變壓器保護裝置配置技術(shù)手冊前言變壓器作為電力系統(tǒng)中電能轉(zhuǎn)換與傳輸?shù)暮诵脑O(shè)備，其安全穩(wěn)定運行直接關(guān)系到整個電力系統(tǒng)的可靠性與經(jīng)濟性。變壓器保護裝置作為保障變壓器安全的第一道防線，其配置的科學(xué)性、合理性與先進性，是確保變壓器在各種工況下能夠得到有效保護、避免或減少故障損失的關(guān)鍵。本手冊旨在結(jié)合當(dāng)前電力系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀與保護技術(shù)水平，系統(tǒng)闡述變壓器保護裝置的配置原則、方案選擇、關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用要點，為工程設(shè)計、安裝調(diào)試、運行維護等專業(yè)人員提供一套實用的技術(shù)指導(dǎo)。一、變壓器保護配置基本原則與要求變壓器保護裝置的配置，應(yīng)始終遵循“安全可靠、技術(shù)先進、經(jīng)濟合理”的總體原則，并滿足以下具體要求：1.1可靠性原則保護裝置本身應(yīng)具備高度的可靠性，包括硬件的耐用性、軟件的穩(wěn)定性以及抗干擾能力。配置方案應(yīng)避免因單一元件故障導(dǎo)致保護失效，重要保護功能宜考慮適當(dāng)?shù)娜哂啻胧１Ｗo邏輯設(shè)計應(yīng)嚴(yán)謹(jǐn)，防止誤動和拒動。1.2選擇性原則當(dāng)變壓器發(fā)生故障時，保護裝置應(yīng)能準(zhǔn)確判斷故障范圍和故障性質(zhì)，僅將故障元件從系統(tǒng)中切除，最大限度地縮小停電范圍，保證系統(tǒng)其他部分的正常運行。上下級保護之間、主保護與后備保護之間應(yīng)實現(xiàn)可靠配合。1.3速動性原則對于危及變壓器安全的嚴(yán)重故障（如繞組匝間短路、相間短路等），保護裝置應(yīng)能迅速動作，切除故障，以最大限度減少故障對變壓器的損壞程度，防止故障擴大。1.4靈敏性原則保護裝置對其保護范圍內(nèi)發(fā)生的各種故障及異常運行狀態(tài)，應(yīng)具有足夠的靈敏系數(shù)。靈敏性需通過整定計算和實際測試進行驗證，確保在最不利的故障條件下保護仍能可靠動作。1.5適應(yīng)性與靈活性原則保護配置應(yīng)適應(yīng)變壓器的類型（如油浸式、干式、自耦變、整流變等）、容量、電壓等級、運行方式以及所在電力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點。裝置應(yīng)具備靈活的整定功能和通訊功能，以適應(yīng)系統(tǒng)運行方式的變化和調(diào)度管理的需求。1.6全面性原則保護配置應(yīng)盡可能覆蓋變壓器可能發(fā)生的各種故障類型和異常運行狀態(tài)，包括內(nèi)部故障、外部故障、過負(fù)荷、過勵磁、非電量故障等。二、變壓器主保護配置主保護是指能夠快速、準(zhǔn)確地切除變壓器內(nèi)部及套管引出線相間短路、繞組匝間短路等主要故障的保護。2.1差動保護差動保護是變壓器的核心主保護，基于“基爾霍夫電流定律”，通過比較變壓器各側(cè)電流的大小和相位來判斷內(nèi)部是否發(fā)生故障。2.1.1常規(guī)電磁式差動保護適用于各種類型和容量的變壓器，是目前應(yīng)用最廣泛的主保護方式。其配置應(yīng)考慮以下因素：*電流互感器（CT）的選型與接線：應(yīng)選用變比準(zhǔn)確、暫態(tài)特性好的CT，采用星形或三角形接線以補償變壓器各側(cè)的相位差。*差動回路平衡調(diào)整：通過調(diào)整CT變比或在保護裝置內(nèi)部設(shè)置平衡系數(shù)，消除變壓器正常運行及外部故障時的不平衡電流。*勵磁涌流的識別與制動：配置有效的勵磁涌流鑒別元件（如二次諧波制動、間斷角制動、波形對稱原理等），防止變壓器空載合閘或外部故障切除后電壓恢復(fù)時勵磁涌流引起的誤動。*CT斷線閉鎖：配置CT斷線檢測及閉鎖功能，防止CT二次回路斷線時產(chǎn)生的差流導(dǎo)致保護誤動，但需注意在斷線期間內(nèi)部故障時保護的可靠性。2.1.2其他差動保護形式對于大型、特大型變壓器或有特殊要求的場合，可根據(jù)需要采用如基于故障分量的差動保護、自適應(yīng)差動保護等，以進一步提高保護性能。2.2瓦斯保護（氣體繼電器保護）瓦斯保護是油浸式變壓器特有的主保護，主要反映變壓器油箱內(nèi)部發(fā)生的各種故障，如繞組匝間短路、鐵芯過熱燒傷、油位降低等。*輕瓦斯保護：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障或油位下降時，氣體繼電器輕瓦斯觸點動作，發(fā)出告警信號。*重瓦斯保護：當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障，產(chǎn)生大量氣體或油流沖擊時，氣體繼電器重瓦斯觸點動作，瞬時跳開變壓器各側(cè)斷路器。瓦斯保護的配置應(yīng)符合相關(guān)規(guī)程要求，注意其與差動保護的協(xié)同配合，二者共同構(gòu)成油浸式變壓器的主保護。三、變壓器后備保護配置后備保護是指當(dāng)主保護拒動、斷路器拒動或主保護未覆蓋的區(qū)域發(fā)生故障時，能夠起到補充保護作用的保護。后備保護可分為近后備和遠(yuǎn)后備。3.1相間短路后備保護3.1.1復(fù)合電壓啟動的過電流保護（低電壓閉鎖過電流保護）通常作為變壓器的相間短路后備保護，其靈敏度和選擇性較好。由負(fù)序電壓、低電壓元件和過電流元件構(gòu)成，只有當(dāng)電壓元件和電流元件同時動作時，保護才能出口?？煞譃槎〞r限和反時限特性。3.1.2負(fù)序過電流保護對不對稱短路故障（如兩相短路、單相接地短路）具有較高的靈敏度，常與復(fù)合電壓過電流保護配合使用，或作為其輔助判據(jù)，也可單獨設(shè)置作為后備保護。3.2接地短路后備保護根據(jù)變壓器中性點接地方式的不同而配置：3.2.1中性點直接接地系統(tǒng)通常配置零序過電流保護、零序方向過電流保護，作為變壓器中性點直接接地側(cè)繞組及引出線接地短路的后備保護，并可作為相鄰元件接地短路的遠(yuǎn)后備。3.2.2中性點非直接接地系統(tǒng)可配置零序過電壓保護、間隙零序過電流保護（當(dāng)中性點裝有放電間隙時），用于反映變壓器內(nèi)部接地故障及系統(tǒng)單相接地故障時中性點的過電壓。3.3過負(fù)荷保護反映變壓器超過額定負(fù)荷運行的情況，動作于告警信號，必要時可動作于減負(fù)荷或跳閘（根據(jù)負(fù)荷重要性及系統(tǒng)要求）。應(yīng)考慮正常過負(fù)荷、事故過負(fù)荷的不同特性及冷卻系統(tǒng)的運行狀態(tài)。3.4過勵磁保護針對現(xiàn)代大型變壓器，由于系統(tǒng)電壓升高或頻率降低導(dǎo)致鐵芯過勵磁，引起鐵芯損耗增加、溫度升高的異常運行狀態(tài)。保護應(yīng)具有反時限特性，根據(jù)過勵磁倍數(shù)的不同，分別動作于告警或跳閘。3.5其他后備保護根據(jù)變壓器的具體情況和系統(tǒng)要求，還可配置如失磁保護（對發(fā)電機變壓器組）、低壓側(cè)單相接地保護（對于低壓側(cè)中性點接地的配電變壓器）、過激磁保護等。四、特殊類型變壓器保護配置特點4.1自耦變壓器保護自耦變壓器除了配置與普通雙繞組變壓器類似的主保護和后備保護外，還需特別注意：*公共繞組過電流保護：防止公共繞組過負(fù)荷或故障。*零序電流保護：由于存在自耦聯(lián)系，零序電流分布復(fù)雜，需配置完善的零序保護，包括高、中壓側(cè)零序電流保護，中性點零序電流保護等，并注意CT的配置與接線。*過電壓保護：對中性點未直接接地的自耦變壓器，需特別關(guān)注中性點的絕緣水平和過電壓保護措施。4.2有載調(diào)壓變壓器保護應(yīng)考慮分接開關(guān)切換過程中可能出現(xiàn)的過渡狀態(tài)，以及因分接開關(guān)故障（如觸頭接觸不良、電弧燒傷）導(dǎo)致的故障?？膳渲梅纸娱_關(guān)油室瓦斯保護（若有獨立油室）、分接開關(guān)過流保護等。4.3干式變壓器保護干式變壓器通常不采用瓦斯保護，其主保護主要依賴差動保護（大容量時）或電流速斷保護（小容量時）。后備保護配置與油浸式變壓器類似，但需注意其溫度保護的配置，如繞組溫度過高告警及跳閘保護。五、保護裝置選型與整定計算要點5.1保護裝置選型*功能完整性：滿足本手冊前述各項保護配置要求。*性能指標(biāo)：包括動作時間、靈敏系數(shù)、精度、抗干擾能力、通訊接口等，應(yīng)符合相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。*可靠性與穩(wěn)定性：選用經(jīng)過實踐檢驗、質(zhì)量可靠、口碑良好的廠家產(chǎn)品。*技術(shù)先進性與升級性：適當(dāng)考慮裝置的數(shù)字化、智能化水平，以及未來功能擴展的可能性。*人機界面與操作便利性：便于整定、調(diào)試、運行監(jiān)視和故障分析。5.2整定計算要點整定計算是保護配置的核心環(huán)節(jié)，必須由專業(yè)人員進行，確保保護參數(shù)的正確性。*依據(jù)：嚴(yán)格按照《繼電保護和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》、《電力系統(tǒng)繼電保護整定計算規(guī)程》及相關(guān)設(shè)備技術(shù)參數(shù)進行。*基本原則：保證保護的選擇性、速動性、靈敏性和可靠性。*關(guān)鍵參數(shù)：如差動保護的制動系數(shù)、最小動作電流、CT斷線閉鎖門檻；過電流保護的動作電流、動作時間；零序保護的整定值等。*配合校驗：重點進行上下級保護之間的配合校驗，以及主保護與后備保護之間的配合校驗。*特殊工況考慮：如變壓器并列運行、穿越性故障、系統(tǒng)振蕩等情況下保護的行為。六、保護裝置的安裝、調(diào)試與運行維護6.1安裝*嚴(yán)格按照裝置技術(shù)說明書和設(shè)計圖紙進行安裝，注意CT、PT回路的極性、相序正確性，二次回路的絕緣、接地、抗干擾措施。*裝置的安裝環(huán)境應(yīng)符合要求，避免高溫、潮濕、振動、灰塵及強電磁干擾。6.2調(diào)試*靜態(tài)調(diào)試：包括絕緣測試、回路通斷檢查、電源檢查、定值整定、開入開出量校驗等。*動態(tài)模擬試驗：通過繼電保護測試儀施加模擬故障量，驗證保護裝置的動作行為是否符合設(shè)計要求，包括各種故障類型下的動作正確性、靈敏性、速動性以及與其他保護的配合。6.3運行維護*日常巡視：檢查裝置運行指示燈、面板顯示、通訊狀態(tài)是否正常，有無告警信息。*定期校驗：按照規(guī)程要求進行定期的預(yù)防性試驗和校驗，確保裝置性能參數(shù)在允許范圍內(nèi)。*定值管理：建立完善的定值管理制度，定值修改必須履行嚴(yán)格的審批手續(xù)，并做好記錄。*故障處理：發(fā)生保護動作或裝置異常時，應(yīng)及時記錄現(xiàn)象，分析原因，妥善處理，并總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)。*軟件版本管理：關(guān)注廠家發(fā)布的軟件升級信息，根據(jù)需要進行合理升級，并做好備份。七、典型案例分析與配置優(yōu)化建議（此處可根據(jù)實際經(jīng)驗，選取1-2個具有代表性的變壓器保護配置案例或事故案例進行簡要分析，說明配置的要點、可能存在的問題及優(yōu)化方向。例如，某變電站主變差動保護誤動原因分析及CT配置優(yōu)化；某電廠自耦變零序保護整定配合問題及解決方案等。通過案例能更直觀地體現(xiàn)配置的實際應(yīng)用與注意事項。）八、結(jié)論變壓器保護裝置的配置是一項系統(tǒng)工程，涉及電力系統(tǒng)、繼電保護、設(shè)備制造等多個