故障时, 中性点不接地的变压器由于某种原因中性点电压升高造成中性点绝缘损坏, 可以在中性点装设放电间隙, 放电间隙另一端接地。当中性点电压升高到一定值时, 放电间隙击穿接地, 当中性点电压升高到一定值时, 放电间隙击穿接地, 保护了变压器中性点的绝缘安全。当放电间隙击穿接地后, 放电间隙处将流过一个电流, 这个电流相当于中性点接地的线上流过, 利用该电流构成了间隙零序电流保护。继电保护及安全自动装置规程要求:变压器中性点接地运行时, 应投入其零序过流保护并可靠退出其间隙零序过流保护;中性点不接地运行时, 应投入其间隙零序过流保护及零序过电压保护。根据实际情况, 当间隙过流保护与零序过电流保护使用同一电流互感器时, 两者不能同时投入, 如果各用各的电流互感器, 就可以通过中性点刀闸的位置来控制这两保护的投退, 当中性点接地刀闸断开时, 相当于变压器中性点不接地运行, 此时放电间隙保护投入工作。根据经验, 间隙零序电流保护的动作电流, 一般整定为100 A, 零序电压的动作电压, 应低于变压器的中性点工频耐压水平, 一般取180 V。另外, 为提高间隙保护的性能, 间隙电流互感器变比应较小。

5 变压器零序保护与重合闸方式的配合

1) 采用单相重合闸方式, 并实现后备保护延时段动作后三相跳闸不重合, 则零序电流保护与单相重合闸按以下原则整定: (1) 能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I段, 经重合闸N端子跳闸, 非全相运行中不退出工作;而躲不开非全相运行最大零序电流的保护I段, 应接重合闸M端子跳闸, 在重合闸启动后退出工作。 (2) 零序电流保护II段的整定值应躲过非全相运行最大的零序电流, 在单相重合闸过程中不动作, 经重合闸R端子跳闸。 (3) 零序电流保护III、IV段均经重合闸R端子跳闸, 三相跳闸不重合。

2) 采用单相重合闸方式, 且后备保护延时段启动单相重合闸, 则按如下原则进行配合整定: (1) 能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I段, 经重合闸N端子跳闸, 非全相运行中不退出工作;而不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护I段, 经重合闸M端子跳闸, 重合闸启动后退出工作。 (2) 能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护II段, 经重合闸N端子跳闸, 非全相运行中不退出工作;不能躲过非全相运行最大零序电流保护II段, 经重合闸M或者P端子跳闸, 也可以将零序电流保护II段动作时间延长1.5 s及以上, 或躲过非全相运行周期, 经重合闸N端子跳闸。 (3) 不能躲过非全相运行最大零序电流的零序电流保护III段, 经重合闸M或者P端子跳闸, 也可以依靠较长动作时间躲过非全相运行周期, 经重合闸N或R端子跳闸。 (4) 零序电流保护IV段经重合闸R端子跳闸。

3) 三相重合闸后加速和单相重合闸的分相后加速, 应加速对线路末端故障有足够的灵敏度的保护段。如果躲不开在一侧断路器时三相不同步产生的零序电流, 则两侧的后加速保护在整个重合闸周期中均带0.1 s的延时。

6 零序保护的优点

变压器保护 第10篇

变压器和输电线路是电力系统中的重要组成部分,所以对于变压器和输电线路的保护研究是当前电力系统保护的一大课题。继电保护数字仿真的研究通常有三种研究方向[5]。

a)保护装置加入一定的模拟电子信号,测定保护装置的动作行为。最常用的方法是利用电力系统电磁暂态程序EMTP(Electromagnetic Transient Program),制造出为实际继电器设计的试验信号。这种研究方向只能对现有继电保护装置进行测试,在保护装置的开发初始阶段,无法帮助设计人员了解装置原理是否合理,电路结构是否合理,参数选择是否恰当,不能及早发现问题,同时测试装置比较复杂,在样机上发现问题后要造成一定的经济损失。

b)保护装置内部动作行为的仿真分析。有文献报道,通过建立状态方程对保护装置的一部分进行了极为详细的描述,利用数字仿真求解。其仿真结果较为精确,但这种方法过于具体,工作量大,难以完成复杂的整套保护装置的仿真。

c)电力系统仿真与继电保护装置仿真相结合,分析保护装置的保护行为,这种仿真利用电力系统仿真来实现继电保护装置的仿真。在电力系统仿真中,通过对其进行故障设置,由系统得出故障电压和故障电流,从而为继电保护装置提供理想的输入信号,进而分析继电保护装置的保护行为。目前大家公认并广泛接受的电磁暂态程序EMTP,具有精确模拟电力系统暂态行为的能力,能够为继电保护装置输入较好的信号。但是,由于继电保护装置模型是由其它的高级语言开发的独立模型,保护动作后的跳闸信号不能反馈到EMTP中去控制其断路器模型,因此存在着一定的缺陷。

差动保护原理问世已有近百年历史,在继电保护的发展过程中有着独特的地位,至今广泛应用于电气主设备和部分线路保护中,差动保护是基于基尔霍夫电流定律的,是变压器的电气主保护。线路保护的任务就是在故障时响应线路上电气量的变化而迅速动作切除故障线路,距离保护的研究一直是线路保护研究中的重点。

1比率差动保护和相间距离保护的原理介绍

1.1比率差动保护

在变压器差动保护中,比率差动保护应用最为广泛,适用于变压器的各种故障,并且保证区外故障的可靠闭锁。差动元件的动作特性较多采用具有二段折线型的动作特性曲线,比率差动的制动特性见图1。

图1中Iop为差动电流,Ires为制动电流,Iopmin为差动启动门槛值,Isds为速断整定值,Iresmin为制动整定值,K为比率制动系数。其动作判据如下:

拐点前(含拐点):Iop≥Iopmin、IresIresmin (1)

拐点后:Iop>Iopmin+K(Ires-Iresmin);

Ires>Iresmin。 (2)

式(1)和式(2)中:Iop为差动电流的幅值;Ires为制动电流幅值;Iopmin为差动保护最小动作电流;Iresmin为制动保护最小制动电流。

考虑该差动保护需进行相位补偿,在程序中对星型侧电流进行了“转角”:

以A相为例:${{\rm I}}^{\prime }{}_A=({\rm I}{}_A-{\rm I}{}_B)/\sqrt{3}(3)$

其差动电流及制动电流为:

式(3)和式(4)中:I′A为星型侧A相进行相位补偿后电流;Ia、Ic为A、C相三角型侧电流相量;IA为A相星型侧电流相量。

1.2相间距离保护

距离保护是利用测量阻抗区分是正常状态还是故障状态,从而实现距离保护跳闸。距离保护主要由阻抗元件组成。利用S函数将三个单相式阻抗元件集成在一个Simulink模块中。仿真采用简单的方向阻抗继电器的动作方程:设保护安装处的测量阻抗为Zm,整定阻抗为Zset,则保护安装处全阻抗继电器的动作特性的动作方程为:|Zm||Zset|。

相间故障的阻抗测量元件一般用0°接线方式。0°接线方式的阻抗测量元件能在相间发生故障时正确测量故障点至保护安装处之间的线路距离。相间短路阻抗元件的0°接线方式的具体含义如表1所示。

当线路发生相间短路和两相接地短路时,设保护安装处的三个阻抗元件的测量阻抗分别为:

1号:${\rm Z}{}_{m1}=\frac{\dot{U}{}_A-\dot{U}{}_B}{\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_A{\rm Z}{}_{1}l{}_k+\dot{U}{}_{dA}-\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_{1}l{}_k-\dot{U}{}_{dB}}{\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B}={\rm Z}{}_{1}l{}_k+\frac{\dot{U}{}_{dA}-\dot{U}{}_{dB}}{\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B}(5)$

2号:${\rm Z}{}_{m2}={\rm Z}{}_{1}l{}_k+\frac{\dot{U}{}_{dB}-\dot{U}{}_{dC}}{\dot{{\rm I}}{}_B-\dot{{\rm I}}{}_C}(6)$

3号:${\rm Z}{}_{m3}={\rm Z}{}_{1}l{}_k+\frac{\dot{U}{}_{dC}-\dot{U}{}_{dA}}{\dot{{\rm I}}{}_C-\dot{{\rm I}}{}_A}(7)$

式(5)、式(6)、式(7)中:Zk故障点至保护安装处的短路阻抗,Zk=Z1lk;Z1每公里线路的正序阻抗;lk保护安装处至故障点的距离;$\dot{U}$dA、$\dot{U}$dB、$\dot{U}$dCA、B、C三相在故障点的对地电压;$\dot{{\rm I}}$A、$\dot{{\rm I}}$B、$\dot{{\rm I}}$C三相故障电流。

当保护正方向发生金属性三相短路时,保护安装处三相电量对称,且三相对地电压$\dot{U}$dA、$\dot{U}$dB、$\dot{U}$dC均为0,故

$\{\begin{array}{l}\dot{U}{}_A=\dot{{\rm I}}{}_A{\rm Z}{}_k\\ \dot{U}{}_B=\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k\\ \dot{U}{}_C=\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k\end{array}(8)$

这个接入三个阻抗元件的电压和电流分别为:

1号:$\dot{U}{}_{m1}=\dot{{\rm I}}{}_A{\rm Z}{}_k-\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k‚\dot{{\rm I}}{}_{m1}=\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B(9)$

2号:$\dot{U}{}_{m2}=\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k-\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k‚\dot{{\rm I}}{}_{m2}=\dot{{\rm I}}{}_B-\dot{{\rm I}}{}_C(10)$

3号:$\dot{U}{}_{m3}=\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k-\dot{{\rm I}}{}_A{\rm Z}{}_k‚\dot{{\rm I}}{}_{m1}=\dot{{\rm I}}{}_C-\dot{{\rm I}}{}_A(11)$

因此时保护安装处三相母线电压和三相线路电流仍对称,故三个阻抗元件所处的条件均相同,只需讨论其中任一元件即可。以阻抗元件1号为例,其测量阻抗为:

${\rm Z}{}_{m1}=\frac{\dot{U}{}_{m1}}{\dot{{\rm I}}{}_{m1}}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_A{\rm Z}{}_k-\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k}{\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B}={\rm Z}{}_k={\rm Z}{}_{1}l{}_k(12)$

可见,Zm1正确反应了保护安装处至短路点间的距离lk。

当保护正方向发生金属性两相短路,如BC两相短路时,A、B、C三相短路时,A、B、C三相短路电流为:$\dot{{\rm I}}{}_B=-\dot{{\rm I}}{}_C‚\dot{{\rm I}}{}_A=0(13)$

保护安装处的三相电压为:

$\dot{U}{}_A=\dot{E}{}_A‚\dot{U}{}_B=\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k+\dot{U}{}_{dB}‚\dot{U}{}_C=\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k+\dot{U}{}_{dC}(14)$

且B、C两相在故障点对地电压相等,即$\dot{U}{}_{dB}=\dot{U}{}_{dC}$,这时,三个阻抗元件的测量阻抗为:

1号:${\rm Z}{}_{m1}=\frac{\dot{U}{}_A-\dot{U}{}_B}{\dot{{\rm I}}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B}=\frac{\dot{E}{}_A-\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k-\dot{U}{}_{dB}}{-\dot{{\rm I}}{}_B}={\rm Z}{}_k+\frac{\dot{E}{}_A-\dot{U}{}_{dB}}{-\dot{{\rm I}}{}_B}(15)$

2号:${\rm Z}{}_{m2}=\frac{\dot{U}{}_B-\dot{U}{}_C}{\dot{{\rm I}}{}_B-\dot{{\rm I}}{}_C}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_B{\rm Z}{}_k-\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k}{\dot{{\rm I}}{}_B-\dot{{\rm I}}{}_C}={\rm Z}{}_k=l{}_k{\rm Z}{}_1(16)$

3号:${\rm Z}{}_{m3}=\frac{\dot{U}{}_C-\dot{U}{}_A}{\dot{{\rm I}}{}_C-\dot{{\rm I}}{}_A}=\frac{\dot{{\rm I}}{}_C{\rm Z}{}_k+\dot{U}{}_{dC}-\dot{E}{}_A}{\dot{{\rm I}}{}_C}={\rm Z}{}_k+\frac{\dot{U}{}_{dC}-\dot{E}{}_A}{\dot{{\rm I}}{}_C}(17)$

因此,B、C两相短路时,2号阻抗元件可正确反映短路点至保护安装处的距离lk。同理,AB和CA两相短路时,则各自由阻抗元件1和3正确反映短路点至保护安装处的距离lk,而其余各种相间短路和两相短路接地时各阻抗元件的测量阻抗值均可计算。

2基于Matlab的数字式变压器和输电线路的仿真模型

使用Matlab中的Simulink及SimPowerSystems模块库,构建一个简单的具有单电源的双绕组变压器仿真模型(如图2)。通过该系统模型可方便的进行变压器双侧区外故障的模拟,可以根据需要灵活设置故障点及故障类型。

使用Matlab中的Simulink及SimPowerSystems模块库,构建一单回线输电线路仿真模型(如图3)。通过该系统模型可方便的进行输电线路故障的模拟(包括距离保护范围内和范围外的相间短路、相间接地短路、单相接地短路和三相短路),可以根据需要灵活设置故障点及故障类型。

Simulink中的S函数(S-Function)是一种强大的对模块库进行扩展的工具。S函数(S-Function)是一个动态系统的计算机描述,提供了扩展Simulink模块库的有力工具,它采用一种特种的调用语法,使函数和Simulink解法器进行交互。

本仿真模型中选择用M文件编写S函数,用于定制变压器差动保护和输电线路距离保护专用的Simulink模块。正确使用S函数的关键是初始化模块特性包括输入输出信号的宽度,离散连续状态的初始条件和采样时间。为了让Simulink识别出一个M文件S函数,用户必须在S-函数里提供有关S函数的说明信息,包括采样时间、连续或者离散状态个数等初始条件,这一部分主要是在mdlInitializeSizes函数里完成的。本文给出了比率制动M程序流程图(如图4)和距离保护M程序流程图(如图5)。

3变压器差动保护动作行为仿真

采用图2的仿真模型进行仿真,对变压器低压侧出线处进行BC两相短路、BC两相接地短路、三相短路故障的仿真。统一设置故障时间开始时间为0.02 s,仿真长度为0.06 s。观察图6可以看到在故障发生后的0.018 s内保护都能正确动作。可见基于S函数的差动保护模块可以正确仿真各种故障时的保护动作行为。

4线路距离保护动作仿真

采用图3的仿真模型,对输电线路进行BC两相短路、BC两相接地短路、三相短路等故障的仿真。从图7的仿真波形图可以看到在120 km处发生各种短路故障时,保护均能在20 ms内动作跳闸。从图8可以看到当线路185 km处即整定范围外,发生故障时距离保护不动作(整定为线路全长的85%,线路全长为200 km)。通过仿真,我们可以看到用S函数编写的距离保护子系统模块可以在输电线路发生各种故障的情况下正确动作。

5结束语

电力系统继电保护包括输电线路保护必须满足选择性、快速性、灵敏性和可靠性,在此基础上,尽可能满足经济性、简便性和通用性。

本文介绍了继电保护数字仿真的研究现状和变压器比率差动保护与线路相间距离保护的原理,给出变压器比率制动M程序流程图和线路距离保护M程序流程图,并且基于Matlab建立了变压器差动保护的仿真模型和简单线路距离保护仿真模型,用M文件编写S函数,实现了借助于Matlab的数字式差动保护和线路距离保护的仿真与研究。在仿真模型中,差动保护和距离保护可以对于变压器保护和线路保护区间内的不同类型的故障,正确动作跳闸,并能配合断路器实现有选择性的动作。其仿真结果表明,仿真模型操作快速简便,用S函数编写的差动保护和距离保护仿真程序正确,这为继电保护仿真和验证继电保护算法提供了一种简便而有效的方法。

摘要：对于变压器和输电线路的保护研究是当前电力系统保护研究的重要组成部分。用Matlab中的Simulink及SimPower-Systems工具箱建立变压器仿真模型和输电线路仿真模型,仿真模型中选择用M文件编写S函数,用于定制变压器差动保护和输电线路距离保护的Simulink模块。实现了借助于Matlab的数字式差动保护和线路距离保护的仿真与研究,对仿真的动作行为进行了验证。

关键词：仿真,Matlab,距离保护,差动保护,S函数

参考文献

[1]贺家李,宋从矩.电力系统继电保护原理.北京:中国电力出版社,2004

[2]罗承廉.继电保护及自动化新原理、新技术研究及应用.武汉:华中科技大学出版社,2007

[3]陆桂华,王宝华.基于Matlab的距离保护仿真.实验室研究与探索,2010;29(9):53—57

[4]韩笑,戈祥麟,汪经华.基于S函数的数字式变压器差动保护仿真.继电器,2007;35(9):1—4

[5] Wang Bin,Dong Xinzhou,Bo Zhiqian,et al.RTDS environment de-velopment of ultra-high-voltage power system and relay protectiontest.Power Engineering Society General Meeting,2007.IEEE,June2007:1—7

变压器保护 第11篇

关键词：母线差动保护；变压器启失灵保护；整定计算方法

中图分类号：TM773 文献标识码：A 文章编号：1006-8937（2013）15-0109-02

随着我国电力事业的不断发展，我国各电力企业对电力系统也有了更高层次的要求，对电力系统有了一定的防护意识，母线差动保护及变压器失灵保护在电力系统中的广泛应用就是其重要体现，这两种保护在电力系统运行中起到了不可或缺的作用，对其进行准确整定，能够使电力系统处于一种安全可靠的运行状态。

1 母线差动保护工作原理

母线差动保护对电力系统进行判断及相关动作的工作原理依据是基尔霍夫电流定律，该定律主要阐述的含义是把母线看成一个节点，无论在哪个时间段，电力系统运行过程中流入母线中即该节点中的电流之和与从该节点流出的电流相等。加入母线差动保护中引导电流的互感器变比是相同的，那么母线差动保护在第二次动作中其两侧同极性端依然会连接在一起，在该接线正常工作运行状态下，或者知识母线外部出现故障，那么该接线流入电力系统继电器中的总电流为零，若是母线差动保护本身发生故障，那么其流过继电器的总电流为零将不成立。在电力系统运行中，要了解母线差动保护的动作状态，可以通过比较电流相位和电流是否平衡两种方式来判断母线差动保护的运行状况及动作，在此过程中一旦发现母线差动保护出现故障，相关工作人员应及时启动该保护的动作元件。

2 母线差动保护在电力系统中的作用

母线差动保护在电力系统运行中进行动作，主要与系统内部的主变压器、线路及母联等开关设置进行配合工作，但相对于其他设备而言，其功能性较强在电力系统中发挥着不可估量的作用，直接关系着电力系统是否能够正常及安全运行。电力系统整体运行的安全性与可靠性在一定程度上有赖于母线差动保护的动作运行状态，因此确保母线差动保护运行安全十分关键，在使用中一定要按照使用说明等相关规范，对其运行动作进行合理化控制。母线差值保护运行安全与电力系统整体安全运行有着互为连带的关系，两者在运行中相互影响相互制约，保证母线差动保护稳定运行是提高电力系统安全运行的重要举措，对电力系统整体运行性能具有一定的积极意义。

3 母线差动保护的整定计算

母线差动保护在电力系统中进行保护动作时，在此期间若出现故障，首先要计算出国电母线差动保护的最小电流，计算方式按照其灵敏度Km≥4整定，从而得出其故障时的电流大小。母线差动保护中的电流互感器在运行过程中存在一定的误差，并且如果是母线差动保护外部装置发生短路故障，那么该保护装置很有可能会出现一些不平衡电流，面对这一状况，要保证母线差动保护运行稳定性，母线差动保护的启动电流应在母线外部发生故障时及时避开最大程度上的不平衡电流，避免由于母线外部故障CT短线而导致母线差动保护出现误动。

母线差动保护进行动作时，要确保该保护运行动作的可靠性，可以以电流判断为主要依据，以低电压闭锁元件为辅，在两者相互配合的情况下提高母线差动保护整体安全性与可靠性。母线差动保护中复合电压闭锁元件主要是由母线三倍零序电压、母线线电压及母线负序电压等设备组成的，该元件的动作依据表达式为：

Uab Uset （1）

3U0 U0set （2）

U2 U2set （3）

若元件进行动作时，无论该元件满足三者哪一种判据，电力系统中该段母线差动保护内部电压闭锁元件动作时应开放差动保护，充分发挥母线差动保护的功能性，Uset该段母线若出现对称性短路，其灵敏度一般情况下较高，其整定值Km≥1.5，该范围内的灵敏度能够确保母线差动保护在最低电压运行下不实施动作，等其内部故障经过整修切除后再安全返回，就一般情况而言，U1=70 V/线；若是UOset该段母线出现不对称短路但却有足够的灵敏度进行整定计算时，其灵敏度可达到Km≥4，在这种情况下，它能够避免母线差动保护正常运行中所产生的最大不平衡电压中的零序分量，该情况下3UO=6 V；U2set该段母线差动保护动作中出现不对称性短路故障，并具体足够的灵敏度进行整定，其灵敏度与UOset相同，取值为Km≥4，两者不同的是，U2set能够避免母线差动保护运行中的最大不平衡电压中的负序分量，其取值为U2=4 V/相。

4 电力系统中变压器启失灵的整定计算方法

母线差动保护中断路器启失灵保护的主要作用是当母线差动保护与电力系统中某一元件进行连接时出现故障，该故障表现为该元件保护动作时拒绝与连接该元件的母线保护断路器共同动作，若硬将母线保护中的断路器与该元件连接在一起，其作为近后背的保护装置会向分段断路器、母联及连接在统一母线上的断路器同时发出跳闸信号，从而影响整个电力系统的正常运行，面对这一动作运行故障，相关工作人员应及时诊断并切除故障线路，以免该故障蔓延整个系统，从而加大电力系统的损坏率。

要充分发挥变压器保护的功能性，那么电力系统中母线差动保护进行工作时，若其内部的断路器出现失灵状况，应及时启动断路器失灵保护，以此来降低该故障对变压器进一步实施短路冲冲击，减小该故障对整个电力系统造成的影响。对于220 kV变压器侧相电流的元件判别，应遵循以下原则进行整定，整定时要在异常方式、检修方式等多种运行方式中选择最小运行方式下进行整定计算，母线差动保护中若是一台变压器进行动作运行，那么在低压侧两相短路的情况下其灵敏度为Km≥1.3，在此过程中要尽量躲避变压器所产生的最大电流负荷，其运行中所计算出的安全系数不能小于1.1倍。而对于母线差动保护中变压器失灵保护单元，在整定计算中一般不需要对其负序及零序电流进行判别。

考虑到主变压器低压侧及高压侧开关出现失灵故障时，其高压侧母线的电压闭锁若出现灵敏度不够的情况下，在及时启动变压器失灵保护时，应选择变压器在不经过电压闭锁的状态下进行支路跳闸失灵保护动作。当然变压器启失灵保护在进行保护动作时，对其保护时间也有一定的要求，其失灵保护时间定值应大于母线保护中断路器故障动作时间与保护返回时间之和。

5 结 语

综上所述，母线差动保护的精确整定及保护动作对于整个电力系统运行而言具有重要意义，它在一定程度上决定了电力系统整体运行的安全性与可靠性。影响母线差动保护运行动作的主要因素是电压及电流，在母线保护动作过程中一定要保证电压及电流的稳定性，使母线差动保护更加可靠。当变压器出现故障时，应及时启动变压器失灵保护，并结合故障实际情况，对其进行局部切除，提高母线差动保护及电力系统的安全性能。

参考文献：

[1] 肖云.母线保护及变压器启失灵分析及其整定计算[J].科技资讯，2013，（32）：289-290.

[2] 饶戎.母线保护与断路器失灵保护整定计算[J].电工技术，2012，（8）：167-170.

变压器微机继电保护研究 第12篇

关键词：电网运行,变压器,继电保护

前言

随着计算机科学的发展,变压器保护多选用微机型继电保护设备,设备除能满足基本保护配置外,还应具有简单的录波功能,并且能满足实现综合自动化的要求,同时满足保护装置与监控设备直接接口的功能。但35 kV以下变压器微机保护系统,应选用性价比较高、原理先进、维护量小、可靠性高、有成熟运行经验的微机型继电保护设备。

2微机变压器继电保护功能:微机配电变压器保护适用于3～35kV电压等级小电流接地系统或小电阻接地系统中的厂用变、配电变、所用变或接地变的保护测控。它集保护、控制、测量、通信、录波功能于一体,实现厂用变(所用变、配电变、接地变)的保护、测控及断路器控制功能。(1)二段式定时限电流保护;(2)三段式定时限复合电压闭锁电流保护;(3)高压侧三段式零序过流保护;(4)低压侧三段式零序过流保护;(5)过负荷保护;(6)二段式定时限负序过流保护;(7)高压侧正序反时限过流保护;(8)低压侧零序反时限过流保护;(9)零序过压保护;(10)低电压保护;(11)非电量保护;(12)TV断线检测;(13)故障录波;(14)防误闭锁功能。

3保护原理

3.1二段式定时限电流保护

二段式定时限电流保护分段管理,各段保护通过特制压板控制其投退,各段保护电流及时间定值分别独立整定。当任一相电流大于定值时,经延时动作跳闸。

32三段式定时限复合电压闭锁电流保护

三段式定时限复合电压闭锁电流保护,各段保护分别通过软压板进行投退,并可通过控制字进行复合电压闭锁的投退。各段电流及时间定值分别独立整定。当任一相电流大于整定值,若复压元件投退控制字投入时,则检复合电压元件,同时复压元件动作,经整定延时跳开断路器。当TV断线时,由控制字选择TV断线是否自动退出复合电压闭锁元件,选择退出时,与其相关的电流保护功能被保留。

33高压侧正序反时限过流保护

高压侧A、B、C三相电流通过软件计算出正序电流,作为反时限保护的动作量。系统要集成4种特性的正序反时限保护,用户可根据需要选择任何一种特陛的正序反时限保护。

特性1方程:方程式中,I为正序电流;t为动作时间;Ip为电流基准值,取正序反时限保护基准值Ifdz;tp为时间常数,取正序反时限保护时间常数Tfdz。对于特性l,Ifdz可取变压器高压侧二次额定电流Ie,Tfdz整定范围为1～100s。特性2、3、4采用国际电工委员会标准(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1966)规定的3个标准特性方程,分别如下:

以上3个方程式中,I为正序电流;t为动作时间;Ip为电流基准值,取正序反时限保护基准值Ifdz;tp为时间常数,取正序反时限保护时间常数Tfdz。对于特性2、3、4,Ifdz可取1.05～L3Ie,Tfdz整定范围为0～1s。

3.4过负荷保护。过负荷保护功能,当保护压板投入时,任一相电流大于定值时,经延时动作于跳闸或告警,由控制字进行选择。

35高压侧三段式零序过流保护

三段式零序过流保护功能,用于高压侧接地时的保护,当高压侧零序电流大于定值,且零序电流保护软压板投入,经延时动作于跳闸。系统可以通过控制字选择跳闸或告警。

3.6低压侧三段式零序过流保护。低压侧三段式零序过流保护功能,用于低压侧接地时的保护,当低压侧零序电流大于定值,且零序电流保护软压板投入,经延时动作于跳闸。

3.7零序过压保护。在不接地或小电流接地系统中,当发生接地故障时,其接地故障点零序电流基本为容性电流,且幅值很小,用零序过流来检测接地故障很难保证其选择性,因此可投入零序过压保护作为不接地或小电流接地系统中厂用变高压侧接地时的保护。零序过压保护可通过控制字选择报警或跳闸。

3.8低电压保护。低电压保护,当三相线电压均低于整定值时,保护压板投入,断路器处于合位,经延时动作跳闸。低电压保护可选择TV断线时,是否闭锁保护动作。

3.9二段式定时限负序过流保护。二段式定时限负序过流保护,主要用于断相和不平衡保护,每段保护可通过软压板进行投退。

3.10低压侧零序反时限过流保护。零序反时限过流保护作为低压侧接地保护,可通过软压板进行投退。具有4种特性的零序反时限保护,用户可根据需要选择任何一种特性的零序反时限保护。特性1采用以下特性方程:

以上方程式中,Io为低压侧零序电流;t为动作时间;Ip为零序电流基准值,取零序反时限保护基准值Iofdz;tp为与熔断器配合的时间常数,取零序反时限保护时间常数Tofdz。Iofdz整定值避开变压器低压侧正常运行时的最大不平衡电流,通常取0.25倍低压侧二次额定电流,Tofdz整定范围为1～100 s。特性2、3、4采用了国际电工委员会标准(IEC255-4)和英国标准规范(BS142.1966)规定的3个标准特性方程,分别列举如下:

以上3个方程式中,Io为低压侧零序电流;t为动作时间;Ip为零序电流基准值,取零序反时限保护基准值Iofdz;tp为时间常数,取零序反时限保护时间常数Tofdz。Iofdz整定值要避开变压器低压侧正常运行时的最大不平衡电流,Tofdz整定范围为0～1s。

3.11控制回路异常告警

通过外接断路器跳、合闸线圈采集断路器的跳位与合位,当控制电源及断路器位置辅助触点正常时,必有且只有一个跳位或合位;否则,经3 s延时报控制回路异常告警信号,异常不闭锁保护。

3.12非电量保护

继电器微机保护系统应该具有重瓦斯、压力释放跳闸,轻瓦斯告警、油温过高告警或跳闸。一路可选择跳闸或告警的备用非电量保护。除轻瓦斯固定投入告警外,其余非电量保护可由软压板进行投退。非电量保护中,备用非电量保护的出口时间可以整定。当保护跳闸或告警以后如果非电量故障状态一直存在,则跳闸信号灯或告警信号灯一直点亮,直到非电量故障状态解除。

3.13 TV断线检测

系统具有TV断线检测功能,母线TV断线检测可由控制字选择投退。当控制字投入TV断线检测时,满足以下任一条件,3 s后报母线TV断线。最大线电压与最小线电压差大于18V,且自产3Uo大于8 V;3个线电压均小于18V,且任一相有电流(>0.04In或02 A);

自产3Uo大于8 V,最大线电压小于18V,且任一相有电流(>0.04In或0.2 A)。不满足以上情况,且线电压均大于80 V,5 s后母线TV断线返回。

4结语

变压器微机机电保护系统应采用统一规划、分步实施的原则开发实施,系统框架应采用模块化设计,具有良好的开放性和可扩充性。在制定设计方案时要求做到:

(1)满足变电站综合自动化的要求,有按标准规约制定的网络接口,所有保护的运行数据能够在数据总线上交流,配合监控软件可以组成变电站自动化系统。(2)保护原理先进,配置合理、完善,既能满足大网的运行要求,也能适应小网特别是小水电网的要求。(3)结构可靠,密封好,具有良好的抗干扰和防尘能力。(4)减小安装尺寸。分布式安装时可直接装于开关柜上,集中组屏时可减少屏数,降低造价。(5)使用与操作简单,适应低电压等级运行人员的技术水平。

参考文献

[1]张邦荣.组合电器在电网改造中的应用及相关技术.电工之家网站,2001.8

[2]叶慧萍.负荷开关-熔断器组合电器的选用[J].供用电,2002,19(3):43

[3]员保记,王钢,贺家李等,自适应分相电流差动保护的研究[J].电力系统自动化,1999(10)