1、110kV 主變保護(hù)培訓(xùn)一、主變保護(hù)配置：變壓器的主保護(hù)為差動(dòng)保護(hù)和重瓦斯保護(hù)。差動(dòng)保護(hù)作為變壓器內(nèi)部以及套管引出線相間短路的保護(hù)以及中性點(diǎn)直接接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路保護(hù)，同時(shí)對(duì)變壓器內(nèi)部繞組的匝間短路也能反應(yīng)。瓦斯保護(hù)能反應(yīng)變壓器內(nèi)部的繞組相間短路、中性點(diǎn)直接地系統(tǒng)側(cè)的單相接地短路、繞組匝間短路、鐵芯或其它部件過(guò)熱或漏油等各種故障。由上可以看出，差動(dòng)保護(hù)對(duì)變壓器內(nèi)部鐵芯過(guò)熱或因繞組接觸不良造成的過(guò)熱無(wú)法反應(yīng)，且當(dāng)繞組匝間短路時(shí)短路匝數(shù)很少時(shí)， 也可能反應(yīng)不出。 而瓦斯保護(hù)雖然能反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部的各種故障，但對(duì)于套管引出線的故障無(wú)法反應(yīng)， 因此，通過(guò)瓦斯保護(hù)與差動(dòng)保護(hù)共同組成變壓器的主保護(hù)

2、。其它保護(hù)均為后備保護(hù)， 其中電量保護(hù)包括相過(guò)流保護(hù)、零序過(guò)流保護(hù)、阻抗保護(hù)、間隙過(guò)流和間隙過(guò)壓保護(hù)、 過(guò)負(fù)荷保護(hù)，非電量保護(hù)元件包括氣體繼電器、壓力釋放閥、油壓突變繼電器、油位指示器、油溫度控制器、繞組溫度控制器等。二、差動(dòng)保護(hù)原理：差動(dòng)保護(hù)：反映變壓器內(nèi)部故障（包括三側(cè)或兩側(cè)CT 之間的電纜）。以兩圈變?yōu)槔?，采集變壓器兩?cè)的電流。正常情況，根據(jù)KCL定理，流入變壓器電流等于流出變壓器電流，即差流為零；如果變壓器內(nèi)部故障，肯定有一側(cè)的電流比較大，從而導(dǎo)致差流不為0，保護(hù)動(dòng)作，見(jiàn)圖（ b）。如果是外部故障，流入變壓器電流仍然等于流出變壓器電流，保護(hù)不會(huì)動(dòng)作，見(jiàn)圖（ a）。常見(jiàn)的差動(dòng)有差流速斷、

3、比率差動(dòng)等。微機(jī)型主變差動(dòng)保護(hù)由二次諧波制動(dòng)的比率差動(dòng)保護(hù)和差動(dòng)速斷保護(hù)組成。并針對(duì)系統(tǒng)頻繁發(fā)生的差動(dòng)保護(hù)在差動(dòng)回路TA 斷線或接觸不良時(shí)發(fā)生誤動(dòng)問(wèn)題，設(shè)計(jì)了 TA 斷線閉鎖裝置。1、 比率差動(dòng)的原理及動(dòng)作特性( 見(jiàn)下圖 ) :1 / 6變壓器在正常負(fù)荷狀態(tài)下，電流互感器的誤差很校這時(shí)，差動(dòng)保護(hù)的差回路不平衡電流也很小，但隨著外部短路電流的增大，電流互感器就可能飽和，誤差也隨之增大，這時(shí)的不平衡電流也隨之增大。當(dāng)電流超過(guò)保護(hù)動(dòng)作電流時(shí)，差動(dòng)保護(hù)就會(huì)誤動(dòng)，因此，為了防止變壓器區(qū)外故障發(fā)生時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，我們希望引入一種繼電器，其動(dòng)作特性是：它的動(dòng)作電流將隨著不平衡電流的增大而按比例增大，并且比

4、不平衡電流增大的還要快， 這樣誤動(dòng)就不會(huì)出現(xiàn)。因此，我們?cè)诓顒?dòng)保護(hù)中引入了比率制動(dòng)式差動(dòng)繼電器，它除了以差動(dòng)電流作為動(dòng)作電流外，還引入了外部短路電流作為制動(dòng)電流。當(dāng)外部短路電流增大時(shí)，制動(dòng)電流也隨之增大，使繼電器的動(dòng)作電流也相應(yīng)增大，從而有效地防止了變壓器區(qū)外故障發(fā)生時(shí)差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，制動(dòng)特性曲線見(jiàn)圖1。比率差動(dòng)動(dòng)作特性方程: （以其中一種為例）Id IcdIrIB時(shí)Id-Icd kbl(Ir-IB)IrIB式中 Icd- 差動(dòng)電流起動(dòng)定值Id- 差動(dòng)電流動(dòng)作值，Id= i1 i2 Ir制動(dòng)電流， Ir=0.5( I1 I2 )K-比率制動(dòng)系數(shù)，一般取0.5IB- 曲線拐點(diǎn)，一般取0.5Ie即

5、: 當(dāng) Ir IB 時(shí)，比率差動(dòng)不帶制動(dòng)作用，Ir IB 時(shí)，比率差動(dòng)有較大的制動(dòng)作用。2、 差動(dòng)速斷的作用:一般情況下比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)能作為電力變壓器主保護(hù)，但是在嚴(yán)重內(nèi)部故障時(shí)，短路電流很大的情況下，TA 嚴(yán)重飽和使交流暫態(tài)傳變嚴(yán)重惡化，TA 的二次側(cè)基波電流為零， 高次諧波分量增大，反應(yīng)二次諧波的判據(jù)誤將比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)閉瑣，無(wú)法反映區(qū)內(nèi)短路故障，只有當(dāng)暫態(tài)過(guò)程經(jīng)一定時(shí)間TA 退出暫態(tài)飽和比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)才動(dòng)作，從而影響了比率差動(dòng)保護(hù)的快速動(dòng)作，所以變壓器比率制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)還應(yīng)配有差動(dòng)速斷保護(hù)， 作為輔助保護(hù)以加快保護(hù)在內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)的動(dòng)作速度。差動(dòng)速斷保護(hù)是差動(dòng)電

6、流過(guò)電流瞬時(shí)速動(dòng)保護(hù)。3、 差動(dòng)保護(hù)需解決問(wèn)題：3.1 不平衡電流2 / 63.1.1穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流變壓器兩側(cè)電流相位不同電流互感器計(jì)算變比與實(shí)際變比不同變壓器各側(cè)電流互感器型號(hào)不同變壓器帶負(fù)荷調(diào)節(jié)分接頭3.1.2暫態(tài)情況下的不平衡電流的特點(diǎn)暫態(tài)不平衡電流含有大量的非周期分量，偏離時(shí)間軸的一側(cè)。暫態(tài)不平衡電流最大值出現(xiàn)的時(shí)間滯后一次側(cè)最大電流的時(shí)間（根據(jù)此特點(diǎn)靠保護(hù)的延時(shí)來(lái)躲過(guò)其暫態(tài)不平衡電流必然影響保護(hù)的快速性）。3.1.3減小不平衡電流的措施（ 1）減小穩(wěn)態(tài)情況下的不平衡電流。變壓器差動(dòng)保護(hù)各側(cè)用的電流互感器，選用變壓器差動(dòng)保護(hù)專用的 D級(jí)電流互感器；當(dāng)通過(guò)外部最大穩(wěn)態(tài)短路電流時(shí)，

7、差動(dòng)保護(hù)回路的二次負(fù)荷要能滿足 10%誤差的要求。（ 2）減小電流互感器的二次負(fù)荷。減小控制電纜的電阻( 適當(dāng)增大導(dǎo)線截面，盡量縮短控制電纜長(zhǎng)度 ) ；采用弱電控制用的電流互感器( 二次額定電流為lA) 等（ 3）采用帶小氣隙的電流互感器（ 4）減小變壓器兩側(cè)電流相位不同而產(chǎn)生的不平衡電流采用相位補(bǔ)償（微機(jī)保護(hù)采用軟件校正）（ 5）減小電流互感器由于計(jì)算變比與標(biāo)準(zhǔn)變比不同而引起的不平衡電流采用數(shù)值補(bǔ)償。在變壓器微機(jī)保護(hù)的軟件中采用補(bǔ)償系數(shù)使差動(dòng)回路的不平衡電流為最小。（ 6）由變壓器兩側(cè)電流互感器型號(hào)不同而產(chǎn)生的不平衡電流，由整定值實(shí)現(xiàn)（ 7）由變壓器帶負(fù)荷調(diào)整分接頭而產(chǎn)生的不平衡電流，由整定

8、值實(shí)現(xiàn)（ 8）減小暫態(tài)過(guò)程中非周期分量電流的影響。差動(dòng)保護(hù)采用具有速飽和特性的中間變流器3.2 勵(lì)磁涌流問(wèn)題：在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下在空載投入變壓器或外部故障切除后恢復(fù)供電等情況下，變壓器勵(lì)磁電流的數(shù)值可達(dá)變壓器額定 6 8 倍變壓器勵(lì)磁電流通常稱為勵(lì)磁涌流。3.2.1勵(lì)磁涌流的特點(diǎn)：勵(lì)磁電流數(shù)值很大，并含有明顯的非周期分量，使勵(lì)磁電流波形明顯偏于時(shí)間軸的一側(cè)。3 / 6勵(lì)磁涌流中含有明顯的高次諧波，其中勵(lì)磁涌流以2 次諧波為主。勵(lì)磁涌流的波形出現(xiàn)間斷角。3.2.2克服勵(lì)磁涌流對(duì)變壓器縱差保護(hù)影響的措施：采用帶有速飽和變流器的差動(dòng)繼電器構(gòu)成差動(dòng)保護(hù)；利用二次諧波制動(dòng)原

9、理構(gòu)成的差動(dòng)保護(hù)；利用間斷角原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)；采用波形分析識(shí)別閉鎖原理構(gòu)成的變壓器差動(dòng)保護(hù)。三、主變非電量保護(hù)：變壓器非電量保護(hù)由保護(hù)裝置、電氣回路及安裝在變壓器上的非電量保護(hù)元件組成，利用溫度、壓力、流速等非電氣物理量對(duì)變壓器實(shí)施保護(hù)、指示、報(bào)警、控制、監(jiān)測(cè)。1、變壓器本體應(yīng)裝設(shè)輕瓦斯及重瓦斯保護(hù)，輕瓦斯動(dòng)作于信號(hào)，重瓦斯動(dòng)作于跳閘。在瓦斯保護(hù)繼電器內(nèi)，上部是一個(gè)密封的浮筒，下部是一塊金屬檔板, 兩者都裝有密封的水銀接點(diǎn)。浮筒和檔板可以圍繞各自的軸旋轉(zhuǎn)。在正常運(yùn)行時(shí)，繼電器內(nèi)充滿油，浮筒浸在油內(nèi)，處于上浮位置，水銀接點(diǎn)斷開(kāi)；檔板則由于本身重量而下垂，其水銀接點(diǎn)也是斷開(kāi)的。當(dāng)變壓器內(nèi)部

10、發(fā)生輕微故障時(shí)，氣體產(chǎn)生的速度較緩慢，氣體上升至儲(chǔ)油柜途中首先積存于瓦斯繼電器的上部空間，使油面下降，浮筒隨之下降而使水銀接點(diǎn)閉合，接通延時(shí)信號(hào)，這就是所謂的“輕瓦斯”；當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，則產(chǎn)生強(qiáng)烈的瓦斯氣體，油箱內(nèi)壓力瞬時(shí)突增，產(chǎn)生很大的油流向油枕方向沖擊，因油流沖擊檔板，檔板克服彈簧的阻力，帶動(dòng)磁鐵向干簧觸點(diǎn)方向移動(dòng)，使水銀觸點(diǎn)閉合，接通跳閘回路，使斷路器跳閘，這就是所謂的“重瓦斯”。 重瓦斯動(dòng)作，立即切斷與變壓器連接的所有電源，從而避免事故擴(kuò)大，起到保護(hù)變壓器的作用。4 / 62 、有載開(kāi)關(guān)應(yīng)裝設(shè)重瓦斯保護(hù)，并動(dòng)作于跳閘。3 、變壓器本體應(yīng)設(shè)置油面過(guò)高和過(guò)低信號(hào)，有載調(diào)壓開(kāi)關(guān)宜

11、設(shè)置油面過(guò)高和過(guò)低信號(hào)。4 、變壓器應(yīng)裝設(shè)溫度保護(hù)，當(dāng)運(yùn)行溫度過(guò)高時(shí)， 變壓器上層油溫和繞組溫度分兩級(jí)（即低值和高值）動(dòng)作于信號(hào)，且兩級(jí)信號(hào)的設(shè)計(jì)應(yīng)能讓變電站值班員能夠清晰辨別。5、變壓器本體應(yīng)安裝壓力釋放閥，設(shè)置壓力釋放閥的個(gè)數(shù)須符合國(guó)標(biāo)要求，壓力釋放應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。6、當(dāng)變壓器配置有油壓突變繼電器時(shí)，該繼電器應(yīng)動(dòng)作于信號(hào)。7、自然油循環(huán)風(fēng)冷、強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，應(yīng)裝設(shè)冷卻系統(tǒng)故障保護(hù)，當(dāng)冷卻系統(tǒng)部分故障時(shí)應(yīng)發(fā)信號(hào)。8、對(duì)強(qiáng)迫油循環(huán)風(fēng)冷變壓器，應(yīng)裝設(shè)冷卻器全停保護(hù)。當(dāng)冷卻系統(tǒng)全停時(shí)，按第6 章的要求整定出口跳閘。9、為防止變壓器冷卻系統(tǒng)電源故障導(dǎo)致變壓器跳閘停電，強(qiáng)迫油循環(huán)變壓器的冷卻系統(tǒng)必

12、須有兩個(gè)相互獨(dú)立的冷卻系統(tǒng)電源，并裝有自動(dòng)切換裝置。10、對(duì)有兩組或多組冷卻系統(tǒng)（“油泵+片式散熱器”方式或冷卻器方式）的變壓器，應(yīng)具備自動(dòng)分組延時(shí)啟停功能。四、 110kV 主變保護(hù)配置及整定原則110kV主變保護(hù)（微機(jī)型）1重瓦斯按變壓器廠要求值整定（含有載）2輕瓦斯按變壓器廠要求值整定3壓力釋放按變壓器廠要求值整定4頂層油溫高報(bào)95警 15頂層油溫高報(bào)105警 26繞組溫度高報(bào)115警 17繞組溫度高報(bào)120警 28 油溫啟動(dòng)風(fēng)扇 按規(guī)范要求整定9冷卻器全停告按規(guī)范要求整定警10冷卻器全停跳按規(guī)范要求整定閘11電流閉鎖調(diào)壓 1.17Ie0s跳 主 變各側(cè)0s發(fā)信0s發(fā)信0s發(fā)信根據(jù)廣東0s發(fā)信電網(wǎng)油浸式電力變壓器0s發(fā)信非電量保護(hù)技術(shù)規(guī)范0s發(fā)信要求0s發(fā)信0s發(fā)信跳閘0.5s5 / 612差動(dòng)按躲開(kāi)勵(lì)磁涌流和外部短路產(chǎn)生的不跳 主 變平衡電流整定0s各側(cè)13零序過(guò)流動(dòng)作電流和時(shí)限與出線零序保護(hù)配跳 主 變合，各側(cè)按 東 電 生間隙過(guò)流動(dòng)作電流 40 100A， 0.8s 跳 10kV 電14200123 號(hào)廠進(jìn)線， 1.2S 跳主變各側(cè)文要求裝設(shè)動(dòng)作電壓 150 180V， 0.8s 跳 10kV15零序過(guò)壓電廠進(jìn)線， 1.2S 跳主變各側(cè)低壓側(cè)電流限跳變低，電流取自低1610000A0.5時(shí)速切閉 鎖 備壓側(cè) CTS自投跳