I高壓變電站中變壓器的保護(hù)摘要電力變壓器是電力系統(tǒng)中的重要設(shè)備，其安全運(yùn)行關(guān)系到整個(gè)電力系統(tǒng)能否連續(xù)穩(wěn)定地工作。而隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，特別是現(xiàn)代新材料、新工藝的發(fā)展，變壓器容量不斷增大，對變壓器保護(hù)的快速性和可靠性也提出了更高的要求。作為電力系統(tǒng)重要設(shè)備之一的變壓器，其主保護(hù)仍然是傳統(tǒng)的差動(dòng)保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的電氣量主保護(hù)，其性能決定著變壓器保護(hù)的性能，本文對現(xiàn)有的應(yīng)用于變壓器的差動(dòng)保護(hù)做了介紹。如何區(qū)分勵(lì)磁涌流和內(nèi)部故障是變壓器保護(hù)的重要研究內(nèi)容，由于變壓器的特殊性，變壓器保護(hù)動(dòng)作正確率不高，拒動(dòng)、誤動(dòng)事件時(shí)有發(fā)生的事實(shí)說明，我們迫切需要研究新的變壓器保護(hù)方法和解決一些存在的問題。近年，隨著技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)保護(hù)成為主要的保護(hù)。本文對現(xiàn)有的變壓器保護(hù)方法進(jìn)行了詳盡的原理分析分析，后又通對RCS-978成套保護(hù)系統(tǒng)的工作原理，了解了微機(jī)保護(hù)在變壓器保護(hù)中的重要作用，以及變壓器保護(hù)未來的發(fā)展。文中主要設(shè)計(jì)了220KV變電站中變壓器的保護(hù)回路、各主要參數(shù)的整定，以及對RCS-978保護(hù)裝置的操作進(jìn)行了設(shè)置。關(guān)鍵詞變壓器保護(hù)；微機(jī)保護(hù)；保護(hù)回路ThehighpressuretransformersubstationtheprotectionoftransformerAbstractPowertransformersareessentialandimportantelementsofpowersystems,andthereliabilityofpowertransformersdirectlydetermineswhetherthepowersystemworkssafelyornot.Withthedevelopmentofpowersystem,especiallywiththeevolutionofthemodernmaterial,newcraftsandthelargercapabilityofpowertransformerstherequirementfortransformersprotectionbecomesmuchstricter.Transformeraselectricalpowersystemimportantequipment,itshostprotectionwasstillthetraditionaldifferentialmotionprotection.Thedifferentialmotionprotectiontakestransformer'selectricalquantitymainprotection,itsperformancewasdecidingthetransformerprotectstheperformance,thetransformerprotectionmovementaccuracyisnotright,tomovethefactwhichtheeventsometimesoccurstoexplainbymistakethatweurgentneedtostudythenewtransformerprotectionmethodandtosolvesomeexistenceproblem.Thisarticlehascarriedontheexhaustiveanalysistotheexisting.transformerprotectionmethod.Recentyears,alongwiththetechnicaldevelopment,themicrocomputerprotectedintothemainprotection,thisarticlepassestotheRCS-978Ecompletesetprotectivesystem'sprincipleofwork,hasunderstoodthemicrocomputerprotectioninthetransformerprotectioninfluentialrole,aswellastransformerprotectionfuturedevelopment.Inthearticlehasmainlydesignedinthe110KVtransformersubstationtransformer'sprotectionreturnroute,eachmainparameterinstallation,andprotectedtheoperationofdevicetocarryonaconstitutiontoRCS-978.KeywordsTransformerprotection；microcomputerprotected；protectionreturnroute-目錄摘要…… =1\*ROMANIAbstract =2\*ROMANII第1章緒論 11.1課題背景 11.2電力變壓器保護(hù)綜述 11.2.1變壓器的故障 11.2.2電力變壓器的異常工作狀態(tài) 11.2.3電力變壓器的保護(hù)方式 21.3電力變壓器保護(hù)研究現(xiàn)狀 21.4繼電保護(hù)的發(fā)展 31.4.1計(jì)算機(jī)化 31.4.2網(wǎng)絡(luò)化 31.4.3保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化 41.4.4智能化 4第2章電力變壓器保護(hù)的原理分析 52.1瓦斯保護(hù) 52.1.1保護(hù)的工作原理 52.1.2瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn) 52.1.3瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn) 62.2電流速斷保護(hù) 62.2.1保護(hù)的工作原理 62.2.2電流速斷保護(hù)的特點(diǎn) 62.3縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù) 72.3.1變壓器差動(dòng)保護(hù)基本原理 72.3.2變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流分析 82.3.3變壓器縱差保護(hù)中不平衡電流的克服方法 92.3.4實(shí)施縱差動(dòng)保護(hù)遇到的問題 112.4過電流保護(hù) 122.4.1不帶低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 122.4.2低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù) 122.5零序電流保護(hù) 132.5.1中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù) 132.5.2中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的保護(hù) 142.6過負(fù)荷保護(hù) 162.7本章小結(jié) 16第3章微機(jī)保護(hù) 173.1RCS-978系列變壓器成套保護(hù)裝置 173.2性能特征 173.3保護(hù)工作原理 183.3.1穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù) 183.3.2勵(lì)磁涌流識(shí)別原理 193.3.3差動(dòng)回路的異常情況的判別 203.3.4過激磁的判別 203.3.5零序比率差動(dòng)保護(hù)與分側(cè)比率差動(dòng)保護(hù) 213.3.6零序方向過流保護(hù) 223.3.7TA、TV異常判別原理 223.4接線端子及原理圖 233.5本章小結(jié) 24第4章變壓器保護(hù)的整定 254.1差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算 254.1.1比率差動(dòng) 254.1.2差動(dòng)各側(cè)電流相位差的補(bǔ)償 254.1.3差動(dòng)電流起動(dòng)定值 264.1.4斜率整定 264.1.5差動(dòng)速斷保護(hù) 274.1.6諧波制動(dòng)比的整定 274.2后備保護(hù)整定計(jì)算 274.2.1零序過流 274.2.2變壓器不接地運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù) 294.3本章小結(jié) 29結(jié)論 30致謝 31參考文獻(xiàn) 32附錄A 33附錄B 37附錄C 38附錄D 39附錄E 43PAGE5緒論1.1課題背景在電力系統(tǒng)中廣泛使用變壓器來升壓或者降壓。變壓器是電力系統(tǒng)不可或缺的重要電氣設(shè)備。利用電磁感應(yīng)原理把一種電壓的交流電能轉(zhuǎn)變成頻率相同的另一種電壓的交流電能，在電力系統(tǒng)中，需要用變壓器將電壓升級(jí)進(jìn)行遠(yuǎn)距離傳輸，以降低線路損耗，當(dāng)電能到達(dá)用戶區(qū)后，再采用不同等級(jí)的變壓器將電能降壓使用，因此，變壓器的正常運(yùn)行對保持系統(tǒng)的穩(wěn)定與安全有著特殊的意義。它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)安全運(yùn)行帶來嚴(yán)重的影響，同時(shí)大容量的變壓器也是非常重要的設(shè)備。因此，應(yīng)根據(jù)變壓器的容量等級(jí)和重要程度，裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。將微型計(jì)算機(jī)技術(shù)應(yīng)用于變壓器保護(hù)是提高變壓器保護(hù)水平的一個(gè)重要途徑。采用微機(jī)保護(hù)技術(shù)構(gòu)成的變壓器保護(hù)系統(tǒng)，較現(xiàn)有的模擬式保護(hù)具有更加完善的功能，提高了電力系統(tǒng)安全運(yùn)行水平[1]。論文中也以RCS-978E型微機(jī)保護(hù)裝置為案例，具體說明微機(jī)保護(hù)與以往的保護(hù)區(qū)別及各自的保護(hù)方式。1.2電力變壓器保護(hù)綜述1.2.1變壓器的故障電力變壓器是電力系統(tǒng)中大量使用的重要電氣設(shè)備，他的故障給供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來嚴(yán)重的后果，同時(shí)大容量變壓器也是非常貴重的元件，因此，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度裝設(shè)性能良好的、動(dòng)作可靠的保護(hù)元件。電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要靠瓦斯和差動(dòng)保護(hù)動(dòng)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(fā)生的各種故障，一般情況下由差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作切除變壓器。速動(dòng)保護(hù)（瓦斯和差動(dòng)）無延時(shí)動(dòng)作切除故障變壓器，設(shè)備是否損壞主要取決于變壓器的動(dòng)穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設(shè)備故障時(shí)，若故障設(shè)備未配保護(hù)（如低壓側(cè)母線保護(hù)）或保護(hù)拒動(dòng)時(shí)，則只能靠變壓器后備保護(hù)動(dòng)作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護(hù)帶延時(shí)動(dòng)作，所以變壓器必然要承受一定時(shí)間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流，在此時(shí)間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此，變壓器后備保護(hù)的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系[2]。1.2.2電力變壓器的異常工作狀態(tài)變壓器處于不正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，繼電器應(yīng)根據(jù)其嚴(yán)重程度，發(fā)出警告信號(hào)，使運(yùn)行人員及時(shí)發(fā)現(xiàn)并采取相應(yīng)措施，以保安全。變壓器不正常工作狀態(tài)主要有：1.由于外部短路引起的過電流；2.由于電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)或并聯(lián)工作的變壓器被斷開及尖峰負(fù)荷等與原因引起的過負(fù)荷；3.外部接地短路引起的中性點(diǎn)過電壓；4.油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統(tǒng)故障引起的溫度升高；5.大容量變壓器在過電壓或低頻等異常運(yùn)行工況下導(dǎo)致變壓器過勵(lì)磁，引起鐵芯和其他金屬構(gòu)件過熱。1.2.3電力變壓器的保護(hù)方式根據(jù)變壓器的故障和異常工作狀態(tài)，其通常裝設(shè)的保護(hù)裝置如下：1.瓦斯保護(hù)對變壓器油箱內(nèi)部的各種故障及油面的降低應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。容量為800KVA及以上的油浸式變壓器，對于容量為400KVA及以上的車間內(nèi)油浸式變壓器，勻應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，；保護(hù)裝置應(yīng)瞬間動(dòng)作于信號(hào)：當(dāng)產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，瓦斯保護(hù)宜動(dòng)作于斷開變壓器各電源側(cè)斷路器。對于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路-變壓器組，未采取使瓦斯保護(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時(shí)，瓦斯保護(hù)可僅動(dòng)作與信號(hào)。2.縱差保護(hù)或電流速斷保護(hù)容量在10000KVA及以上的變壓器應(yīng)裝設(shè)縱差保護(hù)，用以反應(yīng)變壓器內(nèi)部繞組、絕緣套管及引出線相間短路、中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)側(cè)繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路。3.過流保護(hù)變壓器的過流保護(hù)用作外部短路及變壓器內(nèi)部短路的后備保護(hù)。4.零序過流保護(hù) 變壓器中性點(diǎn)直接接地或經(jīng)放電間隙接地時(shí)，應(yīng)補(bǔ)充裝設(shè)零序過流保護(hù)。用以提高保護(hù)在單相接地時(shí)的靈敏度。零序過流保護(hù)主要用作外部電網(wǎng)接地短路的后備保護(hù)。5.過負(fù)荷保護(hù)變壓器過負(fù)荷時(shí)，應(yīng)利用過負(fù)荷保護(hù)發(fā)出信號(hào)，在無人值班的變電所內(nèi)可將其作用于跳閘或自動(dòng)切除一部分負(fù)荷[3]。1.3電力變壓器保護(hù)研究現(xiàn)狀隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展,微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。微機(jī)保護(hù)的硬件已由第一代單CPU硬件結(jié)構(gòu)和第二代多單片機(jī)的多CPU硬件結(jié)構(gòu)發(fā)展到以高性能單片機(jī)結(jié)構(gòu)的第三代硬件結(jié)構(gòu),其具有電路簡單的特點(diǎn),抗干擾的性能進(jìn)一步加強(qiáng),并完善了通信功能,為實(shí)現(xiàn)變電站自動(dòng)化提供了方便。近年來,數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)開始廣泛應(yīng)用于微機(jī)保護(hù)領(lǐng)域。DSP的特點(diǎn)是計(jì)算能力強(qiáng)、精度高、總線速度快,將數(shù)字信號(hào)處理應(yīng)用于微機(jī)繼電保護(hù),極大地縮短了數(shù)字濾波、濾序和傅立葉變換算法的計(jì)算時(shí)間,可以完成數(shù)據(jù)采集、信號(hào)處理的功能和傳統(tǒng)的繼電保護(hù)功能。差動(dòng)保護(hù)為變壓器主保護(hù)的主要形式,長期以來受到保護(hù)工作者的關(guān)注。1931年,R.E.Cordray提出比率差動(dòng)的變壓器保護(hù),標(biāo)志著差動(dòng)保護(hù)作為變壓器主保護(hù)時(shí)代的到來。1958年R.L.Sharp和WE.GlassBurn提出了利用二次諧波鑒別變壓器勵(lì)磁涌流的新方法,并在模擬式保護(hù)中加以實(shí)現(xiàn)[4]。目前國內(nèi)外生產(chǎn)變壓器繼電保護(hù)裝置的廠家很多,就主保護(hù)而言,國外保護(hù)裝置基本是以二次諧波制動(dòng)為主的比率差動(dòng)保護(hù),而國內(nèi)則以二次諧波制動(dòng)和間斷角兩種原理為主導(dǎo),以波形對稱原理為補(bǔ)充的格局正在形成。1.4繼電保護(hù)的發(fā)展1.4.1計(jì)算機(jī)化隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅猛發(fā)展，微機(jī)保護(hù)硬件也在不斷發(fā)展。南京電力自動(dòng)化研究院目前在研究32位保護(hù)硬件系統(tǒng)。天津大學(xué)一開始即研制以16位多CPU為基礎(chǔ)的微機(jī)線路保護(hù)。采用32位微機(jī)芯片并非只著眼于精度，因?yàn)榫仁蹵/D轉(zhuǎn)換器分辨率的限制，超過16位時(shí)在轉(zhuǎn)換速度和成本方面都是難以接受的；更重要的是32位微機(jī)芯片具有很高的集成度，很高的工作頻率和計(jì)算速度，很大的尋址空間，豐富的指令系統(tǒng)和較多的輸入輸出口。CPU的寄存器、數(shù)據(jù)總線、地址總線都是32位的，具有存儲(chǔ)器管理功能、存儲(chǔ)器保護(hù)功能和任務(wù)轉(zhuǎn)換功能，并將高速緩存（Cache）和浮點(diǎn)數(shù)部件都集成在CPU內(nèi)。電力系統(tǒng)對微機(jī)保護(hù)的要求不斷提高，除了保護(hù)的基本功能外，還應(yīng)具有大容量故障信息和數(shù)據(jù)的長期存放空間，快速的數(shù)據(jù)處理功能，強(qiáng)大的通信能力，與其它保護(hù)、控制裝置和調(diào)度聯(lián)網(wǎng)以共享全系統(tǒng)數(shù)據(jù)、信息和網(wǎng)絡(luò)資源的能力，高級(jí)語言編程等。這就要求微機(jī)保護(hù)裝置具有相當(dāng)于一臺(tái)PC機(jī)的功能?，F(xiàn)在，同微機(jī)保護(hù)裝置大小相似的工控機(jī)的功能、速度、存儲(chǔ)容量大大超過了當(dāng)年的小型機(jī)，因此，用成套工控機(jī)做成繼電保護(hù)的時(shí)機(jī)已經(jīng)成熟，這將是微機(jī)保護(hù)的發(fā)展方向之一。繼電保護(hù)裝置的計(jì)算機(jī)化是不可逆轉(zhuǎn)的發(fā)展趨勢。1.4.2網(wǎng)絡(luò)化

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)作為信息和數(shù)據(jù)通信工具已成為信息時(shí)代的技術(shù)支柱。它深刻影響著各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域，也為各個(gè)工業(yè)領(lǐng)域提供了強(qiáng)有力的通信手段。到目前為止，除了差動(dòng)保護(hù)和縱聯(lián)保護(hù)外，所有繼電保護(hù)裝置都只能反應(yīng)保護(hù)安裝處的電氣量。繼電保護(hù)的作用也只限于切除故障元件，縮小事故影響范圍。這主要是由于缺乏強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)通信手段。因繼電保護(hù)的作用不只限于切除故障元件和限制事故影響范圍，還要保證全系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，這就要求每個(gè)保護(hù)單元都能共享全系統(tǒng)的運(yùn)行和故障信息的數(shù)據(jù)，各個(gè)保護(hù)單元與重合閘裝置在分析這些信息和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上協(xié)調(diào)動(dòng)作，確保系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。顯然，實(shí)現(xiàn)這種系統(tǒng)保護(hù)的基本條件是將全系統(tǒng)各主要設(shè)備的保護(hù)裝置用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，亦即實(shí)現(xiàn)微機(jī)保護(hù)裝置的網(wǎng)絡(luò)化。對于某些保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)，也能提高保護(hù)的可靠性。天津大學(xué)1993年針對未來三峽水電站500kV超高壓多回路母線提出了一種分布式母線保護(hù)的原理，初步研制成功了這種裝置。其原理是將傳統(tǒng)的集中式母線保護(hù)分散成若干個(gè)母線保護(hù)單元，分散裝設(shè)在各回路保護(hù)屏上，各保護(hù)單元用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接起來，每個(gè)保護(hù)單元只輸入本回路的電流量，將其轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳送給其它所有回路的保護(hù)單元，各保護(hù)單元根據(jù)本回路的電流量和從計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上獲得的其它所有回路的電流量，進(jìn)行母線差動(dòng)保護(hù)的計(jì)算，如果計(jì)算結(jié)果證明是母線內(nèi)部故障則只跳開本回路斷路器，將故障的母線隔離。在母線區(qū)外故障時(shí)，各保護(hù)單元都計(jì)算為外部故障均不動(dòng)作。這種用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)有較高的可靠性。微機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)化可大大提高保護(hù)性能和可靠性，這是微機(jī)保護(hù)發(fā)展的必然趨勢。1.4.3保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化

在實(shí)現(xiàn)繼電保護(hù)的計(jì)算機(jī)化和網(wǎng)絡(luò)化的條件下，保護(hù)裝置是電力系統(tǒng)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)上的一個(gè)智能終端。它可從網(wǎng)上獲取電力系統(tǒng)運(yùn)行和故障的信息和數(shù)據(jù)，也可將它所獲得的被保護(hù)元件的信息和數(shù)據(jù)傳送給網(wǎng)絡(luò)控制中心或任何一終端。因此，每個(gè)微機(jī)保護(hù)裝置實(shí)現(xiàn)保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化。目前，為了測量、保護(hù)和控制的需要，室外變電站的所有設(shè)備，如變壓器、線路等的二次電壓、電流都必須用控制電纜引到主控室。所敷設(shè)的大量控制電纜不但要大量投資，而且使二次回路非常復(fù)雜。但是如果將上述的保護(hù)、控制、測量、數(shù)據(jù)通信一體化的計(jì)算機(jī)裝置，就地安裝在室外變電站的被保護(hù)設(shè)備旁，將被保護(hù)設(shè)備的電壓、電流量在此裝置內(nèi)轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)送到主控室，則可免除大量的控制電纜。如果用光纖作為網(wǎng)絡(luò)的傳輸介質(zhì)，還可免除電磁干擾?，F(xiàn)在光電流互感器（OTA）和光電壓互感器（OTV）已在研究試驗(yàn)階段，將來必然在電力系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在采用OTA和OTV的情況下，保護(hù)裝置應(yīng)放在距OTA和OTV最近的地方，亦即應(yīng)放在被保護(hù)設(shè)備附近。OTA和OTV的光信號(hào)輸入到此一體化裝置中并轉(zhuǎn)換成電信號(hào)后，一方面用作保護(hù)的計(jì)算判斷；另一方面作為測量量，通過網(wǎng)絡(luò)送到主控室。從主控室通過網(wǎng)絡(luò)可將對被保護(hù)設(shè)備的操作控制命令送到此一體化裝置，由此一體化裝置執(zhí)行斷路器的操作。1.4.4智能化近年來，人工智能技術(shù)如神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃、模糊邏輯等在電力系統(tǒng)各個(gè)領(lǐng)域都得到了應(yīng)用，在繼電保護(hù)領(lǐng)域應(yīng)用的研究也已開始。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種非線性映射的方法，很多難以列出方程式或難以求解的復(fù)雜的非線性問題，應(yīng)用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法則可迎刃而解。例如在輸電線兩側(cè)系統(tǒng)電勢角度擺開情況下發(fā)生經(jīng)過渡電阻的短路就是一非線性問題，距離保護(hù)很難正確做出故障位置的判別，從而造成誤動(dòng)或拒動(dòng)；如果用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)方法，經(jīng)過大量故障樣本的訓(xùn)練，只要樣本集中充分考慮了各種情況，則在發(fā)生任何故障時(shí)都可正確判別。其它如遺傳算法、進(jìn)化規(guī)劃等也都有其獨(dú)特的求解復(fù)雜問題的能力。將這些人工智能方法適當(dāng)結(jié)合可使求解速度更快?？梢灶A(yù)見，人工智能技術(shù)在繼電保護(hù)領(lǐng)域必會(huì)得到應(yīng)用，以解決用常規(guī)方法難以解決的問題。電力變壓器保護(hù)的原理分析瓦斯保護(hù)保護(hù)的工作原理瓦斯保護(hù)是反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部氣體的數(shù)量和流動(dòng)的速度而動(dòng)作的保護(hù)，保護(hù)變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障，特別是對繞組的相間和匝間短路。由于短路點(diǎn)電弧的作用，將使變壓器和其他絕緣材料分解，產(chǎn)生氣體。氣體從油箱經(jīng)連通管流向油枕，利用氣體數(shù)量及流速構(gòu)成瓦斯保護(hù)。如圖2-1所示：圖2-1瓦斯保護(hù)的原理接線圖圖2-1上面的觸點(diǎn)表示“輕瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后經(jīng)延時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。下面的觸點(diǎn)表示“瓦斯保護(hù)”，動(dòng)作后啟動(dòng)變壓器保護(hù)的總出口繼電器，使斷路器跳閘。當(dāng)油箱內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重事故時(shí)，由于油流不穩(wěn)定，可能造成彈簧觸點(diǎn)的抖動(dòng)，此時(shí)為使斷路器能可靠跳閘，應(yīng)選用具有電流自保持線圈的出口中間繼電器KM，動(dòng)作后由斷路器的輔助觸點(diǎn)來解除出口回路的自保持。此外，為防止變壓器換油或進(jìn)行試驗(yàn)時(shí)引起重瓦斯保護(hù)誤動(dòng)作跳閘，可利用切換片XB將跳閘回路切換到信號(hào)回路。瓦斯保護(hù)的缺點(diǎn)不能反應(yīng)變壓器油箱外套管及聯(lián)接戰(zhàn)線上的故障，因此，不能作為防御變壓器內(nèi)部事故的唯一保護(hù)。由于構(gòu)造問題，在運(yùn)行中正確動(dòng)作率還不高。擋板式瓦斯繼電器也存在當(dāng)變壓器油面嚴(yán)重下降，需要跳閘時(shí)，動(dòng)作不快的缺點(diǎn)。瓦斯保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)靈敏度高、結(jié)構(gòu)簡單，并能反應(yīng)變壓器油面內(nèi)部各種類型的故障。特別是當(dāng)繞組短路匝數(shù)很少時(shí)，故障點(diǎn)的循環(huán)電流雖然很大，可能造成嚴(yán)重的過熱，但反應(yīng)在外部電流的變化卻很小，各種反應(yīng)電流量的保護(hù)都難以動(dòng)作，因此瓦斯保護(hù)對保護(hù)這種故障有特殊的優(yōu)越性。電流速斷保護(hù)保護(hù)的工作原理變壓器的電流速斷保護(hù)是反應(yīng)于大電流增大而瞬間動(dòng)作的保護(hù)。裝于變壓器的電源測，對于變壓器用引出線上各種形式的短路電流進(jìn)行保護(hù)。為證明選擇性，速斷保護(hù)只能保護(hù)變壓器的一部分，一般能保護(hù)變壓器的原繞組，它適合用于容量在10MVA以下小容量的變壓器，當(dāng)電流保護(hù)時(shí)限大于0.5S時(shí)，可在電源側(cè)裝設(shè)電流速斷保護(hù)，其接線原理如圖2-2所示：圖2-2電流速斷保護(hù)接線圖電流速斷保護(hù)的特點(diǎn)電流速斷保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)是接線簡單、動(dòng)作迅速。但作為變壓器內(nèi)部故障的保護(hù)時(shí)存在以下缺點(diǎn)：1.當(dāng)系統(tǒng)容量不大時(shí)，保護(hù)區(qū)伸不到變壓器的內(nèi)部，即保護(hù)區(qū)很短，靈敏度達(dá)不到要求。2.在無電源的一側(cè)，從套管到斷路器的一段故障要靠過電流保護(hù)跳閘，這樣切除故障很慢，對系統(tǒng)安全運(yùn)行影響很大。3.對于并列運(yùn)行的變壓器負(fù)荷側(cè)故障時(shí)，將由過電流保護(hù)無選擇性的切除所有變壓器?？v聯(lián)差動(dòng)保護(hù)變壓器差動(dòng)保護(hù)基本原理電力變壓器可能發(fā)生的內(nèi)部故障包括：各側(cè)繞組的相間短路故障，中性點(diǎn)直接接地的變壓器的單相接地短路，繞組的匝間短路等。變壓器內(nèi)部的各種短路都將產(chǎn)生電弧，引起主絕緣燒毀，絕緣油分解，內(nèi)部油壓增大，有可能引起油箱爆炸起火。因此，對變壓器內(nèi)部故障應(yīng)盡快切除。縱差動(dòng)保護(hù)是變壓器的電氣主保護(hù)，由于變壓器在電力系統(tǒng)中占有重要地位，縱差動(dòng)保護(hù)必須滿足如下要求：1.能反應(yīng)保護(hù)區(qū)內(nèi)各種相間和接地短路故障。2.動(dòng)作速度快，一般動(dòng)作時(shí)間不能大于30ms。3.在變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)期間產(chǎn)生勵(lì)磁涌流時(shí)不應(yīng)誤動(dòng)作。4.在變壓器過勵(lì)磁時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)該動(dòng)作。5.發(fā)生外部故障時(shí)電流互感器飽和應(yīng)可靠不動(dòng)作。6.保護(hù)區(qū)內(nèi)故障時(shí)，電流互感器飽和，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作。7.保護(hù)區(qū)內(nèi)發(fā)生短路故障，在短路電流中含有諧波分量時(shí)，縱差動(dòng)保護(hù)不應(yīng)拒動(dòng)或延時(shí)動(dòng)作。按照反應(yīng)電流和電壓量變化構(gòu)成的保護(hù)裝置，測量元件限于裝設(shè)在被保護(hù)元件的一側(cè)，無法區(qū)別保護(hù)范圍末端和相鄰范圍始端的故障。為了保證動(dòng)作的選擇性，在整定動(dòng)作參數(shù)是必須與相鄰元件的保護(hù)相配合，一般采用縮短保護(hù)區(qū)或延長動(dòng)作時(shí)限的方法獲得選擇性。差動(dòng)保護(hù)的原理接線圖如圖2-3所示。圖2-3差動(dòng)保護(hù)接線圖變壓器差動(dòng)保護(hù)是按照循環(huán)電流原理構(gòu)成的，圖為差動(dòng)保護(hù)的單相原理接線圖。雙繞組變壓器，在其兩側(cè)裝設(shè)電流互感器當(dāng)兩側(cè)電流互感器的同極性端子在同一方向，差動(dòng)繼電器的工作線圈并聯(lián)在電流互感器的二次端子上。由于變壓器高壓側(cè)和低壓側(cè)的額定電流不同，因此必須適當(dāng)選擇兩側(cè)電流互感器的變化，使得在正常工作時(shí)和外部故障時(shí)兩側(cè)的二次電流相等，流過差動(dòng)繼電器線圈的電流在理論上等于零。即：（2-2）所以兩側(cè)的CT變比應(yīng)不同，且應(yīng)使即：（2-3）按相實(shí)現(xiàn)的縱差動(dòng)保護(hù)，其電流互感器變比的選擇原則是兩側(cè)CT變比的比值等于變壓器的變比。變壓器差動(dòng)保護(hù)不平衡電流分析1.穩(wěn)態(tài)情況下不平衡電流變壓器在正常運(yùn)行時(shí)縱差保護(hù)回路中不平衡電流主要是由電流互感器、變壓器接線引起：（1）由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生。正常運(yùn)行時(shí)變壓器各側(cè)電流的大小是不相等的。為了滿足正常運(yùn)行或外部短路時(shí)流入繼電器差動(dòng)回路的電流為零，則應(yīng)使高、低壓兩側(cè)流入繼電器的電流相等，即高、低側(cè)電流互感器變比的比值應(yīng)等于變壓器的變比。但是，實(shí)際上由于電流互感器的變比都是根據(jù)產(chǎn)品目錄選取的標(biāo)準(zhǔn)變比，而變壓器的變比是一定的，因此上述條件是不能得到滿足的，因而會(huì)產(chǎn)生不平衡電流。（2）由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生。變壓器常常采用兩側(cè)電流的相位相差30°的接線方式（對雙繞組變壓器而言）。此時(shí)，如果兩側(cè)的電流互感器仍采用通常的接線方式（即均采用Ｙ形接線方式），則二次電流由于相位不同，也會(huì)在縱差保護(hù)回路產(chǎn)生不平衡電流。（3）由變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生。電流互感器是一個(gè)帶鐵心的元件，在變換電流的過程中，需要一定的勵(lì)磁電流，所以一次電流和二次電流的關(guān)系如式（2-4）：（2-4）當(dāng)變壓器兩側(cè)電流互感器的型號(hào)不同時(shí)，它們的飽和特性、勵(lì)磁電流等也就不同，即使兩側(cè)電流互感器的變比符合要求，流入差動(dòng)繼電器的差電流為，如式（2-5）：（2-5）差電流也不會(huì)為零，即在正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，會(huì)有不平衡電流流入差動(dòng)繼電器[5]。2.暫態(tài)情況下的不平衡電流（1）由變壓器勵(lì)磁涌流產(chǎn)生正常運(yùn)行情況下，鐵芯未飽和，相對導(dǎo)磁率很大，變壓器繞組的勵(lì)磁電感也很大，因而勵(lì)磁電流很小，一般不超過額定電流的3%~5%。當(dāng)投入空載變壓器或外部故障切除后的電壓回復(fù)時(shí)，一旦鐵芯飽和后，想對導(dǎo)磁率接近于1，變壓器繞組的電感降低，相應(yīng)出現(xiàn)數(shù)值很大的勵(lì)磁電流，稱為勵(lì)磁涌流，其值可能達(dá)到變壓器額定電流的6~8倍。勵(lì)磁涌流具有如下特征：①勵(lì)磁涌流數(shù)值很大，最大可達(dá)變壓器額定電流的6~8倍；②勵(lì)磁涌流包含有很大成分的非周期分量，波形呈尖頂波形且偏于時(shí)間軸的一側(cè)；③勵(lì)磁涌流包含有大量的高次諧波，而以二次諧波為主；④勵(lì)磁涌流相鄰波形是不連續(xù)的，因而波形之間出現(xiàn)了間斷角。由于勵(lì)磁涌流的存在，使變壓器差動(dòng)回路產(chǎn)生很大的不平衡電流，常常導(dǎo)致縱差保護(hù)的誤動(dòng)作，給變壓器縱差保護(hù)的實(shí)現(xiàn)帶來困難。（2）由變壓器外部故障暫態(tài)穿越性短路電流產(chǎn)生縱差保護(hù)是瞬動(dòng)保護(hù)，它是在一次系統(tǒng)短路暫態(tài)過程中發(fā)出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態(tài)過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態(tài)過程中，一次系統(tǒng)的短路電流含有非周期分量，它對時(shí)間的變化率很小，很難變換到二次側(cè)，而主要成為互感器的勵(lì)磁電流，從而使互感器的鐵心更加飽和。本來按10%誤差曲線選擇的電流互感器在變壓器穩(wěn)態(tài)外部短路時(shí)，就會(huì)處于飽和狀態(tài)，再加上非周期分量的作用，則鐵心將嚴(yán)重飽和。因而，電流互感器的二次電流的誤差更大，暫態(tài)過程中的不平衡電流也將更大。變壓器縱差保護(hù)中不平衡電流的克服方法從上面的分析可知，構(gòu)成縱差保護(hù)時(shí)，如不采取適當(dāng)?shù)拇胧?，流入差?dòng)繼電器的不平衡電流將很大，按躲開變壓器外部故障時(shí)出現(xiàn)的最大不平衡電流整定的縱差保護(hù)定值也將很大，保護(hù)的靈敏度會(huì)很低。若再考慮勵(lì)磁涌流的影響，保護(hù)將無法工作。因此，如何克服不平衡電流，并消除它對保護(hù)的影響，提高保護(hù)的靈敏度，就成為縱差保護(hù)的中心問題。1.由電流互感器變比產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法對于由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可采用2種方法來克服:一是采用自耦變流器進(jìn)行補(bǔ)償。通常在變壓器一側(cè)電流互感器（對三繞組變壓器應(yīng)在兩側(cè)）裝設(shè)自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當(dāng)改變自耦變流器的變比時(shí)，可以使變流器的輸出電流等于未裝設(shè)變流器的LH的二次電流，從而使流入差動(dòng)繼電器的電流為零或接近為零。二是利用中間變流器的平衡線圈進(jìn)行磁補(bǔ)償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動(dòng)線圈，接入差動(dòng)電流，另外還繞一個(gè)平衡線圈和一個(gè)二次線圈，接入二次電流較小的一側(cè)。適當(dāng)選擇平衡線圈的匝數(shù)，使平衡線圈產(chǎn)生的磁勢能完全抵消差動(dòng)線圈產(chǎn)生的磁勢，則在二次線圈里就不會(huì)感應(yīng)電勢，因而差動(dòng)繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時(shí)，按公式計(jì)算出的平衡線圈的匝數(shù)一般不是整數(shù)，但實(shí)際上平衡線圈只能按整數(shù)進(jìn)行選擇，因此還會(huì)有一殘余的不平衡電流存在，這在進(jìn)行縱差保護(hù)定值整定計(jì)算時(shí)應(yīng)該予以考慮。目前微機(jī)繼電保護(hù)已被廣泛應(yīng)用，對于變壓器縱差保護(hù)中由電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過軟件補(bǔ)償，也可采用在模數(shù)變換（VFC）板上直接調(diào)整變壓器各側(cè)電流的硬件調(diào)整平衡系數(shù)的方法，把各側(cè)的額定電流都調(diào)整到保護(hù)裝置的額定工作電流（5A或1A），這類似于整流型保護(hù)調(diào)整平衡繞組的方法[6]。2.由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法對于由變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法（也稱相位補(bǔ)償法）來克服。對于變壓器Y形接線側(cè)，其LH采用△形接線，而變壓器△形接線側(cè)，其LH采用Y形接線，則兩側(cè)LH二次側(cè)輸出電流相位剛好同相。但當(dāng)LH采用上述連接方式后，在LH接成△形側(cè)的差動(dòng)一臂中，電流又增大了3倍，此時(shí)為保證在正常運(yùn)行及外部故障情況下差動(dòng)回路中沒有電流，就必須將該側(cè)LH的變比擴(kuò)大3倍，以減小二次電流，使之與另一側(cè)的電流相等。接線圖如圖2-4圖2-4縱差保護(hù)BCH-II差動(dòng)臂中的同相位了，但。為使正常運(yùn)行或區(qū)外故障時(shí)，，則應(yīng)使故此時(shí)選擇LH變比的條件如式（2-7）：（2-7）在采用微機(jī)保護(hù)的變壓器中，變壓器各側(cè)LH均可接成Y形，因相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流可以通過軟件進(jìn)行相位校正。3.由電流互感器型號(hào)不同和由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流的克服方法該不平衡電流均可在變壓器縱差保護(hù)定值整定計(jì)算中予以考慮。在穩(wěn)態(tài)情況下，為整定變壓器縱差保護(hù)所采用的最大不平衡電流可如式（2-8）確定：（2-8）為LH的同型系數(shù)，當(dāng)LH型號(hào)相同時(shí)取0.5，不同時(shí)取1.0；為變壓器帶負(fù)荷調(diào)壓引起的相對誤差，一般采用變壓器調(diào)壓范圍的一半；為平衡線圈整定匝數(shù)與計(jì)算匝數(shù)不等而產(chǎn)生的相對誤差。實(shí)施縱差動(dòng)保護(hù)遇到的問題實(shí)施變壓器縱差動(dòng)保護(hù)，除應(yīng)滿足繼電保護(hù)的要求外，應(yīng)解決幾個(gè)問題。1.正確識(shí)別勵(lì)磁涌流和內(nèi)部短路故障時(shí)的短路電流。變壓器空載合閘或外部短路故障切除電壓突然恢復(fù)時(shí)，變壓器有很大的勵(lì)磁電流即勵(lì)磁涌流流過，因該勵(lì)磁涌流僅在變壓器的一側(cè)流通，故流入差動(dòng)回路。變壓器內(nèi)部短路故障時(shí)，差動(dòng)回路通過的是很大的短路電流，應(yīng)正確識(shí)別勵(lì)磁涌流和短路電流。2.應(yīng)解決好區(qū)外短路故障時(shí)差動(dòng)回路中的不平衡電流和保護(hù)靈敏度間的矛盾。區(qū)外短路故障時(shí)，由于縱差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流互感器變比不匹配、調(diào)壓變壓器分接頭的改變、電流互感器誤差特別是暫態(tài)誤差的影響，差動(dòng)回路中流過數(shù)值不小的不平衡電流，為保證縱差動(dòng)保護(hù)不動(dòng)作，動(dòng)作電流應(yīng)高于區(qū)外短路故障的最大不平衡電流，這勢必要影響內(nèi)部短路故障時(shí)保護(hù)的靈敏度。作為縱差動(dòng)保護(hù)，既要保證區(qū)外短路故障差動(dòng)回路流過最大不平衡電流時(shí)不誤動(dòng)，又要在內(nèi)部短路故障時(shí)保證一定的靈敏度。3.電流互感器飽和不應(yīng)影響縱差動(dòng)保護(hù)的正確動(dòng)作。特別是在保護(hù)區(qū)外短路故障時(shí)，一側(cè)電流互感器的飽和導(dǎo)致差動(dòng)回路電流增大，若不采取措施，很容易使差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。此外，變壓器內(nèi)部短路故障時(shí)一側(cè)電流流出以及內(nèi)部短路故障時(shí)二次諧波[7]。過電流保護(hù)變壓器相間短路的保護(hù)既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又是相鄰母線或線路的后備保護(hù)。根據(jù)變壓器容量大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護(hù)可采用過電流保護(hù)、低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)和復(fù)合電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)等。不帶低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)過電流宜用于降壓變壓器，過電流保護(hù)采用三相式接線，且保護(hù)應(yīng)該裝設(shè)在電源側(cè)。不帶低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)的原理接線圖如圖2-5：圖2-5變壓器過電流保護(hù)單相原理接線圖保護(hù)的動(dòng)作電流應(yīng)按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流來整定，如式（2-9）：（2-9）—可靠系數(shù)，一般為1.2~1.3； —為返回系數(shù)。低電壓起動(dòng)的過電流保護(hù)對于升壓變壓器或容量較大的降壓變壓器，當(dāng)過電流保護(hù)另名都不夠時(shí)，可以考慮并列變壓器跳閘或電動(dòng)機(jī)自起動(dòng)等因素引起的最大可能的負(fù)荷電流，而可以按躲過變壓器的額定電流來整定。這樣可以降低過電流保護(hù)的整定值，從而提高保護(hù)的靈敏度。對升壓變壓器，如果低電壓繼電器只接在一側(cè)電壓上則當(dāng)另一側(cè)發(fā)生短路時(shí)，往往不能滿足靈敏度的要求。為此，可采用兩套低電壓繼電器，分別接在變壓器的高、低壓側(cè)。當(dāng)采用低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)時(shí)，其動(dòng)作電流按躲開變壓器的額定電流整定。低電壓及電器的動(dòng)作電壓應(yīng)小于正常運(yùn)行情況下的最小工作電壓。雙側(cè)電源的變壓器或多臺(tái)并列運(yùn)行的變壓器，一般均采用低電壓起動(dòng)的過流保護(hù)或復(fù)合電壓起動(dòng)的過流保護(hù)。零序電流保護(hù)在大電流接地的系統(tǒng)中，一般在變壓器上裝設(shè)接地保護(hù)。作為便宜變壓器本身主保護(hù)的后備保護(hù)和相鄰元件接地短路的后備保護(hù)。當(dāng)系統(tǒng)接地短路時(shí)，零序電流的大小和分布是與系統(tǒng)中變壓器中性點(diǎn)接地的數(shù)目和位置有關(guān)。對于有一臺(tái)變壓器的升壓變電站，變壓器都采用中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式。對于若干臺(tái)變壓器并聯(lián)運(yùn)行的變電站，則采用一部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行，而另一部分變壓器中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。中性點(diǎn)直接接地變壓器的零序電流保護(hù)圖2-6為中性點(diǎn)直接接地雙繞組變壓器的零序電流保護(hù)原理接線圖。保護(hù)用電流互感器接于中性點(diǎn)引出線上。其額定電壓可選擇低一級(jí)，其變比根據(jù)接地短路電流的熱穩(wěn)定和動(dòng)態(tài)穩(wěn)定條件來選擇。圖2-6中性點(diǎn)直接接地零序電流保護(hù)原理接線圖保護(hù)靈敏系數(shù)按后備保護(hù)范圍末端接地短路校驗(yàn)，靈敏系數(shù)不小于1.2。保護(hù)動(dòng)作時(shí)限應(yīng)比引出線零序電流后備段的最大動(dòng)作時(shí)限大一個(gè)階梯時(shí)限。為了縮小接地故障的影響范圍及提高后備保護(hù)動(dòng)作的快速性，通常配置為兩段式零序電流保護(hù)，每段各帶兩級(jí)時(shí)限。零序段作為變壓器及母線的接地故障后備保護(hù)，其動(dòng)作電流以與引出線零序電流保護(hù)段在靈敏系數(shù)上配合整定，以較短延時(shí)（通常為0.5S）作用于斷開母聯(lián)斷路器或分段斷路器；以較長延時(shí)（0.5+）作用與斷開變壓器的斷路器。零序段作為引出線接地故障的后備保護(hù)，其動(dòng)作電流按上式選擇，第一級(jí)延時(shí)與引出線零序后備段動(dòng)作延時(shí)配合，第二級(jí)延時(shí)比第一級(jí)延時(shí)長一個(gè)階梯時(shí)限。（2-13）式（2-13）中—變壓器零序過電流保護(hù)的動(dòng)作電流；—配合系數(shù)，取1.1~1.2；—零序電流分支系數(shù)；—引出線零序電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流。中性點(diǎn)可能接地或不接地變壓器的保護(hù)當(dāng)變電站部分變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)，如圖（2-6）所示，當(dāng)兩臺(tái)變壓器并列運(yùn)行時(shí)，其中T1中性點(diǎn)接地運(yùn)行，T2中性點(diǎn)不接地運(yùn)行。當(dāng)線路上發(fā)生單相接地時(shí)，有零序電流流過QF1、QF3、QF4和QF5的四套零序過電流保護(hù)。按選擇性要求應(yīng)滿足t1>t3，即應(yīng)由QF3和QF4的兩套保護(hù)動(dòng)作于QF3和QF4跳閘。若因某種原因造成QF3拒絕跳閘，則應(yīng)由QF1的保護(hù)動(dòng)作跳閘。當(dāng)QF1和QF4跳閘后，系統(tǒng)成為中性點(diǎn)不接地系統(tǒng)，而且T2仍帶著接地故障繼續(xù)運(yùn)行。T2的中性點(diǎn)對地電壓將升高為相電壓，兩非接地相的對地電壓將升高倍，如果在接地故障點(diǎn)出現(xiàn)間歇性電弧過電壓，則對變壓器T2的絕緣危害更大。如果T2為全絕緣變壓器，可利用在其中性點(diǎn)不接地運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的零序電壓，實(shí)現(xiàn)零序過電壓保護(hù)，作用于斷開QF2。如果T2是分級(jí)絕緣變壓器，則不允許上述出現(xiàn)情況，必須在切除T1之前，先將T2切除。圖2-7中性點(diǎn)接地運(yùn)行圖因此，中性點(diǎn)有兩種運(yùn)行方式的變壓器，需要裝設(shè)兩套相互配合的接地保護(hù)裝置：零序過電流保護(hù)－用于中性點(diǎn)接地運(yùn)行方式；零序過電壓保護(hù)－用于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行方式。并且還要按下面的原則進(jìn)行保護(hù)：對于分級(jí)絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行的變壓器，后切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行的變壓器；對于全絕緣變壓器應(yīng)先切除中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器，后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器。1.分級(jí)絕緣變壓器圖2-8為分級(jí)絕緣變壓器的零序過電流和零序過電壓保護(hù)原理接線圖。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器的TAN無零序電流，裝置中的KA不動(dòng)作，零序過電流保護(hù)動(dòng)作，KV因有零序電壓3U0而動(dòng)作。這時(shí)，與之并列運(yùn)行的中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器的零序過電流保護(hù)則因TAN有零序電流，KA動(dòng)作并經(jīng)其時(shí)間繼電器1KT的瞬時(shí)閉合常開接地將正電源加到小母線WB上。此正電源經(jīng)中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器的KV接點(diǎn)和KA的常閉接點(diǎn)使KT2起動(dòng)零序過電壓保護(hù)。在主保護(hù)拒絕動(dòng)作的情況下，經(jīng)過較短時(shí)限使KCO動(dòng)作，先動(dòng)作于中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。與之并列運(yùn)行的中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器的KV雖然也已動(dòng)作，但由于KA已處于動(dòng)作狀態(tài)，其常閉接點(diǎn)已斷開，故小母線上的正電源不能使KT2動(dòng)作，其零序過電壓保護(hù)不能起動(dòng)，要等到整定時(shí)限較長的KT1延時(shí)接點(diǎn)閉合時(shí)，才動(dòng)作于中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。圖2-8分級(jí)絕緣變壓器的接地保護(hù)原理圖2.全絕緣變壓器圖2-9為全絕緣變壓器的零序過電流和零序過電壓保護(hù)原理圖。當(dāng)發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器的零序過電流保護(hù)和零序過電壓保護(hù)都會(huì)起動(dòng)。因KT1的整定時(shí)限較短，故在主保護(hù)拒絕動(dòng)作的情況下先動(dòng)作于中性點(diǎn)接地運(yùn)行變壓器的兩側(cè)斷路器跳閘。與之并列運(yùn)行的中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器，則只有零序過電壓保護(hù)動(dòng)作，其零序過電流保護(hù)并不起動(dòng)作。因KT2的整定時(shí)限較長，故后切除中性點(diǎn)不接地運(yùn)行變壓器的兩側(cè)短路器。圖2-9全絕緣變壓器的接地保護(hù)裝置原理接線圖過負(fù)荷保護(hù)當(dāng)變壓器過負(fù)荷電流三相對稱，過負(fù)荷保護(hù)裝置只采用一個(gè)電流繼電器，經(jīng)過較長的延時(shí)后發(fā)出信號(hào)。對于三繞組變壓器，三側(cè)都裝有過負(fù)荷啟動(dòng)元件；對于雙繞組變壓器，過負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝設(shè)在電源側(cè)。其原理如圖2-10所示。圖2-10變壓器過負(fù)荷保護(hù)接線圖本章小結(jié)本章詳細(xì)分析了高壓變電站中變壓器的各種保護(hù)的基本原理，及其特點(diǎn)。通過縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)，了解產(chǎn)生勵(lì)磁涌流的條件，以及如何克服保護(hù)中不平衡電流等問題。微機(jī)保護(hù)RCS-978系列變壓器成套保護(hù)裝置RCS-978系列數(shù)字式變壓器保護(hù)適用于220kV及以上電壓等級(jí)，需要提供雙套主保護(hù)、雙套后備保護(hù)的各種接線方式的變壓器。RCS-978裝置中可提供一臺(tái)變壓器所需要的全部電量保護(hù)，主保護(hù)和后備保護(hù)可共用同一TA。這些保護(hù)包括：穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)、差動(dòng)速斷、工頻變化量比率差動(dòng)、零序比率差動(dòng)/分側(cè)比率差動(dòng)、復(fù)合電壓閉鎖方向過流、零序方向過流、零序過壓。后備保護(hù)可以根據(jù)需要靈活配置于各側(cè)。另外還包括以下異常告警功能：過負(fù)荷報(bào)警、起動(dòng)冷卻器、過載閉鎖有載調(diào)壓、零序電壓報(bào)警、差流異常報(bào)警、零序差流異常報(bào)警、差動(dòng)回路TA斷線、TA異常報(bào)警和TV異常報(bào)警。性能特征1.高性能的硬件，實(shí)時(shí)計(jì)算采用32位微處理器＋雙DSP的硬件結(jié)構(gòu)，三個(gè)CPU并行工作，32位微處理器負(fù)責(zé)出口邏輯，兩個(gè)DSP負(fù)責(zé)保護(hù)運(yùn)算。高性能的硬件保證了裝置在每一個(gè)采樣間隔對所有繼電器進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。2.獨(dú)立的起動(dòng)元件啟動(dòng)＋保護(hù)動(dòng)作出口跳閘方式，杜絕保護(hù)裝置硬件故障起的誤動(dòng)。3.強(qiáng)電磁兼容性整體面板、全封閉機(jī)箱，強(qiáng)弱電嚴(yán)格分開，取消傳統(tǒng)背配方式，同時(shí)在軟件設(shè)計(jì)上也采取相應(yīng)的抗干擾措施，裝置的抗干擾能力大大提高，對外的電磁輻射也滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。4.雙主、雙后備保護(hù)的配置原則真正實(shí)現(xiàn)一臺(tái)裝置完成所有的主保護(hù)后備保護(hù)功能。5.程序模塊化模塊化的程序使保護(hù)配置靈活，功能調(diào)整方便?？蛇x擇的勵(lì)磁涌流判別原理，提供了二次諧波原理和波形識(shí)別原理兩種方法識(shí)別勵(lì)磁涌流，可經(jīng)整定選擇使用任一種原理，或同時(shí)使用兩種原理。高靈敏度的工頻變化量差動(dòng)保護(hù)利用工頻故障分量構(gòu)成的工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)，不受負(fù)荷電流影響，靈敏度高，抗TA飽和能力強(qiáng)?？煽康牟顒?dòng)回路TA異常判斷功能結(jié)合電壓量對差回路的異常情況進(jìn)行判別，可以判斷出TA多相斷線，多側(cè)斷線，短路等復(fù)雜情況。整定，留有可以配置的備用接點(diǎn)，方便特殊應(yīng)用。6.漢化界面顯示、報(bào)告、定值等相關(guān)的內(nèi)容均為簡體漢字。7.完善的事件記錄功能可記錄32次故障及動(dòng)作時(shí)序，8次故障波形，32次開關(guān)量變位及自檢結(jié)果。9.豐富的PC機(jī)輔助軟件基于Windows9X/Me/2000/NT的PC機(jī)軟件，使裝置更易于應(yīng)用。保護(hù)工作原理主程序按固定的采樣周期接受采樣中斷進(jìn)入采樣程序，在采樣程序中進(jìn)行模擬量采集與濾波，開關(guān)量的采集、裝置硬件自檢、外部異常情況檢查和起動(dòng)判據(jù)的計(jì)算，根據(jù)是否滿足起動(dòng)條件而進(jìn)入正常運(yùn)行程序或故障計(jì)算程序。硬件自檢內(nèi)容包括RAM、E2PROM、跳閘出口三極管等。正常運(yùn)行程序進(jìn)行裝置的自檢，裝置不正常時(shí)發(fā)告警信號(hào)，信號(hào)分兩種，一種是運(yùn)行異常告警，這時(shí)不閉鎖裝置，提醒運(yùn)行人員進(jìn)行相應(yīng)處理；另一種為閉鎖告警信號(hào)，告警同時(shí)將裝置閉鎖，保護(hù)退出。故障計(jì)算程序中進(jìn)行各種保護(hù)的算法計(jì)算，跳閘邏輯判斷。穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)由于變比和聯(lián)接組的不同，電力變壓器在運(yùn)行時(shí)，各側(cè)電流大小及相位也不同。在構(gòu)成繼電器前必須消除這些影響?，F(xiàn)在的數(shù)字式變壓器保護(hù)裝置，都利用數(shù)字的方法對變比與相移進(jìn)行補(bǔ)償。以下的說明的前提均為已消除了變壓器各側(cè)幅值和相位的差異。穩(wěn)態(tài)比例差動(dòng)保護(hù)用來區(qū)分差流是由于內(nèi)部故障還是不平衡輸出（特別是外部故障時(shí)）引起。RCS-978采用了的穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)動(dòng)作方程，如式（3-1），（3-2）：（3-1）（3-2）其中為變壓器額定電流，為穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)起動(dòng)定值，為差動(dòng)電流，為制動(dòng)電流，為比率制動(dòng)系數(shù)整定值,推薦整定為0.5。穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)按相判別，滿足以上條件時(shí)動(dòng)作。式（3-1）所描述的比率差動(dòng)保護(hù)經(jīng)過TA飽和判別，TA斷線判別（可選擇），勵(lì)磁涌流判別后出口。它可以保證靈敏度。同時(shí)由于TA飽和判據(jù)的引入，區(qū)外故障引起的TA飽和不會(huì)造成誤動(dòng)。式（3-2）所描述的比率差動(dòng)保護(hù)只經(jīng)過TA斷線判別（可選擇），勵(lì)磁涌流判別即可出口。它利用其比率制動(dòng)特性抗區(qū)外故障時(shí)TA的暫態(tài)和穩(wěn)態(tài)飽和，而在區(qū)內(nèi)故障TA飽和時(shí)能可靠正確動(dòng)作。勵(lì)磁涌流識(shí)別原理1.利用諧波識(shí)別勵(lì)磁涌流RCS-978系列變壓器成套保護(hù)裝置采用三相差動(dòng)電流中二次諧波、三次諧波的含量來識(shí)別勵(lì)磁涌流，判別方程如式（3-3）：（3-3）其中、分別為每相差動(dòng)電流中的二次諧波和三次諧波，為對應(yīng)相的差流基波，、分別為二次諧波和三次諧波制動(dòng)系數(shù)整定值。推薦整定為0.1~0.2，整定為0.1~0.2。當(dāng)三相中某一相被判別為勵(lì)磁涌流，只閉鎖該相比率差動(dòng)元件。2.利用波形畸變識(shí)別勵(lì)磁涌流故障時(shí)，差流基本上是工頻正弦波。而勵(lì)磁涌流時(shí)，有大量的諧波分量存在，波形發(fā)生畸變，間斷，不對稱。利用算法識(shí)別出這種畸變，即可識(shí)別出勵(lì)磁涌流。故障時(shí)，有表達(dá)式成立，如式（3-4）（3-4）其中S是差動(dòng)電流的全周積分值，S+是“差動(dòng)電流的瞬時(shí)值+差動(dòng)電流半周前的瞬時(shí)值”的全周積分值，是某一固定常數(shù)，是門檻定值。的表達(dá)式如式（3-5）：（3-5）式中是差電流的全周積分值，是某一比例常數(shù)。當(dāng)三相中的某一相不滿足以上方程，被判別為勵(lì)磁涌流，只閉鎖該相比率差動(dòng)元件。裝置設(shè)有“涌流閉鎖方式控制字供用戶選擇差動(dòng)保護(hù)涌流閉鎖原理。當(dāng)“涌流閉鎖方式控制”字為“0”時(shí)，裝置利用諧波原理識(shí)別涌流；當(dāng)“涌流閉鎖方式控制字”為“1”時(shí)，裝置利用波形判別原理識(shí)別涌流。3.TA飽和的識(shí)別方法為防止在變壓器區(qū)外故障等狀態(tài)下TA的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和所引起的穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，裝置利用二次電流中的二次和三次諧波含量來判別TA是否飽和，所用的表達(dá)式如式（3-6）：（3-6）其中為電流中的二次諧波，為電流中的三次諧波，為電流中的基波，和為某一比例常數(shù)。當(dāng)與某相差動(dòng)電流有關(guān)的電流滿足以上表達(dá)式即認(rèn)為此相差流為TA飽和引起，閉鎖穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)保護(hù)。此判據(jù)在變壓器處于運(yùn)行狀態(tài)才投入。差動(dòng)回路的異常情況的判別裝置將差回路的異常情況分為兩種：未引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)和引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)。1.未引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)的差回路異常報(bào)警方法一：當(dāng)任一相差流大于差流報(bào)警定值的時(shí)間超過10秒時(shí)發(fā)出差流異常報(bào)警信號(hào)，不閉鎖差動(dòng)保護(hù)。差流報(bào)警定值應(yīng)避開有載調(diào)壓變壓器分接頭不在中間時(shí)產(chǎn)生的最大差流，其他原因運(yùn)行時(shí)可能產(chǎn)生的最大差流。方法二：當(dāng)任一相差流滿足下式的時(shí)間超過10秒時(shí)發(fā)出差流異常報(bào)警信號(hào)，不閉鎖差動(dòng)保護(hù)。差流報(bào)警起始定值應(yīng)避開變壓器的勵(lì)磁電流。（3-7）2.引起差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)的差回路異常報(bào)警差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)后滿足以下任一條件認(rèn)為是故障情況，開放差動(dòng)保護(hù)，否則認(rèn)為是差回路TA異常造成的差動(dòng)保護(hù)起動(dòng)。通過“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”，引起差動(dòng)起動(dòng)的差回路異?？芍话l(fā)報(bào)警信號(hào)，或額定負(fù)荷下閉鎖差動(dòng)保護(hù)，或任何情況下閉鎖差動(dòng)保護(hù)。當(dāng)“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”整定為“0”時(shí)，比率差動(dòng)、零序或分側(cè)比率差動(dòng)不經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖。當(dāng)“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”整定為“1”時(shí)，比率差動(dòng)的式和零序或分側(cè)比率差動(dòng)經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖，比率差動(dòng)的式不經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖；當(dāng)“TA斷線閉鎖差動(dòng)控制字”整定為“2”時(shí)，比率差動(dòng)、零序或分側(cè)比率差動(dòng)均經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖。工頻變化量比率差動(dòng)保護(hù)始終經(jīng)過TA斷線和短路閉鎖。由于上述判據(jù)采用了電壓量與電流量相結(jié)合的方法，使得差回路TA二次回路斷線與短路判別更準(zhǔn)確、更可靠[8]。過激磁的判別由于在變壓器過激磁時(shí)，變壓器勵(lì)磁電流將激增，可能引起差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作。因此應(yīng)該判斷出這種情況，閉鎖差動(dòng)保護(hù)。裝置中采用差電流中五次諧波的含量作為對過激磁的判斷。其判據(jù)如式（3-8）：（3-8）其中、分別為每相差動(dòng)電流中的基波和五次諧波，為五次諧波制動(dòng)系數(shù)。當(dāng)過激磁倍數(shù)大于1.4倍時(shí)，不再閉鎖差動(dòng)保護(hù)。過激磁閉鎖差動(dòng)功能可整定選擇。零序比率差動(dòng)保護(hù)與分側(cè)比率差動(dòng)保護(hù)零序比率差動(dòng)原理：零序比率差動(dòng)保護(hù)主要應(yīng)用于自耦變壓器，其動(dòng)作方程如式（3-9）：（3-9）其中、、分別為I側(cè)、II側(cè)和公共繞組側(cè)零序電流，為零序比率差動(dòng)起動(dòng)定值，為零序差動(dòng)電流，為零序差動(dòng)制動(dòng)電流，為零序差動(dòng)比率制動(dòng)系數(shù)整定值，為TA二次額定電流。推薦整定0.5。當(dāng)滿足以上條件時(shí)，零序比率差動(dòng)動(dòng)作。零差各側(cè)零序電流通過裝置自產(chǎn)得到，這樣可避免各側(cè)零序TA極性校驗(yàn)問題。若零序比率差動(dòng)起動(dòng)定值>拐點(diǎn)電流自動(dòng)設(shè)定為，即動(dòng)作方程如式（3-10）：（3-10）避免TA暫態(tài)特性不同導(dǎo)致的零序比率差動(dòng)誤動(dòng)為避免由于TA暫態(tài)特性差異和TA飽和造成的區(qū)外三相短路故障時(shí)的“錯(cuò)誤的差動(dòng)回路零序電流”對零序比率差動(dòng)的影響，裝置采用正序電流制動(dòng)的閉鎖判據(jù)和TA飽和判據(jù)來避免。正序電流制動(dòng)的原理是，零差各側(cè)的零序電流大于其正序電流的倍時(shí)，認(rèn)為零序電流由故障造成。其表達(dá)式如式（3-11）：（3-11）其中為某側(cè)的零序電流，為對應(yīng)側(cè)的正序電流，是某一比例常數(shù)。分側(cè)差動(dòng)保護(hù)原理分側(cè)差動(dòng)保護(hù)也主要應(yīng)用于自耦變壓器，其動(dòng)作方程如式（3-12）：（3-12）其中、、分別為I側(cè)、II側(cè)和公共繞組側(cè)電流，為分側(cè)差動(dòng)起動(dòng)定值，為分側(cè)差動(dòng)電流，為分側(cè)差動(dòng)制動(dòng)電流，為分側(cè)差動(dòng)比率制動(dòng)系數(shù)整定值，為TA二次額定電流。推薦整定為0.5。裝置中依次按相判別，當(dāng)滿足以上條件時(shí)，分側(cè)差動(dòng)動(dòng)作。分側(cè)差動(dòng)各側(cè)TA二次電流由軟件調(diào)整平衡。若分側(cè)差動(dòng)起動(dòng)定值0.5I，則其拐點(diǎn)電流自動(dòng)設(shè)定為，即動(dòng)作方程如式（3-13）：（3-13）零序方向過流保護(hù)零序過流保護(hù)，主要作為變壓器中性點(diǎn)接地運(yùn)行時(shí)接地故障后備保護(hù)。通過整定控制字可控制各段零序過流是否經(jīng)方向閉鎖，是否經(jīng)零序電壓閉鎖，是否經(jīng)諧波閉鎖，是否投入，跳哪幾側(cè)開關(guān)。方向元件所采用的零序電流：裝置設(shè)有“零序方向判別用自產(chǎn)零序電流控制字”來選擇方向元件所采用的零序電流。若“零序方向判別用自產(chǎn)零序電流”控制字為“1”，方向元件所采用的零序電流是自產(chǎn)零序電流；若“零序方向判別用自產(chǎn)零序電流”控制字為“0”，方向元件所采用的零序電流為外接零序電流。方向元件：裝置分別設(shè)有“零序方向指向”控制字來控制零序過流各段的方向指向。當(dāng)“零序方向指向”控制字為“1”時(shí)，方向指向變壓器，方向靈敏角為255°；當(dāng)“零序方向指向”控制字為“0”時(shí)，表示方向指向系統(tǒng)，方向靈敏角為75°。同時(shí)裝置分別設(shè)有“零序過流經(jīng)方向閉鎖”控制字來控制零序過流各段是否經(jīng)方向閉鎖。當(dāng)“零序過流經(jīng)方向閉鎖”控制字為“1”時(shí)，本段零序過流保護(hù)經(jīng)過方向閉鎖[9]。TA、TV異常判別原理TV異常判別判據(jù)如下：1.正序電壓小于30V，且任一相電流大于0.04In或開關(guān)在合位狀態(tài)；2.負(fù)序電壓大于8V。滿足上述任一條件，同時(shí)保護(hù)起動(dòng)元件未起動(dòng)，延時(shí)10秒報(bào)該側(cè)母線TV異常，并發(fā)出報(bào)警信號(hào)，在電壓恢復(fù)正常后延時(shí)10秒恢復(fù)。在異常期間，根據(jù)整定控制字選擇是退出經(jīng)方向或電壓閉鎖的各段過流保護(hù)還是暫時(shí)取消方向和電壓閉鎖，以上各節(jié)均有詳細(xì)說明。接線端子及原理圖RCS-978E端子及微機(jī)保護(hù)原理接線圖如圖3-1，3-2，3-3。圖3-1RCS-978E跳閘接點(diǎn)圖圖3-2RCS-978E跳閘信號(hào)接點(diǎn)圖圖3-3微機(jī)保護(hù)原理圖本章小結(jié)本章主要介紹了RCS-978型微機(jī)保護(hù)的性能以及工作原理。微機(jī)保護(hù)更加提高了保護(hù)的靈敏性以及準(zhǔn)確性。分別研究了穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)、勵(lì)磁涌流的識(shí)別、差動(dòng)回路異常情況的判別、過激磁判別及TA/TV異常的判別等問題。并對應(yīng)用微機(jī)保護(hù)的變壓器的接線進(jìn)行了設(shè)計(jì)。變壓器保護(hù)的整定差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算比率差動(dòng)裝置中的平衡系數(shù)的計(jì)算計(jì)算變壓器各側(cè)一次額定電流：（4-1）式中為變壓器最大額定容量，為變壓器計(jì)算側(cè)額定電壓。計(jì)算變壓器各側(cè)二次額定電流：（4-2）式中為變壓器計(jì)算側(cè)一次額定電流，為變壓器計(jì)算側(cè)TA變比。計(jì)算變壓器各側(cè)平衡系數(shù)：（4-3）式中為變壓器計(jì)算側(cè)二次額定電流，為變壓器各側(cè)二次額定電流值中最小值，為變壓器各側(cè)二次額定電流值中最大值。平衡系數(shù)的計(jì)算方法即以變壓器各側(cè)中二次額定電流為最小的一側(cè)為基準(zhǔn)，其它側(cè)依次放大。若最大二次額定電流與最小二次額定電流的比值大于4，則取放大倍數(shù)最大的一側(cè)倍數(shù)為4，其它側(cè)依次減??；若最大二次額定電流與最小二次額定電流的比值小于4，則取放大倍數(shù)最小的一側(cè)倍數(shù)為1，其它側(cè)依次放大。裝置為了保證精度，所能接受的最小系數(shù)為0.25，因此差動(dòng)保護(hù)各側(cè)電流平衡系數(shù)調(diào)整范圍最大可達(dá)16倍。差動(dòng)各側(cè)電流相位差的補(bǔ)償變壓器各側(cè)電流互感器采用星形接線，二次電流直接接入本裝置。電流互感器各側(cè)的極性參見前圖，都以母線側(cè)為極性端。變壓器各側(cè)TA二次電流相位由軟件調(diào)整，裝置采用Δ-Y變化調(diào)整差流平衡，這樣可明確區(qū)分涌流和故障的特征，大大加快保護(hù)的動(dòng)作速度。對于Y0/Δ-11的接線，其校正方法如下：Y0側(cè)：（4-4）Δ側(cè)：（4-5）式中：，，為Δ側(cè)TA二次電流，，，為Δ側(cè)校正后的各相電流；，，為Y0側(cè)TA二次電流，，，為Y0側(cè)校正后的各相電流。其它接線方式可以類推。裝置中可通過變壓器接線方式整定控制字（參見裝置系統(tǒng)參數(shù)定值）選擇接線方式[10]。差動(dòng)電流起動(dòng)定值為差動(dòng)保護(hù)最小動(dòng)作電流值，應(yīng)按躲過正常變壓器額定負(fù)載時(shí)的最大不平衡電流整定，即：（4-6）式中：為變壓器二次額定電流；為可靠系數(shù)（一般取1.3~1.5）；為電流互感器的比誤差（10P型取0.03-2，5P型和TP型取0.01~2）；為變壓器調(diào)壓引起的誤差，取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值（百分值）；m為由于電流互感器變比未完全匹配產(chǎn)生的誤差，可取為0.05。在工程實(shí)用整定計(jì)算中可選取=（0.2~0.5），并應(yīng)實(shí)測最大負(fù)載時(shí)差回路中的不平衡電流。注意裝置的差動(dòng)電流起動(dòng)值的整定計(jì)算是以變壓器的二次額定電流為基準(zhǔn)。若在實(shí)際的整定計(jì)算中差動(dòng)起動(dòng)電流整定值是歸算到變壓器某一側(cè)的電流有名值，則將這一有名值除以變壓器這一側(cè)的變壓器二次額定電流，即為保護(hù)裝置的整定值（標(biāo)幺值）。斜率整定差動(dòng)保護(hù)的制動(dòng)電流應(yīng)大于外部短路時(shí)流過差動(dòng)回路的不平衡電流。變壓器種類不同，不平衡電流計(jì)算也有較大差別，下面給出普通兩繞組和三繞組電力變壓器差動(dòng)回路最大不平衡電流Iunb.max（二次值）的計(jì)算公式。1.兩繞組變壓器（4-7）式中：、、的含義同上；為電流互感器的同型系數(shù)（取1.0）；為外部短路時(shí)最大穿越短路電流周期分量（二次值）；為非周期分量系數(shù)，兩側(cè)同為TP級(jí)電流互感器取1.0，兩側(cè)同為P級(jí)電流互感器取1.5~2.0。2.三繞組變壓器（以低壓側(cè)外部短路為例）（4-8）式中：、、的含義同上；、分別為變壓器高、中壓側(cè)調(diào)壓引起的相對誤差（對Un而言），取調(diào)壓范圍中偏離額定值的最大值（百分值）；為低壓側(cè)外部短路時(shí)，流過靠近故障側(cè)電流互感器的最大短路電流周期分量（二次值）；、分別為在計(jì)算低壓側(cè)外部短路時(shí)，流過調(diào)壓側(cè)電流互感器電流的周期分量（二次值）分別為在計(jì)算低壓側(cè)外部短路時(shí)，相應(yīng)地流過非靠近故障點(diǎn)兩側(cè)電流互感器電流的周期分量（二次值）；、分別為由于電流互感器（包括中間變流器）的變比未完全匹配而產(chǎn)生的誤差；差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作門檻電流（二次值）式中：為可靠系數(shù)（一般取1.3~1.5）；因此，最大制動(dòng)系數(shù)式中：為最大制動(dòng)電流（二次值），應(yīng)根據(jù)各側(cè)短路時(shí)的不同制動(dòng)電流而定。根據(jù)差動(dòng)起動(dòng)值、第一拐點(diǎn)電流Ires.01、、可按下式計(jì)算出比率差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作特性曲線中折線1的斜率。差動(dòng)速斷保護(hù)差動(dòng)速斷保護(hù)可以快速切除內(nèi)部嚴(yán)重故障，防止由于電流互感器飽和引起的縱差保護(hù)延時(shí)動(dòng)作。其整定值應(yīng)按躲過變壓器勵(lì)磁涌流整定，一般可?。海?-9）式中：K為倍數(shù)，視變壓器容量和系統(tǒng)阻抗的大小。40~120MVA的變壓器K值可取3.0~6.0；120MVA及以上的變壓器K值可取2.0~5.0。即變壓器容量越大，或系統(tǒng)電抗越大，K的取值越小。差動(dòng)速斷保護(hù)靈敏系數(shù)應(yīng)按正常運(yùn)行方式下保護(hù)安裝處兩相金屬性短路計(jì)算，要求。注意裝置的差動(dòng)速斷電流值的整定計(jì)算是以變壓器的二次額定電流為基準(zhǔn)。若在實(shí)際的整定計(jì)算中差動(dòng)速斷電流整定值是歸算到變壓器某一側(cè)的電流有名值，則將這一有名值除以變壓器這一側(cè)的變壓器二次額定電流，即為保護(hù)裝置的整定值（標(biāo)幺值）。諧波制動(dòng)比的整定在利用二次諧波和三次諧波制動(dòng)來防止勵(lì)磁涌流誤動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)中，二次諧波制動(dòng)比和三次諧波制動(dòng)比分別表示差電流中的二次諧波分量，三次諧波分量與基波分量的比值。一般二次諧波制動(dòng)比可整定為10%~20%，三次諧波制動(dòng)比可整定為10%~20%[11]。后備保護(hù)整定計(jì)算零序過流零序電流繼電器的整定對于高壓及中壓側(cè)均直接接地的三繞組普通變壓器，高中壓側(cè)均應(yīng)裝設(shè)零序方向過電流保護(hù)，方向指向本側(cè)母線。1.I段零序過電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序過電流保護(hù)第I段或II段或快速主保護(hù)相配合。（4-10）式中：為I段零序過電流保護(hù)動(dòng)作電流（二次值）；為零序電流分支系數(shù)，其值等于線路零序過電流保護(hù)I段保護(hù)區(qū)末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流與流過該線路的零序電流之比，取各種運(yùn)行方式的最大值，為可靠系數(shù)，取1.1；為與之相配合的線路保護(hù)相關(guān)段動(dòng)作電流（二次值）[12]。I段保護(hù)——設(shè)最大短路電流為2452A，按躲開本線路末端短路時(shí)的最大段路電流來計(jì)算：=1.32452=3187（A）選定=3187A，t=0s2.II段零序過電流繼電器的動(dòng)作電流應(yīng)與相鄰線路零序過電流保護(hù)的后備段相配合。（4-11）式中：為II段零序過電流保護(hù)動(dòng)作電流（二次值）；為零序電流分支系數(shù)，其值等于線路零序過電流保護(hù)后備段保護(hù)區(qū)末端發(fā)生接地短路時(shí)，流過本保護(hù)的零序電流與流過該線路的零序電流之比，取各種運(yùn)行方式的最大值；為可靠系數(shù)，取1.1；為與之相配合的線路零序過電流保護(hù)后備段的動(dòng)作電流（二次值）。II段保護(hù)——按與I段保護(hù)配合來整定。正常方式計(jì)算選定則=.2零序電流繼電器的校驗(yàn)靈敏度應(yīng)按下式（4-12）校驗(yàn)：（4-12）式中：.為I段（或II段）保護(hù)區(qū)末端接地短路時(shí)流過保護(hù)安裝處的最小零序電流（二次值）；為I段（或II段）零序過電流保護(hù)的動(dòng)作電流，要求。最小電流為2069A，則零序電流保護(hù)結(jié)果表明，靈敏度滿足要求。變壓器不接地運(yùn)行時(shí)的后備保護(hù)對于中性點(diǎn)經(jīng)放電間隙接地的變壓器，應(yīng)增設(shè)反應(yīng)零序電壓和間隙放電電流的零序電壓電流保護(hù)。零序過電壓繼電器的整定過電壓保護(hù)動(dòng)作值按下式（4-13）整定：（4-13）式中：為零序過電壓保護(hù)動(dòng)作值（二次值）；為在部分中性點(diǎn)接地的電網(wǎng)中發(fā)生單相接地時(shí)或中性點(diǎn)不接地變壓器兩相運(yùn)行時(shí)，保護(hù)安裝處可能出現(xiàn)的最大零序電壓（二次值）；為用于中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)的電壓互感器，在失去接地中性點(diǎn)時(shí)發(fā)生單相接地，開口三角繞組可能出現(xiàn)的最低電壓。考慮到中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)一般?。?180V。間隙零序過電流繼電器的整定裝在放電間隙回路的零序過電流保護(hù)的動(dòng)作電流與變壓器的零序阻抗、間隙放電的電弧電阻等因素有關(guān)，一般保護(hù)的一次動(dòng)作電流可取為100A[13]。本章小結(jié)本章分析了主保護(hù)和后備保護(hù)的整定。保護(hù)的整定計(jì)算式保護(hù)工作中一項(xiàng)重要的工作。其計(jì)算的目的是按照所設(shè)計(jì)的電力系統(tǒng)進(jìn)行計(jì)算分析，選擇和論證繼電保護(hù)的配置及選型的正確性。結(jié)論本文對高壓變電站中變壓器保護(hù)的原理進(jìn)行了詳細(xì)的分析。研究了對變壓器保護(hù)的發(fā)展趨勢和研究方向。因此，應(yīng)根據(jù)變壓器的容量等級(jí)和重要程度，裝設(shè)性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著計(jì)算機(jī)硬件的迅速發(fā)展，微機(jī)保護(hù)也在不斷地發(fā)展。通過研究得到結(jié)論如下：1.了解了變電站中變壓器保護(hù)的基本原理。2.闡述了220KVRCS-978，成套保護(hù)裝置的性能特征。通過對變電站中變壓器的微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)，對穩(wěn)態(tài)比率差動(dòng)的保護(hù)、勵(lì)磁涌流的識(shí)別，以及對TA、TV異常判別進(jìn)行了多方面的研究。對主保護(hù)—縱差保護(hù)，后備保護(hù)—零序過流保護(hù)的整定計(jì)算，完成了變壓器保護(hù)的設(shè)計(jì)。3.對RCS-978裝置的顯示進(jìn)行了進(jìn)一步的說明，設(shè)置其命令的菜單及顯示的目錄。綜上所述，本文對變電站變壓器保護(hù)的問題做了對比，從傳統(tǒng)的繼電保護(hù)到如今的微機(jī)保護(hù)，變壓器保護(hù)有了很大的發(fā)展，今后將保護(hù)、控制、測量一體化應(yīng)用在智能化的變電站中，我們應(yīng)該在微計(jì)保護(hù)以及智能化變電站的問題上繼續(xù)研究。致謝在本論文的寫作過程中，我的導(dǎo)師李文龍老師傾注了大量的心血，從選題到開題報(bào)告，從寫作提綱，到一遍又一遍地指出每稿中的具體問題，嚴(yán)格把關(guān)，循循善誘，在此我表示衷心感謝。他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，李文龍老師都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。李老師不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，在此謹(jǐn)向李老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。參考文獻(xiàn)1劉立群．微機(jī)型電力變壓器保護(hù)系統(tǒng)．變壓器，1996年，第2卷：28~332J．C．Yang，X．G．Yin，D．S．Chen，seniormemberIEEE，Z．ZhangandZ．H．Wang．Fundamentalsofprotectionpractice．IEEETrans．onNeuralNetworks，1994，5(1)：24~383陶然，熊為群.繼電保護(hù)自動(dòng)裝置及二次回路.中國電力出版社，1998年：116~1274G．Sturnberger，B．Pllajzer，B．Sturnberger，M．Toman，＂EvaluationofExperimentalMethodsfordeterminingmagneticallynonlinearcharacteristicsofelectromagneticdevices，＂[InternationalAsia2005:DigestoftheIEEEInternationalMagneticConference(IEEECat．No．05CH37655)，2005：1075~10765徐習(xí)東．電力變壓器縱差保護(hù)研究．浙江大學(xué)博士學(xué)位論文，2005年：5~256陳增田．電力變壓器保護(hù)．第二版.水利電力出版社，1989年：25~787施雄杰．變壓器差動(dòng)保護(hù)中的兩個(gè)問題.電力系統(tǒng)自動(dòng)化設(shè)備，2004，24(10)：99~1018熊小伏，鄧祥力，游波，基于參數(shù)辨識(shí)的變壓器微機(jī)保護(hù)，電力系統(tǒng)自動(dòng)化,2003：13~159朱聲石．吳運(yùn)祥．微機(jī)變壓器的相間后備保護(hù).繼電器，2000年10AI-Tallaq．K．N．Discriminationbetweenmagnetizinginrushandfaultcurrentsinsingle-phasetransformersusingpowermethod，PowerEngineering，2004Page:118~13311山東工學(xué)院編寫組．電力系統(tǒng)繼電保護(hù).水利電力出版社．1990年：536~59712韋鋼．電力工程概論．第二版．中國電力出版社，2007/2：36~6413劉介才．工廠供電．第四版．天津大學(xué)出版社，2001/8：167~181附錄ARCS-978裝置液晶顯示說明1.1正常運(yùn)行時(shí)液晶顯示說明置正常運(yùn)行狀態(tài)，RCS-978E液晶屏幕將顯示如圖（A-1）信息：圖A-1圖形中上面部分的左側(cè)顯示為程序版本號(hào)，中間為CPU實(shí)時(shí)時(shí)鐘，右側(cè)顯示為裝置當(dāng)前運(yùn)行的保護(hù)定值區(qū)號(hào)。通過顯示控制菜單中的“顯示變壓器類型（二圈/三圈/自耦）”、“顯示低壓側(cè)分支(雙/單左/單右)”、“高壓側(cè)顯示接線方式（Y/Δ）”、“中壓側(cè)顯示接線方式（Y/Δ）”和“低壓側(cè)顯示接線方式（Y/Δ）”五個(gè)定值參數(shù)可控制裝置正常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，液晶屏幕所顯示的信息內(nèi)容。具體的整定控制說明請參見顯示控制菜單。1.2動(dòng)作時(shí)保護(hù)液晶顯示說明當(dāng)保護(hù)動(dòng)作時(shí)，液晶屏幕自動(dòng)顯示最新一次保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，再根據(jù)當(dāng)前是否有自檢報(bào)告，液晶屏幕將可能顯示以下兩種界面：圖A-2其中，上半部分為保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，下半部分為自檢報(bào)告。對于上半部分，第一行的左側(cè)顯示為保護(hù)動(dòng)作報(bào)告的記錄號(hào)，第一行的中間為報(bào)告名稱；第二行為保護(hù)動(dòng)作報(bào)告的時(shí)間（格式為：年-月-日時(shí)：分：秒：毫秒）；第三~五行為動(dòng)作元件，動(dòng)作元件前還會(huì)有動(dòng)作的相對時(shí)間，有的動(dòng)作元件前還有動(dòng)作相別；同時(shí)如果動(dòng)作元件的總行數(shù)大于3，其右側(cè)會(huì)顯示出一滾動(dòng)條，滾動(dòng)條黑色部分的高度基本指示動(dòng)作元件的總行數(shù)，而其位置則表明當(dāng)前正在顯示行在總行中的位置；且動(dòng)作元件和右側(cè)的滾動(dòng)條將以每次一行速度向上滾動(dòng)，當(dāng)滾動(dòng)到最后三行的時(shí)候，則重新從最早的動(dòng)作元件開始滾動(dòng)。下半部分的格式可參考上半部分的說明。1.3RCS-978E命令菜單目錄結(jié)構(gòu)第一部分：圖A-3第二部分：圖A-41.4命令菜單詳解在主接線圖或保護(hù)動(dòng)作報(bào)告或自檢報(bào)告狀態(tài)下，按“取消”鍵即可進(jìn)入主菜單。菜單為仿WINDOWS開始菜單界面，界面圖形如下。圖A-5其中，反顯的菜單條目為激活條目。右（→）鍵或（確認(rèn)）鍵為彈出下一級(jí)菜單（必須是菜單項(xiàng)中標(biāo)有箭頭指向的），左（←）鍵為回到前一級(jí)菜單，上（↑）、下（↓）鍵為移動(dòng)菜單項(xiàng)，該移動(dòng)為循環(huán)移動(dòng)。1.保護(hù)狀態(tài)本菜單的設(shè)置主要用來顯示保護(hù)裝置電流電壓實(shí)時(shí)采樣值、相角、開入量狀態(tài)和差動(dòng)計(jì)算定值，它全面地反映了保護(hù)運(yùn)行的環(huán)境，正常情況下這些量的顯示值應(yīng)與實(shí)際運(yùn)行情況一致。本菜單的設(shè)置為現(xiàn)場人員的調(diào)試與維護(hù)提供了極大的方便。保護(hù)狀態(tài)分為保護(hù)板狀態(tài)和管理板狀態(tài)兩個(gè)子菜單：2.保護(hù)板狀態(tài)顯示保護(hù)板采樣得到的各種模擬量、開關(guān)量的狀態(tài)和差動(dòng)計(jì)算定值。對于開關(guān)量狀態(tài)，“1”表示投入或收到接點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)，“0”表示未投入或沒收到接點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)。3.管理板狀態(tài)顯示管理板采樣得到的各種模擬量、相角和開關(guān)量的狀態(tài)。對于開關(guān)量狀態(tài)，“1”表示投入或收到接點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)，“0”表示未投入或沒收到接點(diǎn)動(dòng)作信號(hào)。4.顯示報(bào)告本菜單顯示保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，異常記錄報(bào)告，及開入變位報(bào)告。由于本保護(hù)自帶掉電保持，不管斷電與否，它能記憶保護(hù)動(dòng)作報(bào)告，異常記錄報(bào)告及開入變位報(bào)告各32次。按鍵“↑”和“↓”上下滾動(dòng)，選擇要顯示的報(bào)告，按鍵“確認(rèn)”顯示所選定的報(bào)告。進(jìn)入菜單首先顯示最新的一條報(bào)告；按鍵“－”，顯示前一個(gè)報(bào)告；按鍵“＋”，顯示后一個(gè)報(bào)告。若一條報(bào)告一屏顯示不下，則通過鍵“↑”“↓”上下滾動(dòng)。按鍵“取消”退出至上一級(jí)菜單。附錄B附錄C附錄DFundamentalsofprotectionpracticeThepurposeofanelectricalpowersystemistogenerateandsupplyelectricalenergytoc