導語：如何才能寫好一篇變壓器的繼電保護，這就需要搜集整理更多的資料和文獻，歡迎閱讀由公務員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

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關鍵詞 電力變壓器；二次回路；瓦斯保護；定時限過電流

中圖分類號：TM4 文獻標識碼：A 文章編號：1671—7597（2013）021-085-02

電力變壓器是電力系統變配電的重要設備，它的故障對配電的穩定、可靠和系統的正常運行都有明顯且比較嚴重的影響，同時，電力變壓器也是非常昂貴的設備，由此，提供對電力變壓器的繼電保護尤為重要。變壓器通常需要的保護裝置有瓦斯保護、縱差動保護或電流速斷保護、相間短路的后備保護、接地保護、過負荷保護、過勵磁保護等等。下面就電力變壓器常用的典型保護做分析。

對于輸電線路高壓側為110 kV及以上的工廠總降壓的主變壓器來說，應裝設過流保護、速斷保護和瓦斯保護。過流保護作為電流速斷保護的后備保護，在有可能超過電力負荷時，也需裝設過負荷裝置。但是如果單臺運行的電力變壓器容量在10000千伏安及以上和并列運行的電力變壓器每臺容量在6300千伏安及以上時，則要求裝設縱聯差動裝置保護來取代電流速斷保護。由于主電源出口處繼電保護裝置動作時限為 2 s，則變壓器保護的過電流保護動作時限可整定為1.5 s。

1 裝設瓦斯保護

當變壓器油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，瞬時動作于信號；當產生大量瓦斯時，應動作于高壓側斷路器。

2 裝設定時限過電流保護

2.3.2 過負荷保護動作時限

上述設計的電流及電壓回路、保護操作回路的繼電保護回路圖設計情況如下：

1）電流回路：A相第一個繞組頭端與尾端編號1A1，1A2，如果是第二個繞組則用2A1，2A2，其他同理。

2）電壓回路：母線電壓回路的星形接線采用單相二次額定電壓57V的繞組，變電站高壓側母線電壓接線，如圖2。

①為了保證PT二次回路在莫端發生短路時也能迅速將故障切除，采用了快速動作自動開關ZK替代保險。

②采用了PT刀閘輔助接點G來切換電壓。當PT停用時G打開，自動斷開電壓回路，防止PT停用時由二次側向一次側反饋電壓造成人身和設備事故，N600不經過ZK和G切換，是為了N600有永久接地點，防止PT運行時因為ZK或者G接觸不良，PT二次側失去接地點。

③1JB是擊穿保險，擊穿保險實際上是一個放電間隙，正常時不放電，當加在其上的電壓超過一定數值后，放電間隙被擊穿而接地，起到保護接地的作用，這樣萬一中性點接地不良，高電壓侵入二次回路也有保護接地點。

④傳統回路中，為了防止在三相斷線時斷線閉鎖裝置因為無電源拒絕動作，必須在其中一相上并聯一個電容器C，在三相斷線時候電容器放電，供給斷線裝置一個不對稱的電源。

⑤因母線PT是接在同一母線上所有元件公用的，為了減少電纜聯系，設計了電壓小母線1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面數值“1”代表I母PT。）PT的中性點接地JD選在主控制室小母線引入處。

⑥PT二次電壓回路并不是直接由刀閘輔助接點G來切換，而是由G去啟動一個中間繼電器，通過這個中間繼電器的常開接點來同時切換三相電壓，該中間繼電器起重動作用，裝設在主控制室的輔助繼電器屏上。

3）保護操作回路：

繼電保護操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路構成該回路的主要部分，220 kV操作電壓回路也是應用同樣的原理設計形成的，傳統電氣保護的閥值、開關量進行邏輯計算后，提交給操作回路。對微機裝置進行保護。因此微機裝置保護僅僅是將傳統的操作回路小型化，板塊化。下面的操作回路見圖3。

1）當開關閉合時，DL1立即斷開，然后DL2閉合。HD、HWJ、TBJI繞組、TQ組成回路，點亮HD，HWJ開始操作，但是由于線圈的各個繞組有較大的電阻阻值，致使TQ上獲得的電壓不至于讓其執行跳開動作，保護跳閘出口時，TJ、TYJ、TBJI線圈、TQ直接連通，TQ上線圈電流變大，獲得較大電壓后開始工作，由于TBJI接點動作自保持，所以TBJI繞組線圈一直等待所有斷路器斷開后，TBJI才返回（即DL2斷開）。

2）二次保護合閘回路原理與二次保護跳閘回路相同。

3）在二次回路合閘繞組線圈上并聯了TBJV回路，這個保護回路是為了防止在線圈失去電壓跳閘過程中又有電壓合閘命令，由于短時間內的繁復跳合閘而損壞機構。例如合閘后繞組充放電的延遲效應，及容易造成合閘接點HJ或者KK的5，8粘連，當開關在跳閘過程中，使得TBJI閉合，HJ、TBJV繞組、TBJI接通，TBJV動作時TBJV繞組線圈自保持，相當于將合閘線圈短路了（同時TBJV閉觸點斷開，合閘繞組線圈被屏蔽）。這個回路叫防躍回路，防止開關跳躍的意思，簡稱防躍。

4）D1、D2兩個二極管的單相連通讓KKJ合閘后的繼電器開始工作，KKJ的工作通過手動合閘來完成，手動跳閘的目的是讓KKJ復歸，KKJ是電磁保持繼電器，動作后并不是自動返回的，所以KKJ又稱手動合閘繼電器，廣泛用于“備自投”、“重合閘”，“不對應”等的二次回路設計。

5）HYJ與TYJ是感壓型的跳合閘壓力繼電器，它一般接入斷路器機構的氣壓接點，根據SF6產生的氣體所造成的氣體壓力而動作，所在以SF6為絕緣介質的滅弧開關量中，若氣體發生泄露，那么當氣體壓力降到不能夠滅弧的時侯，接點J1和J2連通，將操作回路斷開，防止操作發生，造成火災隱患。在設計和施工中，值得注意的是當氣壓低閉鎖電氣操作時候，不能夠在現場直接用機械方法使開關斷開，氣壓低閉鎖是因為滅弧氣壓已不能滅弧，這個時候任何將開關斷開的方法都容易造成危險，容易讓滅弧室炸裂，造成設備損毀，正確的方法是先把負荷斷路器的負荷去掉之后，再手動把開關跳開，保證電氣的安全特性。

6）輔助的位置繼電器HWJ，TWJ，主要用于顯示二次回路當前開關的合跳閘位置和跳合閘線圈的工作狀況。例如，在運行時，只有TQ完好，TWJ才動作。

所有保護及安控裝置作用于該斷路器的出口接點都必須通過該斷路器的操作系統，不允許出口接點直接接入斷路器。

目前的保護裝置都已經采用微機式保護方式，但從電氣操作的靈敏性、快速性、安全性考量，機電式保護在許多電廠及變電站被廣泛的使用著。

參考文獻

[1]熊為群，陶然.繼電保護、自動裝置及二次回路第二版[J].中國電力出版社.

[2]李瑞榮.電氣二次回路識圖與常見故障處理[J].中國電力出版社.

[3]程逢科，李公靜.電氣二次回路應用入門[J].中國電力出版社.

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關鍵詞：電力系統 變壓器 常見故障 繼電保護

電力變壓器是電力系統中輸配電的主要設備，如果發生故障將會給電力系統的正常運行及供電可靠性帶來嚴重的影響。為了保證電力變壓器的安全運行，防止事故擴大，確保電力系統安全穩定的運行，可根據變壓器的容量、結構及故障類型裝設相應的繼電保護裝置。

1、電力變壓器常見故障及不正常運行狀態

變壓器油箱內部原副邊繞組可能發生相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及原副繞組之間的絕緣擊穿等故障。油箱內部故障產生電弧，引起絕緣油的劇烈氣化，可能導致變壓器油箱的爆炸。油箱外部套管和引出線也可能發生相間短路和接地短路。

2、根據情況及異常運行方式，變壓器一般需要配置以下保護

2.1差動保護或電流速斷保護

利用變壓器高、低壓側電流大小和相位，可實現差動保護。反應變壓器引出線、套管及內部短路故障的縱聯差動保護或電流速斷保護。保護變壓器繞組或引出線各相的相間短路、大接地電流系統的接地短路以及繞組匝間短路，保護瞬時動作于斷開變壓器的各側斷路器。差動保護不僅能夠正確區分區內外故障，還可以在無其他元件的保護配合的情況下無延時的切除區內各種故障，因此差動保護經常作為電氣主設備的主保護被廣泛應用于各種電氣主設備和線路的保護中。《繼電保護和安全自動裝置技術規程》中對裝設縱聯差動保護和電流速斷保護有如下規定：

2.1.1對6.3MVA以下廠用變壓器和并列運行的變壓器，以及10MVA以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時間大于0.5s時，應裝設電流速斷保護。

2.1.2對6.3MVA及以上廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10MVA及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2MVA及以上用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護。

2.1.3對高壓側電壓為330kV及以上變壓器，可裝設雙重縱聯差動保護。

2.2過電流保護

電網中發生相間短路故障時，電流會突然增大，電壓突然下降，過流保護就是按線路選擇性的要求，整定電流繼電器的動作電流的。過電流保護可作為瓦斯保護和差動保護或電流速斷保護的后備保護，反應變壓器外部相間短路。一般過電流保護宜用于降壓變壓器；復合電壓起動的過電流保護，宜用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器和過電流保護不滿足靈敏性要求的降壓變壓器；負序電流和單相式低電壓起動過電流保護，可用于63MVA及以上升壓變壓器；對于升壓變壓器、系統聯絡變壓器，當采用過電流保護不能滿足靈敏性和選擇性要求時，可采用阻抗保護。

2.3零序電流保護

反應大接地電流系統中變壓器外部接地短路的零序電流保護。110kV及以上大接地電流系統中，如果變壓器中性點可能接地運行，對于兩側或三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器應裝設零序電流保護，作變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

利用接地時產生的零序電流使保護動作的裝置，叫零序電流保護。在電纜線路上都采用專門的零序電流互感器來實現接地保護。將零序電流互感器套地三芯電纜上，電流繼電器接在互感器的二次線圈上，在正常運行或無接地故障時，由于電纜三相電流的向量之和等于零，零序互感器二次線圈的電流也為零(只有很小的不平衡電流），故電流繼電器不動作。當發生接地故障時，零序互感器二次線圈將出現較大的電流，使電流繼電器動作，以便發出信號或切除故障。

2.4過負荷保護

反應變壓器對稱過負荷的過負荷保護，僅作用于信號

對于400kVA及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據可能過負荷的情況裝設過負荷保護。對自耦變壓器和多繞組變壓器，保護裝置應能反應公共繞組及各側過負荷的情況。變壓器的過負荷電流，在大多數情況下，都是三相對稱的，故過負荷保護只要接入一相電流，電流繼電器來實現，并進過一定的延時作用于信號。選擇保護安裝在哪一側時，要考慮它能夠反映變壓器所有各側線圈過負荷情況。在無經常值班人員的變電所，必要時過負荷保護可動作于跳閘或斷開部分負荷。

2.5過勵磁保護

目前的大型變壓器設計中，為了節省材料，降低造價，減少運輸重量，鐵心的額定工作磁通密度都設計得較高，接近飽和磁密，因此在過電壓情況下，很容易產生過勵磁。在過勵磁時，由于鐵心飽和，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加的很快，當工作磁密達到正常磁密的1.3~1.4倍時，勵磁電流可達到額定電流水平。其次由于勵磁電流是非正弦波，含有許多高次諧波分量，而鐵心和其他金屬構件的渦流損耗與頻率的平方成正比，可引起鐵心、金屬構件、絕緣材料的嚴重過熱，若過勵磁倍數較高，持續時間過長，可能使變壓器損壞。因此，高壓側為500kV的變壓器宜裝設過勵磁保護。

裝設變壓器過勵磁保護的目的是為了檢測變壓器的過勵磁情況，及時發出信號或動作于跳閘，使變壓器的過勵磁不超過允許的限度，防止變壓器因過勵磁而損壞。

2.6瓦斯保護

瓦斯保護是反應變壓器內部氣體的數量和流動的速度而動作的保護，保護變壓器油箱內各種短路故障，特別是繞組的相間短路和匝間短路。當油箱內故障產生輕微瓦斯或油面下降時，應瞬時動作于信號；當油箱內故障嚴重時，產生的氣體量非常大，氣體流和油流相互夾雜著沖向油枕上部，由于壓強的作用，繼電器內部的油面降低，瓦斯保護啟動，瞬時斷開變壓器各側的斷路器。《繼電保護和安全自動裝置技術規程》規定，0.4MVA及以上車間內油浸式變壓器和0.8MVA及以上油浸式變壓器，均應裝設瓦斯保護。

瓦斯保護具有可靠、靈敏和速動性，但只能反應油箱內部的故障，不能反應引出線的故障。有時還會受到一些外界因素的影響，所以還需要設置其他后備保護。

2.7壓力保護

壓力保護也是變壓器油箱內部故障的主保護，當變壓器內部故障時，溫度升高，油膨脹壓力增高，彈簧帶動繼電器觸點，使觸點閉合，作用于切除變壓器。

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關鍵詞：電力系統；變壓器；繼電保護裝置；油沉式變壓器；斷路器保護

電力變壓器的正常運行可以保證電力的有效運輸，而保證電力變壓器正常發揮功能的關鍵是繼電保護，其工作能否完成將影響著電力體系的完整度。只有對電力變壓器的繼電保護進行科學分析，才能在電力變壓器續電出現故障時做出合理應對，更好地處理電力運輸過程中可能出現的各種意外狀況，從而保證電力系統的穩定性和安全性。

1 繼電保護基本概念

在研究電力系統故障和危及安全運行的異常工況時，需要探討應對事故的自動化措施。由于這些措施主要用帶有觸點或輔助觸點的繼電器來保護電力系統及其元件，例如線路、發電機、變壓器和母線等，使之免遭損害，所以稱其為繼電保護。

2 電力變壓器的繼電保護

GB/T50062―2008《電力裝置的繼電保護和自動裝置設計規范》中第4.0.3條，針對變壓器引出線、套管及內部短路故障的保護范圍已經有了詳細的說明，結合《工業與民用配電設計手冊》第三版第七章的內容，電力變壓器的繼電保護配置（容量在5000kV?A以下的電力變壓器）如下表所示。

通過上表不難看出，除容量小于400kV?A的變壓器外，目前大多數的設計中，高壓側均采用斷路器，變壓器均需要裝設帶時限的過電流保護，并且當過電流保護時限大于0.5s時，還需要加裝電流速斷保護；對于2000～5000kV?A的變壓器，當電流速斷保護不能滿足靈敏性時，還需要裝設縱聯差動保護。

3 電力變壓器繼電保護實例

某大型研發中心項目，兩路10kV高壓進線，高壓母線采用單母線分段運行方式，高壓開關柜采用斷路器保護；選用兩臺10/0.4kV的油沉式變壓器，容量為1250kV?A，變壓器型號為SCB11-10/0.4kV-1250//Dyn11。低壓側母線采用單母線分段運行方式。10kV母線上短路容量假定為300MV?A。

本案例中，過電流繼電器選用GL感應型，是考慮到GL型繼電器的反時限特性。反時限過電流繼電器的動作根據電流的大小決定，電流上升越快動作時間越短，上升慢時間就長。而DL定時限過電流繼電器是根據電流的大小變化，在大于整定值時發出信號，通過時間繼電器延時，到時間就發出跳閘信號。所以對短路這種情況來說用GL型是最理想的，可以做到瞬時保護，而DL型一定要在時間繼電器延時時間到才能動作。

3.1 過電流保護

根據短路電流的計算方法（或查《工業與民用配電設計手冊》第三版P.169）不難得出：在變壓器低壓側發生三相短路時，變壓器出口端的三相短路電流為Ik=25.22kA，流過高壓側的超瞬態電流為：

（1）

正常運行時，變壓器的額定電流（高壓側）為

（2）

因此，裝設三個GL型過電流繼電器和三個電流比為100/5的電流互感器TA1～TA3，即

nTA=100/5 （3）

繼電器接線方式如圖2所示，采用接于相電流的方式。

根據《工業與民用配電設計手冊》第三版第7章表7-3可以查出，過電流保護時，保護裝置的動作電流按下式計算（應躲過可能出現的過負荷電流）

（4）

式中，Krel為可靠系數，取1.3；Kjx為接線系數，取1；Kgh為過負荷系數，取3；Kr為繼電器返回系數，取0.85。

將以上數值及式（2）、式（3）代入式（4），得保護裝置的動作電流Iop.K=16.52A，取17A。

繼續校驗保護裝置的靈敏系數，應滿足（按電力系統最小運行方式下，低壓側兩相短路時流過高壓側的短路電流校驗）

（5）

為省略計算，依然假定電力系統最小運行方式下，10kV母線上短路容量為300MV?A（實際應用時應從電力部門獲取相關數據），即

（6）

則最小運行方式下變壓器低壓側兩相短路時，流過高壓側的穩態電流

（7）

式中，2/ 為變壓器低壓側發生兩相短路時，流過高壓側的電流分布系數，其取值根據變壓器連接組別、繼電器接線方式、短路故障形式以及保護方式的不同略有不同。

3.2 電流速斷保護

同理，假定電力系統最大運行方式下，變壓器低壓側三相短路時，流過高壓側的超瞬態電流為 （8）

則保護裝置的動作電流（應躲過低壓側短路時，流過保護裝置的最大短路電流）為 （9）

式中，Krel為可靠系數，取1.5；Kjx為接線系數，取1。

將式（3）、式（8）代入式（9），得

（10）

取76A。瞬動電流倍數為76A/17A=4.47，取5倍。

3.3 低壓側單相接地故障保護

擬利用高壓側三相式過電流保護完成低壓側的單相接地保護，保護裝置的過電流和動作時限與過電流保護相同，校驗保護裝置的靈敏性。則保護裝置的靈敏系數為（11）

最小運行方式下，變壓器低壓側母線或母干線末端單相接地短路時，流過高壓側的穩態電流為I2k1.min。

4 結束語

總之，電力變壓器是現代電力系統的重要組成部分，如果它出現故障，將會極大的影響電力系統的正常運轉。而電力變壓器的繼電保護是電力變壓器最重要的保護體系和設備，同時也是保護電力變壓器的有效手段，不僅可以保證電力變壓器的正常運行，而且還可以將發生故障的可能性降到最低。因此，為了能夠發揮電力變壓器繼電保護工作的最大價值，必須對電力變壓器的繼電保護技術進行分析，從而保障電力變壓器繼電保護工作的正常進行，保證電力系統的安全性和穩定性，減少電力系統故障發生的概率。

參考文獻

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Abstract:The short circuit impedance of 35kV high-capacity transformers is relatively small, resulting in over-current protection 35kV and 35kV lines 10 kV side of transformer backup protection could not coordinate with each other, through the example of substation protection setting calculations, the problems are analyzed by the definite value cases of transformer relay protection calculation. The methods of add 10 kV side of the outlet sections with a sensitivity of back-up to 35kV transformer are proposed which could solve the problems of non-coordination and could improve reliability.

關鍵詞:大容量變壓器;繼電保護;后備保護;整定;配合

Key words:high capacity transformer; relay protection; back up protection; coordination

中圖分類號:TM77 文獻標識碼:A文章編號:1006-4311(2010)03-0063-01

0引言

針對35kV大容量變壓器的相關繼電保護整定計算進行分析,并提出在35kV變壓器10kV側增加一段后備保護的方法,可實現10kV母線或10kV線路故障時動作的選擇性,提高了用戶變電站的供電可靠性。

1保護的整定計算

計算以一條110kV變電站的35kV線路所連接變電站的20MVA變壓器為例。已知35kV線路長度為4km,35kV變壓器型號為SFZ11-20MVA,阻抗電壓為8%,變35kV系統母線阻抗為0.28/0.36。按照DL/T584-2007《110kV電網繼電保護裝置運行整定規程》(以下簡稱《整定規程》),延時電流速斷定值應對本線路末端故障有足夠的靈敏度,DZ≤10min/KLM;KLM為靈敏系數,KLM≥1.5;IDmin為本線路末端兩相短路最小電流。

為保證選擇性,35kV線路延時電流速斷保護應躲過35kV變電站10kV母線短路,即應滿足,IDmax為35kV變電站10kV母線短路時流過35kV線路三相短路最大電流;對于35kV中、小容量變壓器其35kV供電線路延時電流速斷保護定值一般能同時滿足要求,這樣的定值既可對全線路故障有足夠靈敏度,又能可靠躲過對側10kV母線故障。變35kV母線兩相短路最小電流為:IDmin=23(0.3165+600.12)=2702A;變10kV母線短路流過35kV線路的三相短路最大電流為:IDmax=(0.28+10.51620+0.375)=2012A;很顯然,同時滿足以上兩式的定值是不存在的。從以上計算不難看出,正是由于大容量變壓器的投入,使變壓器的阻抗值變小,35kV變電站10kV母線短路時流過35kV線路短路電流較大,是造成保護不配合的重要原因。因此,35kV主變后備保護按照GB/T14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》第4.3.5.1條及《整定規程》第6.2.9條的規定,供電區35kV主變壓器后備保護整定計算的一般原則為:①高、低壓側均采用過電流保護:②過流保護定值按躲過最大負荷電流整定;③對用戶變電站一臺主變運行一臺備用(或單臺主變)的運行方式,高、低壓側過流保護均采用以較短時限跳低壓側分段,以較長時限跳變壓器兩側開關,跳兩側開關時間與35kV線路過流保護動作時間采用相同。根據以上原則,對35kV變主變高、低壓側后備保護整定如下:高壓側后備保護KKI=0.95×330=451A;低壓側后備保護:DZkPH.maxPHf中:kPH為配合系數,低壓側后備保護動作時限及跳閘開關與高壓側相同。

2 保護整定計算中存在的問題

保護整定計算中存在的問題。根據《整定規程》規定,35kV線路延時電流速斷保護必須保證靈敏度要求,即定值必須進行計算取值,這樣35kV線路延時電流速斷保護的保護范圍延伸至10kV母線。為保證電網故障時有選擇性地保護動作,根據《整定規程》4.3.4條規定,35kV線路延時電流速斷保護可按與10kV出線靈敏度段的電流保護進行配合,按10kV線路靈敏度段的保護時限為0.3s考慮,35kV線路限時電流速斷保護可按延長一個時限級差即0.6s考慮。此時,在35kV變電站10kV母線發生短路故障時,如發生短路,此時在變壓器后備保護動作前(1.1s跳10kV分段后恢復10kV另一段母線正常供電),35kV線路延時電流速斷保護(0.6s)可能已經先動作跳開35kV線路,在經過不少于1.0s延時重合閘動作后將再次重合于永久性故障而跳閘。同樣,所在母線10kV線路故障,10kV開關拒動時,同樣會發生上述越級跳閘現象。這種在35kV大容量變壓器系統中按常規的整定配合方法在故障時擴大了停電范圍(多停了一段10kV母線),而且可能使變壓器后備保護因時限較長在母線故障時沒有動作機會。

3 解決不配合問題的措施

為解決所出現的不配合問題,可以考慮在現有接線方式的情況下,探索新的整定配合方案,以滿足保護配合關系,提高供電的可靠性。(1)35kV線路限時電流速斷保護按保證線路末端故障靈敏度整定,并考慮和10kV線路有靈敏度段電流保護(0.3s)配合,保護時限按比10kV線路電流有靈敏度段保護長一個時限段(0.6s)整定,10kV線路有靈敏度段電流定值;ID Z.10≤103.55IDZ.35/KPH中:IDZ.10為10kV線路有靈敏度段保護電流定值;IDZ.35為35kV線路延時電流速斷保護電流定值;kPH為配合系數,kPH≥1.1。(2)考慮在35kV變壓器10kV側后備保護中增加一段過流保護,保護電流定值按10kV母線故障又不低于1.5倍的靈敏度整定,動作時限按與10kV線路有靈敏度段保護的一個時限整定。10kV母線短路流過主變低壓側開關的兩相短路最小電流為:ID.min=23(0.36+05.51020+0.375)=5570A,DZ(2)D.minLM5570I≤IK=1.5=3713A動作時限:與10kV線路有靈敏度段保護配合,0.6s跳10kV母線分段開關,0.9s跳主變10kV側開關。主變10kV側增加一段后備保護,當所在母線及其所連設備發生故障時或本段母線上10kV線路故障開關拒動時,后備保護0.6s跳開10kV母線分段開關切除故障點,同時35kV線路延時電流速斷保護動作后重合成功,恢復對10kV另一段母線供電。這樣可以很好地解決10kV母線及其連接設備故障及10kV線路故障開關拒動時的保護配合問題,保留原后備保護(電流定值較小),可對10kV線路末端故障起后備作用。

4結語

對于35kV大容量變壓器由于阻抗較小造成的保護不能相互配合問題,本文通過分析計算,提出了采用35kV主變壓器10kV側增加一段后備保護的方法,可有效解決10kV母線及其連接設備故障和10kV線路故障開關拒動時的保護配合問題,防止出現越級跳閘擴大事故停電范圍,保留原后備保護,可對10kV線路末端故障起到很好的后備作用,保護方案做到了較好配合,提高了供電可靠性。

參考文獻:

篇5

關鍵詞：繼電保護；供電系統；電力變壓器故障

中圖分類號：TM7文獻標識碼： A

一、電力變壓器的常見故障和非正常運行狀態

電力變壓器的故障分為內部和外部兩種故障。內部故障指變壓器油箱里面發生的各種故障，主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器；外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發生的各種故障，一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護（瓦斯和差動）無延時動作切除故障變壓器，設備是否損壞主要取決于變壓器的動穩定性。而在變壓器各側母線及其相連間隔的引出設備故障時，若故障設備未配保護（如低壓側母線保護）或保護拒動時，則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應開關使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作，所以變壓器必然要承受一定時間段內的區外故障造成的過電流，在此時間段內變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩定性。因此，變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩定要求之間存在著必然的聯系。

變壓器的不正常運行狀態即變壓器在故障狀態運行的狀態，變壓器在不正常的運行狀態運行，會加快絕緣材料老化、使得鐵芯、繞組和其他金屬構件熱量過高，從而降低絕緣強度，減少變壓器的使用壽命，導致其他故障的發生。因此，電力變壓器要裝設繼電保護裝置，以及時將短路故障切斷，防止更大的損壞的發生。

二、電力變壓器常見故障

電力變壓器在運行過程中，一般常出現的故障主要分為內部故障和外部故障兩種。內部故障的危險性要大于外部故障，曾有內部故障在嚴重情況下導致變壓器油箱爆炸，造成整個供電系統癱瘓。電力變壓器常見的故障主要分為芯體、變壓器油、磁路等方面的故障。芯體故障主要就是集中在絕緣層老化或者線圈受潮導致的短路方面，短路會使繞組造成的機械損傷，影響變壓器的使用。變壓器油故障主要是絕緣油長時間的高溫運行，導致氧化或吸收空氣中的水分使絕緣性能下降，進而導致一定的閃絡放電情況。也有部分的變壓器油故障是由于油泥沉積阻塞油道，進而使變壓器的散熱性能變差，長時間運行導致危險發生。磁路故障是變壓器最常見故障，磁路的芯體絕緣老化，導致漏磁漏電情況，或磁路的螺絲碰接鐵芯導致磁路不能正常工作，或壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲等。這些故障有的能夠通過異常現象發現并及時排除，但更多的是隱形故障，平時很難發現，使在變壓器故障狀態運行是很危險的，需要及時的發現并且排除故障。

三、繼電保護

（一）繼電保護的特點與要求

繼電保護裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自繼電保護裝置應用開始，短時間內就得到廣泛利用，主要是由其特點決定的。繼電保護的特點是可靠性高、

實用性強，并且能夠實現遠程監控。繼電保護應用的裝置是配置合理并且科學技術含量高的繼電保護裝置。繼電保護的信息管理技術采用方法庫與數據庫，整個信息管理系統由傳統的分散式傳輸轉變為集中式運輸。各種新技術與新系統的使用使繼電保護的可靠性增強。繼電保護信息系統的應用，使供電系統中出現的實際問題，能夠通過系統有效的對各個部分中的各類數據及時使用和共享，更方便工作人員的操作，因此繼電保護的實用性也得到增強。隨著電子技術與信息化技術在各個領域的推廣與應用，供電系統也及時的根據實際情況采用了新的信息化技術。通過電子信息技術的應用，能夠對供電系統的電力變壓器的運行狀態，進行二十四小時無人監控。最先進的是通過運行狀態分析，能夠發現電力變壓器的隱形故障，及時的在大的故障產生前把隱形故障排除，保障了供電系統的安全平穩運行，減少了經濟損失。

現代的繼電保護雖然有著非常好的優勢，但是對裝置的要求更高，沒有好的繼電保護裝置，繼電保護的特點與性能就不能完全發揮。繼電保護裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統一般要求繼電保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試等全部要正確無誤，還要求組成繼電保護裝置的各元件的質量可靠。繼電保護裝置也需要定期的進行運行維護檢查與保養，盡量提高供電系統變壓器繼電保護的可靠性。

（二）繼電保護措施

1.瓦斯保護

瓦斯保護是供電系統電力變壓器油箱的主要保護措施，能夠在變壓器油箱發生內部故障的時候自動啟動。變壓器油箱內部發生故障一般會引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會發生變化而降落，從而接通上下觸點，自動發出報警信號。供電系統的電力變壓器發生突發性的嚴重事故的時候，也會有相應應對措施。變壓器的最嚴重故障為油箱漏油，油箱漏油會使變壓器發生爆炸，導致整個供電系統癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會發生較大的變化，繼電器的上下觸點也能夠接觸，初步實現自動報警。隨著漏油的繼續，油位降低到一定數值，繼電器能夠自動跳閘保護整個供電系統，避免大的損失產生。供電系統的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應該配備瓦斯保護裝置。

2.差動保護

供電系統的變壓器內部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發生時，變壓器內的匝間出現問題時，繼電系統都會及時啟動電流速斷保護。電流速斷保護的主要優勢是能夠準確的定位故障發生的位置，及時分析出發生故障的類型，然后馬上調用內部已經編訂好的程序，根據故障的情況發出相應的預警措施。如果故障程度比較輕，差動保護可以預警后并延長故障繼續發生的時間，為專業人員的維修提供一定的時間差，同時差動保護還可以利用已經編好的程序，對小型故障進行自動的排除等。如果故障程度比較嚴重，差動保護會直接報警并且斷電，避免短路后經濟損失情況的發生。由于差動保護具有以上的優勢，目前供電系統廣泛采用該技術，它將成為未來繼電保護的一種趨勢。

3. 過電流保護

過電流保護是作為瓦斯保護和差動保護后備保護，可以準確反應出變壓器短路所導致的過電流。過電流保護裝置一般是裝在電力變壓器的電源側，并且根據變壓器的要求裝配不同的保護裝置。升降壓變壓器處可以裝配復合電壓起動的過電流保護，大接地電流系統中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護，作為主變壓器保護的后備保護。過電流保護的具體啟動方式應該根據相配備的變電器的相應數據進行合理選擇，沒有統一的標準，可以根據供電系統的不同需求裝配不同的 過電流保護裝置。

4.過勵磁保護

現代供電系統由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時與電壓升高時，變壓器都很容易出現過勵磁，導致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵磁保護裝置，可將變壓器的過勵磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。

5.過負荷保護

過負荷保護能夠反應變壓器正常運行時所出現的過負荷情況。過負荷裝置僅在變壓器有可能過負荷的情況下才裝設，通常能夠檢測出過負荷的信號。它的基本工作原理為：一相上進行一個電流繼電器的裝設，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護

四、結論

供電系統的電力變壓器由于運行時的各種因素產生故障，對供電系統的安全與穩定造成影響。許多隱性的故障人工排除比較困難，突發性的嚴重故障會造成巨大的經濟損失，必須要有好的繼電保護促使才能避免損失。而事實證明，繼電保護裝置措施可以改善變壓器嚴重故障發生概率，對于隱性故障能夠起到報警作用。研究和應用繼電保護措施，可以促進供電系統的穩定與安全。

參考文獻：

[1] 丁永生. 10kV供電系統中變壓器繼電保護分析[J],中國新技術產品,2009（23）

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【關鍵詞】變壓器故障 繼電保護技術 電氣量保護配置

電力變壓器作為電力系統中的關鍵設備，是保證電力系統安全運行的基礎，如果變壓器出現故障時，保護裝置不能再規定的時間內快速完成動作，有可能會導致變壓器被損壞，嚴重時會導致變壓器被燒毀，由于變壓器工作過程中有一定的局限性，當斷路器和互感器之間出現故障且無法及時消除時，會對變壓器造成比較大的影響，對于這種情況可以選擇低壓開關輔助的方法來對外部結構進行更改，進而達到消除故障的目的。

1 電力變壓器繼電保護裝置的基本含義

電力變壓器繼電保護裝置的主要作用是確保電力系統穩定運行，給予用戶提供可靠和安全的供電服務，其中電力變壓器繼電保護的主要功能有以下幾點。

（1）一旦電力變壓器系統產生動作信號或者故障信息就能夠快速做出回應，確保繼電保護功能和設計能力能夠充分發揮出來。

（2）若是變壓器產生異常問題或者故障問題時，能夠迅速命令繼電保護動作將電力變壓器切點，并隔離線路異常問題和故障問題，減少故障事故帶來的影響。

（3）電力變壓器繼電保護能夠減少異常問題或者故障問題帶來的經濟損失，確保電網和電力變壓器運行的經濟性和穩定性。

電力變壓器繼電保護裝置主要具有四種性能，即靈敏、快速、可靠以及選擇等多種性質。其中靈敏性是指繼電保護對于設備設定的動作故障和相關異常情況能夠及時可靠的完成中斷動作。而繼電保護裝置的快速性則是指設備在發生故障時能夠以最快的速度促使斷路器跳閘，從而斷開故障，終止異常狀態。繼電保護裝置的可靠性則主要劃分為兩種形式，即可信賴性和安全性，其中可信賴性是指繼電保護在正常動作過程中出現異常或者故障時，能夠及時準確的完成既定動作，安全性是要求繼電保護在非設計狀態下，能夠立即停止動作，從而將損失降至最低。

2 電氣量保護配置分析

2.1 差動保護

在變壓器的諧波閉鎖差動保護中，涉及到的絕大多數都是啟動和差動元件，其主要囊括諧波制動和異常判定以及其他等多種元件。而繼電保護裝置的保護過程主要劃分為以下幾個方面：

（1）對于啟動元件的使用，其主要包含差流突變量和超限兩種元件，在實際使用過程中如果差電流產生變動并且持續性的超過啟動電流時，便是立即激發啟動保護動作。而朝鮮元件在差動電流在差動電流超過超限啟動電流并且超過5ms時，則會立即啟動保護動作。

（2）對于差動元件的使用，其主要作用時在變壓器產生故障或者線路異常時，能夠實現快速切斷電路的基本功能。

（3）而諧波元件的基本作用時變壓器在空投狀態是能夠有效避免勵磁涌流所產生的差動保護錯誤動作，而動作產生的依據其實是差流中二次諧波分量電流和基波分量電流的基本比例。

（4）比率制動部件。比率制動部件的主要作用是指變壓器外部產生故障，差動保護便能夠立即啟動制動功能，減少故障問題的影響范圍，并且比率制動部件對于內部故障具有較高的靈敏度。

（5）過負荷通過泠卻器產生的變壓器負荷，能夠準確的檢測到高壓側的電流。

2.2 波形差動保護

波形差動保護和諧波制動的主要區別在于二次諧波，在變壓器空載運行的狀態下，利用波形算法，計算合閘生成的勵磁涌流與故障電流。如果空載合閘產生內部故障或者外部故障，波形差動保護會立即啟動，并確保電力系統的安全和穩定。

而差動保護則主要囊括有流互感器中的各種設備，在內部產生故障時則會立即跳開主變兩側的斷路器。而兩側的后背保護則主要包括差動后背保護和母線保護，在保護指令和動作過程中會延時跳開斷路器。在主變經過投產和檢修之后，為了快速和有效的斷開主變，應當嚴格按照相關設備操作要求進行。

2.3 后備保護

后備保護在實際運行中由于受到主變阻抗的影響，當低壓側產生異常問題或者故障時，則高壓側電壓可能變小，因此導致難以迅速啟動電壓閉鎖。通常情況下使用高、低壓側的并聯方式來提高故障狀態下啟動動作的靈敏性和快速性，確保低壓側產生故障過程中能夠迅速啟動保護動作。此外還可以通過高、低壓側電壓，高低兩側動作都可以快速啟動閉鎖回路。

2.4 零序過流保護

在接地故障產生時，借助零序過流保護能夠對變壓器形成后背保護，而交流應當選擇專有接線，并且電壓和電流分別采取該側的TV和TA。而TV如果產生斷線情況，零序過流保護將會即刻關閉。在電壓恢復正常之后，零序過流保護則會立即恢復正常，并投入使用。借助該種方式能夠將間隙保護的作用發揮到最大。

3 分析主變保護的主要故障

3.1 分析變壓器操作過程中產生的主要故障

變壓器在工作過程中，其檢修復役的主要操作過程為：當低壓側斷路器斷開時，則合上高壓側斷路器迅速沖擊主變，完成主變沖擊之后會迅速合上低壓側斷路器，然后再送出負荷。若在沖擊主變過程中低壓側斷路器與電流互感器產生短路故障，則差動保護無法正常啟動跳閘命令。并且高壓側后備保護的高壓側母線電壓因為主變阻抗相對較大，所以難以正常啟動跳閘命令，而低壓側母線因為電壓正常所以也無法利用并聯啟動回路保護高壓側，無法迅速切除線路故障，從而產生主變燒毀損壞的現象，這就是主變保護的盲區，如圖1所示。

3.2 對變壓器運行中所產生的故障進行分析

變壓器在實際運行中，如果低壓側斷路器與電流互感器之間產生故障問題或者異常狀況，變壓器低壓側保護必須在低壓側母線電壓降低與電流增大兩個條件下，通過較短時延動作跳開主變低壓側斷路器，確保低壓側母線電壓穩定和正常。而實際上故障點沒有得到隔離，并且短路電流由高壓側母線經過主變向故障點進行輸送，盡管高壓側故障電流相對大，但是高壓側電壓受到主變阻抗影響，難以啟動可靠動作，因此無法快速清除故障，從而產生保護盲區。

4 有效避免主變故障的方法

4.1 不斷優化高壓側后備保護動作邏輯

為了有效減少主變故障可以不斷優化高壓側后備保護動作，在兩圈變壓器主變高壓后備保護中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側斷路器已經斷開時，高壓側電流比規定數值較大，則根據規定時間跳高壓側斷路器，動作邏輯電路如圖2。

同時，在三圈變壓器主變高壓后備保護中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側斷路器或者中壓側斷路器已經斷開時，而高壓側電流比規定值大，那么就需要根據固定時間跳高、中、低壓斷路器。

4.2 不斷優化中低壓側后備保護動作邏輯

在兩圈變壓器主變低壓后備保護中添加與門電路，動作邏輯是：若低壓側斷路器已經斷開，而低壓側電流比規定值大，那么就需要根據規定時間跳高壓側斷路器；然后再在三圈變壓器主變中壓后備保護中添加與門電路，動作邏輯是：若中壓側斷路器已經斷開，而中壓側電流比規定值大，那么就需要根據規定時間跳高、中壓側斷路器。

5 注意事項與應對策略

（1）在兩圈變壓器中，當檢修低壓側斷路器時，高壓側斷路器與主變正在運行，需要在高壓側斷路器安裝低壓側斷路器位置輸入壓板，以免低壓側斷路器位置產生變化導致高壓側出現誤判現象。

（2）在三圈變壓器中，不僅需要對低壓側斷路器冷備用和檢修問題進行考慮，還需要對高中低壓側斷路器運行狀態進行綜合考慮，同時中低壓側斷路器熱備用狀態極易產生線路短路狀況，迫使高壓側保護過流動作，迅速做出跳開動作。其中，改變中低壓側保護邏輯與接線能夠有效實現變壓器動作的時限配合。

6 結論

綜上所述，為了保證變壓器安全穩定的運行，在原有的變電系統中除了要安裝繼電保護設備以外，還需要增設門電路輔助或復合電壓閉鎖，通過對對變壓器內部邏輯判據和變壓器外部接線進行調整來達到消除故障的目的，保證電力系統可以穩定、安全的運行。

參考文獻

[1]陳新，呂飛鵬，蔣科，等.基于多技術的智能電網繼電保護在線整定系統[J].電力系統保護與控制，2010，38（18）：167-173.

[2]龍波，艾昶恩，曹揚.變壓器繼電保護技術及配置方案研究[J].儀器儀表用戶，2014（05）：37-40.

[3]王世閣，鐘洪壁.電力變壓器故障分析與技術改進[M].北京：中國電力出版社，2004.

作者簡介

王海峰（1979-），男，山東省濟南市人。大學本科學歷。現為華電章丘發電有限公司助理工程師，從事發電設備管理工作。

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關鍵詞：110kV變電站 接地變壓器保護 誤動原因 措施

近年來，城市110kV變電站10kV饋線大量采用地下電纜，導致系統電容量大大增加。而當兩條饋線同一相先后發生高阻接地時，電流的疊加會造成變壓器零序電流保護誤動，目前電力部門解決保護誤動的思路是加裝接地變壓器來構成低阻接地接線方式，形成一條零序電流的通道，以便當10kV系統發生接地時，根據接地點所在位置，由相應零序保護有選擇性動作將接地故障隔離，以防電弧重燃引發過電壓，保證電網設備安全供電。

本文選取的某城市電網改造中實施了低阻接地接線方式，加裝了接地變壓器和接地變壓器保護設備，確保了10kV系統任意饋線發生接地故障時能快速切除故障，降低對電網沖擊的可能性。不過，隨著用電負荷加大以及后期維護方面原因，該電網系統陸續出現多次接地變壓器保護誤動事故，干擾到了電網系統的穩定運行，給周圍用戶帶來的麻煩。本文筆者結合多年的電力系統工作經驗，以選取上述城市變壓器系統改造為例分析了接地變壓器保護誤動發生的原因及解決措施，具有一定的借鑒價值。

1、接地變壓器發生保護誤動原因

我們先看10KV饋線零序保護工作原理，流程圖如下：

從以上流程圖分析來看，三個節點零序CT、饋線保護和開關決定著接地變壓器能夠正常工作，倘若一個節點出現故障，將導致保護誤動事故發生，據此從以上三個節點來分析：

1.1 零序CT誤差引發保護誤動

當10KV饋線發生接地短路故障時，故障線路零序CT檢測到故障電流，對應的饋線零序保護首先啟動切除故障線路，同時接地變壓器的零序CT也檢測到故障電流，保護啟動，為了遵循選擇性的原則，實現10KV饋線保護優先動作，10KV饋線零序保護電流和時間整定值要比接地變壓器保護小。根據現行變電站運行數據可知，接地變：一次電流75A、1.5S切10KV分段、1.8S閉鎖10KV自投、2.0S切變低、2.5S切兩側；10KV饋線：一次電流60A、1.0S切開關。

但由于各種原因，CT難免有誤差，如果接地變壓器的零序CT-10%誤差，饋線的零序CT+10%誤差，兩者的實際電流動作值為67.5A和66A，幾乎相等，只依靠時間選擇，當發生10KV饋線接地時，就很容易造成接地變零序過流越級動作。

1.2 電纜屏蔽層接地線錯誤引發保護誤動

110KV變電站10KV饋線都采用帶屏蔽層的電纜，且電纜屏蔽層在兩端同時接地，這是一種有效的電磁抗干擾措施，10KV饋線零序CT都是用穿心式，零序CT穿過電纜安裝于開關柜電纜出線處，利用電磁感應原理，接地短路故障時產生的不平衡電流，在零序CT上感應到電流從而使保護裝置動作，然而，電纜屏蔽層兩端接地后，流過電纜屏蔽層的感應電流也將會在零序CT上感應到電流，如果不采取措施，將影響到饋線零序保護不能正確動作，從而引起接地變壓器保護越級動作見圖1。

1.3 10KV饋線保護拒動導致保護誤動

目前電網系統廣泛應用微機型保護裝置，保護性能大大提高，但保護裝置生產廠商和型號也比較多，產品質量和技術參差不一，散熱能力差也是其一大弊端，裝置故障時有發生，從110KV變電站保護設備故障統計表明，10KV饋線保護裝置的電源插件、采樣插件、CPU插件和跳閘出口插件最容易出現故障。所以一旦它們出現故障又未即時處理，保護有可能拒動，造成接地變壓器保護誤動。

1.4 10KV饋線開關拒動導致保護誤動

近年來，由于使用時限長、操作次數多或是本身的質量問題，發生在10KV開關柜上的故障越來越多，其中開關控制回路的故障尤其突出，特別是一些欠發達的山區，由于還有部分舊式開關柜（GG-1A型）仍在運行和發生接地故障機率較多。如果在開關柜故障期間出現饋線接地故障，即使零序保護正確啟動，由于開關拒動也會造成接地變壓器保護誤動，從事故調查分析，饋線接地故障零序保護動作，命令跳開饋線開關，同時跳閘線圈燒壞，開關不能動作，是開關拒動的主要原因。

1.5 10KV兩條饋線高阻接地

當兩條10KV饋線同相高阻接地時，兩條10KV饋線保護只達到告警值，零序保護不動作，但有可能達到接地變壓器保護動作值，引起接地變壓器保護誤動，例如一饋線單相高阻接地，零序電流達到40A，饋線零序保護不動作（動作值為60A）；接著另一饋線也同一相高阻接地，零序電流達到50A，零序電流未達到60A，饋線零序保護也不動作；但電流疊加達到90A，超過接地變壓器保護動作值（動作值為75A），將造成接地變壓器保護零序過流越級動作。

2、防止接地變壓器保護誤動的解決措施

2.1 防止零序CT誤差

（1）零序CT質量要過硬；（2）實現嚴格校驗零序CT性能，5%及以上誤差率放棄；（3）10KV饋線零序保護動作電流整定值和接地變壓器零序保護動作電流整定值均應按一次值整定，保護校驗時應從零序CT一次升流檢驗其正確性。

2.2 確保電纜屏蔽層接地線一次成功率

（1）電纜屏蔽層接地線必須由上向下穿過零序CT，并與電纜支架絕緣，在穿過零序CT前不應有碰地現象。電纜屏蔽層接地線頭、尾留出部分金屬導體，用于一次升流，其余部分用絕緣材料可靠包扎。當電纜屏蔽層接地線引出點低于零序CT時，電纜屏蔽層接地線不能穿過零序CT。盡量避免電纜屏蔽層接地線引出點位于零序電流互感器的中間位置；（2）加強專業技能培訓，使各相關班組人員清楚零序CT安裝方法。特別是繼電保護專業和電纜專業的人員，必須要掌握零序CT安裝方法和電纜屏蔽層接地線安裝方法，并嚴格執行；（3）加強驗收管理，繼保、運行、電纜等專業班組共同把好零序CT安裝接線關。

2.3 消除饋線保護拒動隱患

（1）選用質量可靠，運行成熟、故障率少的保護裝置；（2）對運行年限長和經常故障的保護裝置，要計劃更換；（3）加強保護裝置的運行維護，發現故障馬上處理；（4）安裝空調和通風系統，改善保護裝置運行環境，防止元件長期在高溫條件下運行。

2.4 消除饋線開關拒動隱患

（1）配置質量可靠，運行成熟、故障率少的開關設備；（2）對運行年限長的開關設備和經常故障的開關設備，要計劃更換逐步淘汰舊式開關柜，更換成電動儲能型或彈簧儲能型的密封式開關柜；（3）加強開關控制回路的維護，發現故障馬上處理；（4）對于跳閘線圈經常燒壞的問題，應采用性能優良的線圈。

2.5 杜絕饋線高阻接地

變電器往往會安裝零序保護接地報警系統，一旦發生饋線高祖接地，信號會發生，此時可沿著信號指示來進行排查。此外，加強對10KV饋線線路改造，盡量減少線路供電半徑，合理調節各相負荷平均分布，以此減少正常運行的電容電流。

3、結語

近年來，在電力系統中各地區電網都基本加裝了接地變壓器及相關保護設備，以此達到改善電網結構和提高電網安全穩定運行的目的，然而，在陸續發生的接地變壓器保護誤動事故中，加強變電站接地變壓器保護誤動的措施勢在必行。

參考文獻

[1]王勇.110kV變電站接地變壓器保護誤動原因的分析與解決措施[J].農村電氣化，2010，（09）.

篇8

關鍵詞 變壓器保護；雙重化配置；保護配置

中圖分類號TM310 文獻標識碼A 文章編號 1674-6708（2011）49-0167-02

1 保護配置

根據GB/14285-2006《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，容量和電壓等級各不相同的電力變壓器配置不盡相同的保護。#7、#8主變壓器包括差動整斷、穩態比率差動等全部電氣量主保護，瓦斯等非電氣量主保護和其他常規電氣量保護，另外，還包括主變壓器220kV側、110kV側、10kV發電機側和6kV高廠變側的零序方向過流、間隙零序過流、零序過壓、復合電壓閉鎖等后備保護及各類報警信號。在國家電力公司2000年9月的《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中明確提出，220kV主變壓器的微機保護必須雙重化。因此，熱電廠#7、#8主變壓器保護裝置均采用雙重化配置，包括RCS-978E電氣量保護裝置和RCS-974非電氣量保護裝置。而#7、#8主變壓器220kV側采用內橋型接線，GIS中的斷路器分別具有兩組跳閘線圈，該兩套保護裝置分別動作于斷路器中的一組跳閘線圈。#7、#8主變壓器差動保護電流分別取自220kV斷路器側和橋聯側、110kV側、發電機10kV側、高廠變6kV側電流互感器的專用次級線圈，具體接入方式如圖1所示。

雙重化的保護采用同一廠家、相同原理和相同接線方式，對變壓器發生各類復雜故障時可靠切除故障和日常設備運行維護更加有利。

2 保護整定

2.1 差動速斷保護

整定原則：按躲過勵磁涌流，最嚴重外部故障時的不平衡電流及互感器飽和，并保證在最小運行方式下最小短路電流有足夠靈敏度整定。

2.2 啟動和報警值

差動啟動電流值：為防止運行中變壓器的CT短線和涌流造成誤動，按躲過變壓器額定負荷下的不平衡電流整定：

TA報警差流定值：按躲過最大負荷下由于CT誤差造成的不平衡電流和最大分接頭誤差。

2.3 比率差動定值

穩態比率差動動作方程：

其中Ie為變壓器額定電流；

Im1.分別為變壓器各側電流；

Icdqd為穩態比率差動起動定值；

Id為差動電流；

Ir為制動電流。

另外，變壓器220kV、110kV、發電機、高廠變各側后備保護均按照裝置技術說明書進行整定。

3 結論

采用保護雙重化后，保護的運行方式變得靈活，但由于各類壓板較多，操作變得復雜，與傳統的主變保護有許多不同之處。

總而言之，石化電網#7、#8主變壓器采用保護雙重化后，增加了保護裝置運行的靈活性與可靠性，保護的出現是一種進步。 從微機變壓器保護發展趨勢看，微機變壓器保護選擇雙主雙后、主后一體的配置，即保護功能由彼此獨立的不同CPU插件實現，出口跳閘回路分開，這種結構和原則突出地體現了微機＝保護構成的特點及優越性，既多CPU并行處理，整體結構緊湊，數據共享，又組屏相對簡單、回路清晰、對外連線簡單，投退方便、獨立性強，是今后主變微機保護發展的方向。

參考文獻

篇9

關鍵詞：變壓器，過電壓，保護措施

 

變壓器運行時，如果電壓超過它的最大允許工作電壓，稱為變壓器的過電壓。過電壓往往對變壓器的絕緣有很大的危害，甚至使絕緣擊穿。過電壓分為內部過電壓和大氣過電壓兩種。輸電線路直接遭雷擊或雷云放電時，電磁場的劇烈變化所引起的過電壓稱為大氣過電壓(外部過電壓)；當變壓器或線路上的開關合閘或拉閘時，因系統中電磁能量振蕩和積聚而產生的過電壓稱為內部過電壓。變壓器的這兩種過電壓都是作用時間短促的瞬變過程。科技論文。內部過電壓一般為額定電壓的3.0－4.5倍，而大氣過電壓數值很高，可達額定電壓的8－12倍，并且繞組中電壓分布極不均勻，端頭部分線匝受到的電壓很高。因此，必須采取必要的措施，防止過電壓的發生和進行有效的保護。

過電壓在變壓器中破壞絕緣有兩種情況，一是將繞組與鐵心(或油箱)之間的絕緣高壓繞組與低壓繞組之間的絕緣(這些絕緣稱為主絕緣)擊穿；另一種是在同一繞組內將匝與匝之間或一段繞組與另一段繞之間的絕緣(這些絕緣稱為縱絕緣)擊穿。由于過電壓時間極短，電壓從零上升到最大值再下降到零均在極短的時間內完成，因而具有高頻振蕩的特性，其頻率可達100kHZ以上。在正常運行時，電網的頻率是50HZ，變壓器的容抗很大，而感擴ωL很小，因此可以忽略電容的影響，認為電流完全從繞組內部流過。但對高頻過電壓波來說，變壓器的容抗變成很小，而感抗變成很大，此時電流主要由電容流過，所以必須考慮電容的影響。科技論文。考慮電容影響后，變壓器的分布參數電路（見后面圖1）。

其中：CFe——繞組每單位長度上的對地電容；C’——高低壓繞組之間每單位長度上的電容；Ct——繞組每單位長度上的匝間電容；L’——過電壓時繞組每單位長度上的漏電感；R’——繞組每單位長度上的電阻。

下面簡單說明兩種不同類型過電壓產生的原因：

1.內部過電壓我市電網中，絕大多數是降壓變壓器，下面就以降壓變壓器空載拉閘為例說明內部電壓產生的原因

根據變壓器參數的折算法可知，把二次側(低壓側)電容折算到一次側(高壓側)時，電容折算值為實際值的(1/K2)倍，所以二次側電容的影響可以略去不計。這就是說，空載時可以忽略二次側的影響。就一次繞組來說，由于每單位長度上的對地電容CFe是并聯的，故對地總電容為CFe=ΣCFe由于一次側單位長度上的匝間電容Ct是串聯的，故它的匝間總電容為Ct=1/(Σ1/Ct)在電力變壓器中，通常CFe＞＞Ct，所以定性分析時，匝間電容的影響也可略去不計。當再忽略繞組電阻R1時，可得空載拉閘過電壓時的簡化等效電路（見后面圖2）：其中L1是一次繞組的全自感。把空載變壓器從電網上拉閘時，如果空載電流的瞬時值不等于零而是某一數值Ia，這時相應的外施電壓瞬時值為Ua。于是在拉閘瞬間，電感L1中儲藏的磁場能量為1/2L1i2a，電容CFe上儲藏的電場能量為1/2CFeU2a。由于這時變壓器的電路是由電感L1和電容CFe并聯的電路，故在拉閘瞬間，回路內將發生電磁振蕩過程。在振蕩過程中，當某一瞬間電流等于零時，此時磁場能量全部轉化為電場能量，由電容吸收，電容上的電壓便升高到最大值Ucmax。當不考慮能量損失時，根據能量守恒原理有CFeU2cmax= L1i2a＋CFeU2a故得上式表明，當拉閘電流和電容上的電壓一定時，繞組的電感愈大，對地電容愈小，則拉閘時過電壓愈高。電力系統中，拉閘過電壓通常不超過額定電壓的3.0－4.5倍。

2.大氣過電壓大氣過電壓是輸電線路直接遭受雷擊或雷云放電時，電磁場的劇烈變化所引起的

當輸電線路直接遭受雷擊時，雷云所帶的大量電荷(設為正電荷)通過放電渠道落到輸電線上，大量的自由電荷向輸電線路的兩端傳播，就在輸電線上引起沖擊過電壓波，稱為雷電波。雷電波向輸電線兩端傳播的速度接近于光速，持續的時間只有幾十微秒，電壓由零上升到最大值的時間只有幾微秒。雷電波的典型波形為曲線由零上升到最大值這一段稱為波頭，下降部分稱為波尾。如果把波頭所占時間看成是周期波的四分之一周期，則雷電波可看成是頻率極高的周期性波。這樣，當過電壓波到達變壓器出線端時，相當于給變壓器加上了一個頻率極高的高電壓。這一瞬變過程很快，一開始，由于高頻下，ωL很大的，1/ωC很小，電流只從高壓繞組的匝電容和對地電容中流過。由于低壓繞組靠近鐵心，它的對地電容很大，(即容抗很小)，可近似地認為低壓繞組接地。科技論文。可雷電波襲擊時，沿繞組高度上的電壓分布取決于匝間電容Ct和對電容CFe的比例。在一般情況下，由于兩種電容都存在，過電壓時，一部分電流由對地電容分流，故每個匝間電容流的電流不相等，上面的匝間電容流過的電流最大愈往下面則愈小，隨著電壓沿繞組高度的分布變為不均勻，見下圖：(圖3是過電壓波加在變壓器兩端的電壓)從圖中可見，起始電壓分布很不均勻，靠近輸電線A端的頭幾匝間出現很大的電壓梯度，因此，在頭幾個線匝里，匝間絕緣和線餅之間的絕緣都受到很大的威脅，這時最高匝間電壓可能高達額定電壓的50－200倍。

3.過電壓保護為了防止變壓器繞組絕緣在過電壓時被擊穿，必須采取適當的過電壓保護措施，目前主要采用下列措施

3.1避雷器保護

在變壓器的出線端裝設避雷器，當雷電波從輸電線侵入時，避雷器的保護間隙被擊穿，過電壓波對地放電，這樣雷電波就不會侵入變壓器，從而保護了變壓器。

3.2加強絕緣

除了加強變壓器高壓繞組對地絕緣外，針對雷電波作用的特性，還要加強首端及末端部分線匝的絕緣，以承受由于起始電壓分布不均勻而出現的較高的匝間電壓。這種方法效果有限，而且加厚絕緣使散熱困難，同時減少了匝間電容，增大了匝間電壓梯度。目前只在35kV及以下的變壓器中采用。

3.3增大匝間電容

匝間電容相對于對地電容愈大時，則電壓的起始分布愈均勻，電壓梯度越小，因此增加匝間電容是有效的過電壓保護措施。過去常采用加裝靜電板或靜電屏的方法，現在在110kV以上的高壓變壓器上，廣泛采用糾結式線圈。糾結式線圈制造工藝簡單，不增加材料，與連續式線圈相比能顯著增大匝間電容，所以現在高壓大型電力變壓器的高壓繞組大多數采用了這種繞線法。結束語造成變壓器過電壓的原因多種多樣，針對不同的過電壓，有不同的過電壓保護措施。在實際工作中，我們應進行經濟上和技術上的全面研究，選擇有效的過電壓保護措施，確保變壓器的安全穩定運行。

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關鍵詞：城市地鐵；供電系統；變壓器故障

中圖分類號：U231文獻標識碼： A

地鐵是靠電力牽引的電動列車，地鐵上的一些輔助設施如照明、空調、通風、排水、通信、自動扶梯和防災報替等，都依靠電能才能運行，而電能是靠供電系統提供的，電力系統中的重要電氣設備就是變壓器，一旦發生故障后果將不堪設想。因此，本課題通過對地鐵供電系統變壓器故障分析和研究，找出其中的薄弱環節，摸索總結出系統中一定的故障規律，以便指導地鐵的日常維護來確保地鐵安全可靠地運行。

1 地鐵電力系統主要能源

1.1 高壓供電

1.3 混合供電方式

即集中式和分散式兩者結合的供電方式，其中以集中式供電方式為主，分散供電方式為輔，兩者的完美結合使供電系統更加完善、更加可靠。

1.4 地鐵內部供電

地鐵內部供電是由牽引和動力照明的供電系統組成，首先將牽引變電所產生的三相高壓交流電轉換成適合實際需要的低壓直流電，然后再經過饋電線送到接觸網上，最后就可以供地鐵車輛使用。像車站和區間的各類照明、風機、扶梯、信號等自動化設備都需要依賴此方式供電才能運行。

2 變壓器故障分析與保護

2.1 故障類型

內部故障：包含相間、單相接地和繞組匝間三種短路方式。這些故障帶來的危害非常大，發生故障產生的高溫電弧很容易燒毀鐵芯，而且使變壓器的油絕緣因受熱分解生成大量的氣體，從而引發油箱爆炸。

2.2 變壓器保護

為避免這些故障的發生就需要對變壓器進行保護，具體實施方法如下：

（1）瓦斯保護：適用于高于0.8MVA油浸式變壓器和高于0.4MVA戶內變壓器保護，瓦斯保護可防止繞組的相間短路和匝間短路故障的發生，變壓器油絕緣因受熱分解產生大量氣體從油箱經連通管流向油枕，通過反應變壓器油箱內部氣體的數量和流動的速度構成瓦斯保護。

（2）縱差保護或電流速斷保護：此方法可避免變壓器繞組和引出線的相間短路、中性點直接接地電網側繞組短路、引線接地短路以及繞組匝間短路問題。裝設差動保護適用于并列運行變壓器（6.3MVA以上）和單獨運行的變壓器（含10MVA及10MVA以上）也適用于6.3MVA及以上的廠用變壓器，而對于變壓器（10MVA以下）過流大于0.5時則采用電流速斷進行保護。

（3）安裝過電流保護可以把因相間短路所造成的過電流等問題進行有效地解決，還可以當成縱差保護及瓦斯的后備保護措施。一般為變壓器選取在反應相間上短路電流加強時會做出動作的那種電流保護當作后備保護措施。同時如果安裝阻抗保護、復合電壓在啟動時過電流保護、過電流保護、負序時過電流保護與低壓啟動時過電流保護可較好達到其對靈敏度的需求。

（4）對大于110kV的中性點直接接地系統中的變壓器，應裝設零序電流對其進行保護。在裝設過程中要注意其電流的大小和系統中變壓器中性點接地臺數和位置關系，從而有效避免大接地電流系統中單項和兩相接地所發生的短路現象。

（5）裝設過勵磁保護：勵磁涌流對變壓器的危害性不大，這種沖擊電流發生的時間相當短暫，帶來的影響可忽略不計，但對變壓器進行多次連續合閘充電所帶來的大電流沖擊對繞組間的機械力作用會帶來影響，一般會造成該固定物松動。同時，勵磁通流還能引起變壓器的差動保護，其發生的故障類型較多，按照回路進行劃分可分為電路故障、油路故障和磁路故障。以變壓器所構成主體結構為基礎，可將故障劃分成鐵芯、繞組、附件及油質四種故障形式。

3地鐵供電系統中變壓器的保護

3.1電流速斷保護與縱聯差動保護

我們通過對變壓器安裝電流速斷保護或者縱聯差動保護，來解決變壓器中性點直接接地電網側繞組和引線接地短路、引出線和繞組造成的相間短路以及繞組匝間短路等故障。一般來說，電流速斷保護應安裝在過流時限大于0.5s的10MVA以下變壓器；縱聯差動保護應安裝在10MVA及以上單獨運行的變壓器和6.3MVA以上并列運行的變壓器。縱聯差動保護包括在暫態情況下、穩態情況下、帶制動特性的差動保護。縱聯差動保護反應被保護變壓器流出電流和隔斷流入的相量差。

3.2瓦斯保護

變壓器保護中的瓦斯保護是指改變變壓器油箱內部氣體的流動速度和數量對變壓器進行保護，防止變壓器出現各種故障。我們需要對戶內的0.4MVA以上變壓器和戶外0.8MVA及以上的油浸式變壓器安裝瓦斯保護裝置，從而解決變壓器油箱內部各種油面降低和短路故障等問題。瓦斯保護的優點主要有靈敏度高、動作迅速、接線安裝簡單，可以直接反映變壓器油箱內部發生的各種故障。不能直接反映油箱以外的引出線及套管等部位上發生的故障是瓦斯保護最主要的缺點。因此，作為變壓器的主要保護措施之一的瓦斯保護，與縱聯差動保護相互補充、相互配合，及時有效地解決變壓器的各種故障問題。

3.3過電流保護

變壓器保護中的過電流保護主要作為縱聯差動、瓦斯保護的后備保護措施，一般安裝在反應外部相間短路引起的過電流問題。為滿足靈敏度要求，可安裝低壓啟動的過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護、過電流保護、負序過電流保護以及阻抗保護，選用較大的反應相間短路電流而造成的過電流保護作為變壓器的后備保護措施。

3.4過勵磁保護

在變壓器保護中安裝過勵磁保護是為了解決變壓器中的過勵磁問題。由于勵磁涌流造成的沖擊電流存在的時間很短，因此其對變壓器傷害不大，此外，勵磁涌流有可能引起變壓器的縱聯差動保護動作。顯而易見，我們不宜多次連續合閘來對變壓器進行充電，因為繞組間的機械力作用會因為大電流的多次沖擊而逐漸造成其固定物松動，引起故障。

4 變壓器故障解決方法

（1）對三相電壓進行定期檢查，如發現電壓嚴重失衡，要立刻采取正確措施對其進行調整，還要對變壓器的油位、油色和溫度及時檢查，以防止滲漏。呼吸器里干燥劑一旦發生顏色變化要立刻更換。

（2）采取正確的防污措施對配電變壓器進行保護，安裝配套的套管防污帽和及時清理變壓器污垢，檢查管道是否有閃絡放電現象。避免斷線、脫焊和斷裂的情況發生，還要對接地電阻進行定期遙測。

（3）配電變壓器在拆除過程中有螺桿發生轉動的情況，需嚴格處理，在確保無誤的情況下才可投運。取用銅鋁過渡線夾二次導線的接線方式一定要合理選擇，用導電膏涂抹于接觸面，使接觸面積增大，導電能力增強，減少發熱引起氧化。

（4）配電變壓器初步側裝避雷針，一定要選擇合格的避雷器，并定期對避雷器的預防性進行試驗，減少雷擊諧振給變壓器帶來過電壓的現象，對電感設備配備相對多的變壓器（100kVA以上）其上層油溫控制在85℃以下。

（5）損壞變壓器的原因很多，二次短路的發生是其損壞的直接因素。因此，對配電變壓器的熔絲選擇很關鍵，其額定電流應在1.2～1.5之間，即便是因低壓而產生短路，熔絲對變壓器起到關鍵保護作用。

（6）當變壓器的三相負載電流、電壓都不平衡時，應視為最大電流的負荷。若高于額定電流25%時，要將負荷進行三相間的重新分配。

5 結語

綜上所述，只要定期對設備進行巡視檢查，嚴格遵守規章制度來辦事，做好本職以內的工作，熟練掌握地鐵變壓器故障產生的諸多原因，做到日常維護、人人保護的原則，就可以減少或避免變壓器故障的產生，從而對地鐵安全可靠的運營提供保障。

參考文獻

[1] 何首賢，葛廷友，姜秀玲.供配電技術[M].北京：水利電力出版社，2005.

[2] 劉娜，梁國棟，王劉芳，等.電力變壓器故障模式的分析及危害評估[J].高電壓技術，2003.