变压器保护配置

变压器保护配置（精选8篇）

变压器保护配置 篇1

在我国供配电系统发展的过程中,考虑到技术发展以及环境保护的客观需求, 采取集中发电的方式对于我国电力需求环境而言是一种必然,而国家电网,则是配合电力的集中生产而产生的对应输配送网络。国家电网的深入应用,必然要求高压以及超高压的输电方式配合,进一步推动着这一环境下的变电系统,成为整个输配电网络的枢纽存在。变压器作为我国变电系统工作体系中的重要并且是核心的电气设备,直接关系到整个电力系统的安全与稳定。

1变压器保护配置综述

当前我国电力系统规模不断扩张, 并且对于电力供给的质量需求也逐步呈现出提升趋势,这些都对变压器保护提出了更多要求。尤其是在信息时代之下,电力系统中更多自动化技术层出不穷,也从技术层面形成了对于变压器保护技术实现的有力支持和推动。因此就目前的状况看,核心问题在于如何在诸多技术力量的支持之下形成有效的体系,使得变压器发生内部故障或外部故障时能迅速、可靠动作于开关跳闸,切除故障点,保证电力系统安全运行,并使变压器免受损毁。

实际工作中,应当切实以变压器的故障形式,以及故障过程中应当采取的正确有效保护方式,来展开对于变压器配置保护的优化设置。在坚持主保护加强以及后备保护简化的原则基础上,分别在如下两个方面加强建设:

首先在于加强变压器的主保护,在这一方面,应当重点关注四个方面,即瓦斯保护、纵联差动保护、过电流保护以及过负荷保护。其中瓦斯保护主要用于实现对于变压器内部故障的忠实反映,诸如开关接触不良、内部多相短路、绕组断线以及铁芯或外壳之间的短路等,都能够通过瓦斯保护加以实现。在变压器内部环境存在小范围故障的时候,瓦斯保护能够自行启动保护,而当故障相对严重,瓦斯大量产生的时候,则可以实现面向于变压器各电源侧的断路器自行断开。综合而言,瓦斯保护系统本身结构简单,并且在灵敏度方面一贯表现良好,但是其本身只能面向内部故障展开工作,如果变压器有向外部线路故障或因外界因素发生的误动作都不能给予良好反应。纵联差动保护主要是通过比较变压器高、低压测电流的相位及大小来实现对于变压器故障的判断,并且进一步触发保护动作。纵联差动保护本身具有良好的灵敏性,并且选择性良好,因此在当前变压环境中,作为变压器的主要保护工作方式出现,在容量为100MVA以上的独立运行变压器工作环境下,此种保护方式较为常见。

除瓦斯保护以及纵联差动保护两种主要的保护工作方式以外,过电流保护以及过负荷保护也是变电保护环境中的常见工作形式。通常过电流保护用于针对变压器外部相间短路故障展开保护,多适用于降压变压器,在系统联络变压器及大容量的升压变压器工作环境中也相对常见。过电流保护相对而言在保护灵敏度方面有所欠缺,使用过程中需要引起注意。而过负荷保护则通常是将过负荷保护电流继电器接入一相线路中可实现保护,用于防止变压器过负荷导致的过电流问题发生。

而对于变压器的后备保护工作而言, 则主要包括复合电压闭锁方向过流保护、 零序方向过流保护以及间隙零序保护几种。后备保护的展开原则中的重点就在于简化,其最终目标在于尽最大可能避免误动的发生。如果变压器的中低压侧母线出现故障状况,而保护或断路器拒动从而无法实现有效保护的时候;或者因为某些原因造成主保护失灵而必须依靠后备保护的时候,后备保护必须能够承担起保护职责,因此其可靠性需求尤为突出。

2变压器保护配置优化分析

对于变压器的保护配置系统而言,首先需要针对主保护实现强化,才是建立起良好稳定保护系统的第一步。针对于瓦斯保护,通常的设置方式为单瓦斯继电器,并且配轻重瓦斯触点各一,直接驱动出口继电器。此种设置不存在闭锁措施,因此可靠性相对有限。为了防止二次回路缘损坏造成误动,正确的优化方式应当是针对瓦斯继电器展开优化,用两个继电器的重瓦斯触点在保护装置环节形成与门回路设计,从而切实提升瓦斯保护系统的可靠性,实现对于主保护系统的加强。

在主保护可靠性提升方面,还需要切实以我国在该领域中的相关操作规程作为依据展开工作,其中包括《继电保护和安全自动装置技术规程》以及《国家电网公司十八项电网重大反事故措施》等。其中前者要求除330k V以上变压器可以配置双重差动保护,其他变压器均按照单主保护单后备保护方式展开配置。而在当前信息技术以及自动化技术飞速发展的背景之下,“措施”文件中同时对220k V以上变压器以及容量在100MW以上发变组微机保护作出规定,应当作出双重化配置。 由此可见,双重化配置也是当前主保护可靠性提升的重要措施。

而从变压器的后备保护选择角度看, 不会像主保护那样重视选择性与灵敏度, 但是其可靠性必须得到重视。当变压器内部存在故障的时候,端口三相电流可能不大,三相电压可能不低,相应的测量阻抗就可能较大,因此后备保护通常并不能发挥面向变压器内部故障实现保护,但是一旦主保护失灵,后备保护必须能够做到切断故障电路,因此其可靠性十分重要。在220k V以及以上线路中,因为通常会配置有双套高频保护、多段相间、接地距离、零序电流保护及断路器失灵保护,因此后备保护通常仅仅作为本侧母线及套管引出线的后备保护展开工作。

3结论

对于变压器继电保护系统的合理配置,对于变压器工作稳定性的保证而言至关重要。在实际工作中,不同的应用环境对于变压器的保护配置会有不同的侧重要求,只有具有针对性的配置工作,才能切实提升变压器体系的工作稳定水平,也才能确保我国电力实业的向前发展。

摘要：文章首先针对变压器的保护配置常见做法,以及其不同保护方式的优劣势进行了说明和分析,而后在此基础之上进一步针对如何面向变压器保护系统的配置展开优化展开了讨论,对于切实提升变压器保护体系的可靠性有着一定的积极意义。

关键词：变压器,保护,配置

变压器保护配置 篇2

关键词：变压器；中性点；保护配置

中图分类号：TM41/47文献标识码：A文章编号：1007-9599 (2010) 13-0000-01

The Protection Scheme of 110kV Transformer Neutral Point

Chen Chunjie,Jin Hongwen,Xiao Qi

(Electric Power Design Institute,Qiqihar161005,China)

Abstract:The neutral grounding power of the transmission line directly to ground protection,if not total protection,including the pilot,basically only the zero-sequence protection and the protection of both ground distance.Based on the description of the actual situation in the merits of both cases,to improve protection of the transformer zero-sequence complementary measures.

Keywords:Transformer;Neutral point;Protection configuration

一、变压器零序保护优缺点

带方向性和不带方向性的零序电流保护简单而有效的接地保护方式，优点如下；

（一）结果与工作原理简单。

（二）整套保护中间环节少，特别是对于近处故障，可以实现快速动作，有利于减少发展性故障。

（三）在电网零序网络基本保持稳定的条件下，保护范围比较稳定。

（四）保护反映与零序电流绝对值，受故障过渡电阻的影响小。

（五）保护定值不受负荷电流影响。

为了克服上述缺点，需要在运行中特别注意：

（一）当电流回路断线时，可能造成保护误动作。

（二）当电力系统出现不对称运行时，也要出现零序电流，都要使用零序电流保护。

（三）地理位置靠近的平行线路，当其中一条线路故障时，可能引起另一条线路出现感应电流，造成反方向侧零序方向继电器误动作。

二、110kV系统接线保护配置特点

接地距离保护接线方式甚多，其最大的优点是瞬间段对金属接地故障保护范围稳定，不受系统运行方式变化的影响。因而其定值可以完全固定不变。但必须解决以下问题：

（一）提高保护的允许故障点经过较大过渡电阻的能力。

（二）经过渡电阻接地时，保护范围的超越问题。

（三）母线故障时，保护可能失去方向性的问题。

（四）经过渡电阻接地时，保护之间的配合问题。

所以一般不宜以接地距离保护作为线路接地故障的基本保护，而作为零序电流保护的补充。

三、110kV变压器中性点过电压水平计算

对于各种不同接线类型的网络，从接地故障复合序网可知。

通过分析可知，在110kV系统中，只要保证电源端变压器中性点有效接地，那么在各种条件下，零序阻抗与正序阻抗之比一定小于3。具体到我市地区，只要保证220kV变压器110kV侧中性点有效接地，那么以该变压器配出的110kV网络就一定是有效接地系统，Z0/Z1<3。若以Z0/Z1=3、系统相电压U=73.0kV代入（1）式可以算出在单相接地故障时，故障点零序U0为43.8kV。因此，在110kV有效接地系统中，不接地变压器中性点最大对地偏移电压<43.8kV，小于分级绝缘变压器中性点的设计耐压值。

由此得出结论：对于目前我市地区110kV系统，在保证220kV变压器110kV侧中性点有效接地的情况下，各110kV终端变压器中性点是否接地与系统及变压器本体的安全运行没有关系。

四、110kV变压器零序保护存在的问题及改进措施

在有效接地系统中，零序过电压保护通常和间隙电流保护一起共同构成变压器中性点绝缘保护。目前已经投运的110kV变电站，大多数只装设中性点棒间隙而没有相应的保护，这种配置当电网零序电压升高到接近额定相电压时，所有中性点不接地的变压器均同时感受到零序过电压。如果没有采用间隙过流保护的终端变压器中性点间隙抢先放電，当无法持续放电时，则带电源的中性点不接地变压器将无法脱离故障电网。因此，对于低压侧无电源的终端变压器，如果没有配置完整的间隙电流保护及零序过电压保护，应解除中性点棒间隙或人为增大间隙距离，避免间隙抢先放电。

对于内桥接线的变电站，中性点接地变压器零序电流第一时限跳900和100母分不是最佳的方案。在低压侧并列运行时，跳900开关后多损失一段母线，同时中性点不接地变压器低压侧开关仍运行，在目前没有零序过电压保护的情况下，若因10kV转电等原因存在临时低压电源，则不接地变压器就存在过电压的危险。因此，在110kV侧已装设三相电压互感器的前提下，增加零序过电压保护是简便易行的安全措施。

首先是要确保110kV系统为有效接地系统。防止误操作是最根本的办法，保证电源端变压器110kV侧中性点有效接地。如果保护整定许可，可以将电源侧2台并列运行的变压器中性点同时接地。

带电源变压器失去接地中性点后可能成为非有效接地系统，因此，对于电源端变压器或者将来可能带电源的变压器，在设计阶段就应考虑配置完整的中性点间隙保护，包括中性点零序过电流保护，中性点间隙电流保护以及母线开三角零序电压保护。

在110kV馈出线路上，在电源侧中性点接地的情况下，各终端变压器中性点可以不接地运行。在实际运行中，可安排其中一台中性点接地，在选择接地中性点时可按顺序考虑：首先选择低压侧临时带电源的变压器，其次考虑高压侧没有断路器的变压器，最后选择离电源端距离最短的变压器中性点接地即可。

已经投入运行的大部分110kV终端变电站，目前尚未配置母线TV开三角零序电压保护以及中性点间隙电流保护，为避免中性点间隙抢先放电，应将原先装设的中性点棒间隙拆除或人为增大间隙距离。

今后设计的110kV变电站，高压侧宜考虑采用三相电压互感器，设置零序过电压保护和变压器中性点间隙电流保护。这种配置可以提供灵活的运行方式，适应将来电网结构的变化。

对于内桥接线变电站，主变中性点零序电流保护第一时限应切除另一台不接地变压器，避免扩大停电范围或者可能出现的工频过电压。

参考文献：

[1]能源部西北电力设计院.电力工程电气设计手册.北京:中国电力出版社,2007:487-614

[2]黄坚明.110kV变压器中性点接地方式与零序保护配置

[3]刘振亚.国家电网公司输变电工程典型设计110kV变电站分册.北京:中国电力出版社,2006:22-61

谈电力变压器的继电保护配置 篇3

变压器的故障可以分为内部故障和外部故障, 有绕组的匝间短路故障, 相间短路故障, 绕组和铁芯之间的短路, 变压器绕组引线和外壳之间发生的接地短路, 此外也有绕组的开焊等。变压器的有不正常运行工况, 主要是指过负荷、油箱漏油造成的油面降低、外部短路故障 (包括接地故障和相间故障) 引起的过负荷电流。对于大容量变压器, 因为铁心的额定工作电流密度和饱和电流密度比较接近, 所以当电压过高时或频率降低时, 容易发生过励磁。此外, 对于中性点不接地运行的变压器, 可能出现中性点电压过高的现象, 运行中的变压器油温过高 (包括有载调压部分) 以及压力过高的现象。

1 变压器保护配置

1.1 瓦斯保护

瓦斯保护是用来反映变压器内部故障和漏油造成的油面降低, 同时也能反映绕组的开焊故障, 如开焊匝数很少也能反映出来。瓦斯保护分为轻瓦斯保护动和重瓦斯保护, 轻瓦斯保护动作于信号, 重瓦斯保护动作于断路器跳闸 (闭锁重合闸) 。由于瓦斯保护反应的是变压器油箱内部的故障所产生的气体或漏油的情况, 所以应注意出口继电器的触点抖动, 动作后应有自保持措施。

1.2 纵联差动保护

该保护用于变压器内部, 套管及引出线短路故障的主要保护, 保护瞬时动作于高低压断路器 (闭锁重合闸) 跳闸。与发电机连接的, 应跳发电机断路器、停机和灭磁及厂用变压器断路器跳闸, 动作时不大于18ms。

纵联差动保护反映的是相间短路故障、绕组的匝间短路故障、中性点接地侧绕组的接地故障以及引出线间短路故障, 中性点接地侧故障。它不能反映变压器的少数匝间短路故障, 这是它的死区, 也不能反映绕组的开焊。所以瓦斯保护和纵联差动保护都是变压器的主要保护。10Mk VA及以上的容量的单独运行变压器, 6.3k VA及以上容量的并联运行的变压器或者工矿企业重要的变压器都应该有纵联差动保护。

1.3 反映相间短路故障的后备保护

作为变压器外部短路故障和瓦斯保护、纵联差动保护 (或电流速断保护) 的后备保护, 一般根据变压器的容量和在系统中的作用, 可以分别采用过流保护、复合电压启动的过电流保护、负序电流保护、阻抗保护、复合电压闭锁方向过电流保护。

1.4 接地保护

当主变压器中性点直接接地时, 用零序电流保护构成变压器的接地保护, 用做变压器外部接地故障和中心点直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护。当主变压器中性点不接地时, 用零序电压构成变压器接地保护。还有中心点间隙放电电流的零序电流电压保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时, 保护经延时动作于断路器。

1.5 温度保护。

温度升高保护动作于信号, 温度过高保护动作于高压侧断路器跳闸 (闭锁重合闸) 、低压侧断路器跳闸和发电机断路器跳闸、停机和灭磁。

1.6 其他非电量保护。

压力释放保护, 油面降低保护, 保护动作于信号。此外, 还有变压器带负荷后启动风冷的保护, 过载闭锁带负荷的保护。

2 变压器新保护的应用状况

目前我国已开发研制出二次谐波制动、间断角、波形对称等原理的主变压器保护, 且具有完善的后备保护功能, 可适应于500k V及以下各电压等级的双绕组、三绕组变压器及自耦变压器。微机型变压器保护产品的推出比微机线路保护稍晚, 近年来已推出了可靠性高的产品。

2.1 变压器保护的关键问题是防止励磁涌流引起差动保护误动。由于二次谐波制动原理简单明了, 目前国内生产和投入运行的微机变压器保护大多采用此原理。普遍采用的二次谐波制动原理的主变压器差动保护, 在合闸于匝间故障时、变压器端部接长线或静补电容时、大型变压器内部严重故障时, 都可能出现保护延时或拒动。

2.2 间断角原理保护由我国率先提出并推出产品, 但这两种主变压器保护都存在一定缺陷。间断角原理的主变压器差动保护局限性主要表现在: (1) 对微机的硬件要求相当高; (2) 当电流互感器饱和时, 间断角中将产生反向电流, 饱和越严重, 反向电流越大, 使得间断角消失; (3) 在小电流情况下, 电流中的谐波含量以及频率的变化对间断角测量的影响较大, 故在系统振荡时可能误动。

2.3 目前国内已有厂家成功开发出波形对称原理的主变压器保护, 如PST 1200。它的提出是基于励磁涌流导数及间断角的分析, 克服了间断角原理对微机硬件要求高的缺点, 比间断角原理容易实现, 从动模试验和实际运行看, 其技术性能高于前两种原理保护。

2.4 应用小波分析的微机变压器保护, 是利用小波分析的信号奇异性检测特性, 建立起信号突变量与模局部极大值的一一对应关系, 提取所需要的状态特征;利用小波分析的时频分解滤波特性, 减少故障暂态过程中非周期分量和高次谐波对故障方向判别的影响。在此基础上, 提出并建立三层前向神经网络模型, 用来实现变压器的微机保护。理论分析和EMTP仿真试验表明该方法可以有效地提高保护的灵敏性、选择性和速动性, 而且不受电流互感器饱和的影响。

3 结论

建国以来, 我国电力系统继电保护技术经历了四个时代。随着电力系统的高速发展和计算机技术、通信技术的进步, 继电保护技术面临着进一步发展的趋势。国内外继电保护技术发展的趋势为计算机化, 网络化, 保护、控制、测量、数据通信一体化和人工智能化, 这对继电保护工作者提出了艰巨的任务, 也开辟了活动的广阔天地。

参考文献

[1]关敬欢.电力系统继电保护现状与发展探讨[J].现代商贸工业, 2009 (18) .

[2]李强, 代志勇, 刘永智.光纤放大器在无线光通信的应用[J].现代电子技术, 2009 (15) .

[3]张国雄.继电保护技术分析[J].中小企业管理与科技 (上旬刊) , 2009 (10) .

变压器保护配置 篇4

核电厂低压配电系统为执行非安全相关纵深防御功能的工艺负荷提供非1E级交流电源,由于核安全的特殊性,配电系统故障将导致纵深防御功能丧失,引起安全系统的不必要启动,将造成巨大损失和不可预期的公众影响。配电变压器作为整个低压配电系统的电压转换装置,其可靠性尤为重要。在中性点接地的电力网络中,以单相接地短路故障居多,约占全部故障的90%。为保证变压器可靠运行,变压器低压侧单相接地保护必须合理配置。

1低压配电系统保护配置及存在的问题

1.1保护配置

某核电厂每个低压配电间对称布置两台变压器、两段负荷中心,两段负荷中心间设置母联断路器。变压器采用Dyn11接线,高压侧由10.5kV电源供电,低压侧向400V负荷中心(LC)供电,最终电能由负荷中心通过电机控制中心(MCC)分配至负荷。以常规岛为例介绍保护典型配置,变压器高压侧配置反时限过电流保护(51)、定时限过电流保护(50,两段)、零序过电流保护(51N)、差动保护(87),保护动作于跳高压侧断路器并同时通过低压侧86继电器跳负荷中心进线断路器;变压器低压侧配置接地保护,保护动作通过86继电器同时跳高低压侧断路器;负荷中心进线断路器配置长延时保护、短延时保护、接地保护。变压器低压侧单相接地保护与下游负荷中心进线断路器配合。

1.2存在的问题

1.2.1单相接地保护用CT安装位置不统一

国内变压器施工图集《99D201-2干式变压器安装》及相关标准并未对变压器低压侧接地保护用CT安装提出详细指导,且该核电厂由国内外多家设计院参与设计,设计原则不同,变压器供货商也不同,导致施工现场配电变压器低压侧单相接地保护CT安装位置出现差异,如图1、图2所示。

1.2.2单相接地保护整定原则不统一

该核电厂配电变压器低压侧单相接地保护采用了两种整定原则。

(1)零序过电流保护原理。根据《工业与民用配电设计手册》,配电变压器低压侧单相接地保护装置(采用在低压侧中性线上装设专用零序保护)的动作电流(应躲过正常运行时变压器中性线上流过的最大不平衡电流)为:

式中,Iop为保护装置一次动作电流;Krel为可靠系数,用于变压器低压侧单相接地保护(装设于变压器低压侧中性线)时取1.2;I2rT为变压器低压侧额定电流。

保护装置的动作电流需与低压分支线上的零序保护相配合,即:

式中,Kco为配合系数,取1.1;Iop,fz为低压分支线上零序保护的动作电流。

保护装置的灵敏系数按最小运行方式下变压器低压侧母线或母干线末端单相接地稳态短路电流校验。

式中,Ksen为灵敏系数;I22k1,min为最小运行方式下变压器低压侧母线或母干线末端单相接地稳态短路电流。保护装置的动作时限一般取0.5s。

(2)剩余电流保护原理。配电变压器低压侧单相接地保护需躲过系统正常运行期间线路或设备的对地泄漏电流。保护装置的动作电流为:

式中,Ic为设备正常运行期间线路对地泄漏电流的矢量和。

调试期间发现两台变压器容量均为2 000kVA,CT安装位置均为图2所示,但整定原则差异较大。其中一个变压器单相接地保护设定为800A、0.4s,而另一个设定为21A、0.5s。

2 CT安装位置对定值整定的影响

图2中,CT检测三相电流和N线电流的矢量和,正常运行无接地故障时,无论三相负荷平衡与否,此矢量和均为零(严格讲为线路与设备的正常泄漏电流)。当某相发生接地故障时,故障电流会通过保护线PE及与地相连接的金属构件,其值为接地装置电流Id加正常泄漏电流。

由于不平衡电流最大可达到0.25I2rT(最大值见表1),而泄漏电流较小(某2 000kVA变压器低压侧实测泄漏电流为3.9A),因此设备正常运行无接地故障时两种安装位置CT中流过的电流差异较大。

3保护配置方案

3.1 CT安装位置选择

3.1.1考虑单相接地保护判据

3.1.2考虑单相接地保护配置

低压配电系统负荷较多,若每个回路都配置单独的接地保护,则成本将增加。实际应用中多采用速断保护兼做单相接地保护,因此在设计阶段需严格校验其灵敏性。

由于各低压回路无单独接地保护,因此发生接地故障回路的速断保护不能可靠跳闸时,若变压器低压侧单相接地保护整定值较小,则可作为整个低压配电系统的接地保护后备,以避免事故扩大。此时CT宜按方式2安装。

3.1.3考虑负荷中心母联断路器的极数

当母联断路器为三极开关时,CT安装位置宜采用方式1,否则有接地保护误动风险。如图4所示,两段负荷中心分列运行时,母联断路器分闸,若变压器A低压侧发生接地故障,则零序电流I0=I01+I02。其中I01通过变压器A接地线流入故障点,I02通过中性线N经变压器B接地线流入故障点,两台变压器的零序CT都流过了零序电流,且大小基本相等,此时可能导致变压器B接地保护误动。

3.2定值整定

根据系统设计情况并参考上述因素选定CT位置后,单相接地保护整定主要考虑上下级的配合关系。以该核电厂为例,干变低压侧进线断路器为ABB框架断路器Emax系列配置PR122电子脱扣器,开关接地保护设定值最小为0.2In,而各负荷中心进线断路器接地保护设定值见表2,因此配电变压器低压侧接地保护定值主要考虑与断路器自带接地保护的配合关系。

4合理化建议

对于馈线回路配置单独接地保护的配电系统,变压器低压侧接地保护的整定考虑与负荷中心进线断路器接地保护配合即可。对于馈线回路未配置单独接地保护的配电系统,考虑到配电变压器低压侧单相接地保护需作为整个低压配电系统的接地保护后备,单相接地保护动作值只需躲过漏电流,保护动作于跳闸或信号。根据《工业与民用配电设计手册》,Dyn11变压器不需单独配置单相接地保护,故此处可考虑保护动作于信号,以便于运行人员及时发现并处理故障。

5结束语

配电变压器低压侧CT的安装位置需综合低压配电系统单相接地保护配置情况、低压配电系统单相接地保护判据、负荷中心母联断路器极数等来确定;CT安装位置选定后,再根据上下级配合关系来确定整定值。针对核电项目低压配电系统的特点,建议负荷中心母联选取四极断路器,单相接地保护CT安装在N线与PE线间,这样更有利于提高保护灵敏性及整定灵活性。

摘要：某核电厂低压配电系统采用TN-S型式,变压器低压侧均配置接地保护用CT及相应的综保装置来实现配电变压器低压侧单相接地保护。由于国内对接地保护用CT安装位置及相应保护整定原则无统一要求,因此施工现场出现设备安装与设计不符,或接地保护用CT安装位置相同而保护整定原则不同的情况。鉴于此,分析接地保护用CT安装位置的差异及其对保护整定原则的影响,给出合理的接地保护用CT安装位置及相应的保护整定原则,为后续配电变压器的CT安装及保护整定提供参考。

关键词：配电变压器,单相接地保护,CT,安装,整定

参考文献

[1]顾军.AP1000核电厂系统与设备[M].北京:原子能出版社,2010

[2]詹广军.低压TN系统单相接地故障的保护设计[J].现代建筑电气,2011(2):36~39

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[4]何焕山.工厂电气控制设备[M].北京:高等教育出版社,2004

[5]唐志平.供配电技术[M].北京:电子工业出版社,2006

[6]蓝之达.供用电工程[M].北京:中国电力出版社,1998

变压器保护配置 篇5

近年来, 我国电力行业以总承包方式承接了多项国外电力工程[1], 项目主要分布在亚洲、南美洲、非洲等地区[2-3], 以电源项目居多, 也有部分电网项目。这些项目都用到了变压器。和目前国外电力工程中其他设备和设计一样, 变压器应用遇到的最大问题就是标准问题。目前对设备制造的标准国内外较为统一, 但是对变压器保护配置的标准不太一致。本文就从变压器保护配置这一方面出发, 分析我国电力常用的GB和DL标准与国外相关标准的异同。

1国内外常用变压器保护配置标准

由于本文针对的是保护配置方面, IEC标准、BS标准和NEMA标准中较少有对变压器保护配置的要求, 更多的是对继电器设备本身抗干扰实验、数据格式等设备方面的一些要求, 如IEC60255《电气继电器》, IEC60050-448《电力系统保护》等, 所以本文不再对这些标准进行分析:IEEE标准中有很多关于保护配置的要求, 因此本文主要引用IEEE标准进行异同说明。 国内标准方面, 国标中关于保护装置通用技术规范和装置电气干扰试验等一些标准, 如GB14598.300—2008《微机变压器保护装置通用技术要求》等, 本文也不涉及, 主要对标的还是国内的变压器保护设计标准。因此本文总结出国内外常用变压器保护配置标准如下:

国内常用的变压器保护标准:GB/T14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》、GB/T50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》、DL/T5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》、DL/T684—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》。

国外常用的变压器保护标准:IEEE Std C37.91—2008 《Guide for Protecting Power Transformers》 (电力变压器保护导则) 、IEEE Std C37.108—2002《Guide for the Protection of Net- work Transformer》 (网络变压器保护导则) 、IEEE Std 242— 2001《IEEE Reco mmended Practice for Protection and Coordi- nation of Industrial and Co mmercial Power Systems》 (工业和商业电力系统保护和协调推荐实施规程) 。

2变压器保护标准介绍

IEEE Std C37.91—2008《电力变压器保护导则》主要针对10kV及5 MVA以上输电和配电变压器, 讨论了保护原则、工程实例和经济性等方面内容, 讨论了变压器故障类型、故障中电压互感器的表现、故障的切除和变压器的再次上电等问题。 本导则首先从分析各种故障情况下流过CT的电流入手, 介绍了检测故障的电气方法。接下来介绍了非电量保护, 以及故障切除和变压器再上电的相关情况。最后介绍了变压器气体分析和一些特殊变压器的保护, 如发电机大差动保护、接地变保护、三台单相变压器的保护、备用相变压器保护等。导则更多是在介绍各种保护方式的原理, 如对于差动保护, 导则讨论了差动保护实现的诸多原理性问题, 谐波限制、波形识别等技术的应用, 区域外故障时CT的饱和问题等, 以及保护整定计算, 没有像中国标准规定差动保护的具体用法。导则中很多附图对了解国外保护配置很有帮助。如第10页图3描述了典型角—星接线10 MVA以上变压器的保护配置, 第32页的图17和图18描述了零差保护和方向零序保护的配置方法。导则附录是关于保护整定计算的, 如需要了解国外整定计算内容可参考。

导则中还论述了不同非电量保护的原理, 以及产生这些故障 (如绕组温度高、油温高、气体压力高等) 的原因、故障对变压器的危害及影响等, 并对变压器油中气体分析方法以及不同成分气体对应何种故障做了介绍。

IEEE Std C37.108—2002《网络变压器保护导则》专门描述了低压配电变压器的保护配置情况, 低压配电变压器指的是高压侧为2.4~34.5kV、低压侧为600V以下的变压器。这类变压器一般成对出现, 其保护配置原则参照IEEE Std C37.91— 2008《电力变压器保护导则》。

IEEE Std 242—2001《工业和商业电力系统保护和协调推荐实施规程》是一种综合性规范, 内容综合了IEEE关于发电机、变压器、电动机、线路等保护配置的要求。其变压器保护部分与IEEE Std C37.91—2008基本相同。

与导则相对应的中国标准是GB/T14285—2006《继电保护和安全自动装置技术规程》和GB/T50062—2008《电力装置的继电保护和自动装置设计规范》中的变压器保护相关内容, 还有DL/T5153—2002《火力发电厂厂用电设计技术规定》中变压器保护的相关内容。整定计算对应DL/T684—2012《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》, 读者如有需要可查阅。

3主要异同点

中国标准和国外标准在变压器保护方面相同点多于相异点, 如相间故障主保护均规定为差动保护或速断保护, 后备保护均规定为过流保护, 但在具体规定上也有很多差别, 具体如下:

3.1非电量保护出口原则

中国标准与美国标准中均要求油浸变压器设置瓦斯保护, 中国标准规定了设置瓦斯保护的变压器容量0.4 MVA及以上车间内油浸式变压器和0.8 MVA及以上油浸式变压器[4], 美国标准前言部分有适用于电压在10kV以上、容量在10 MVA及以上, 小于该容量及低于该电压等级的变压器保护也可供参考[5]。中国标准要求轻瓦斯投信号重瓦斯跳闸, 美国标准要求瓦斯保护投信号, 从压力保护设置中来看, 重瓦斯由气体压力继电器动作后可投跳闸。对于变压器绕组温度和油面温度保护以及油箱内压力保护, 2套标准保护出口一致。

美国标准明确提到了CT饱和情况下压力突发保护可以作为后备。

美国标准规定压力释放保护保护出口为全停, 只有在高厂变高压侧有断路器的时候才能跳断路器切换厂用电源。

3.2差动保护设置原则

美国标准与中国标准中设置差动保护的变压器条件均为电压在10kV以上、容量在10 MVA及以上[4-5]。差动保护应满足的要求方面亦大致相同。但针对厂用变压器, 中国标准规定高压厂用工作变压器:对6.3 MVA及以上的变压器应装设纵联差动保护, 用于保护绕组内及引出线上的相间短路故障, 对2 MVA及以上采用电流速断保护灵敏性不符合要求的变压器也应装设本保护[6]。 美国的配电变压器标准IEEE Std C37.108没有类似规定。

美国标准中侧重讲了不同差动保护的原理及优缺点、接线形式及针对电磁式继电器和数字式继电器的CT接线形式的不同, 如电磁式差动继电器需考虑△—Y接线的相移等。

3.3变压器后备保护、自耦变压器以及接地变压器保护的设置原则

美国标准与中国标准中对于变压器后备保护、自耦变压器以及接地变压器保护设置原则基本相同, 但侧重点不同。中国标准侧重点在于不同容量电压等级或型式的变压器的后备保护的配置, 美国标准侧重点在故障产生的原理及危害以及保护的原理和定值设置等。

3.4变压器过励磁保护的设置原则

中国标准中设置过励磁的变压器条件为高压侧为330kV及以上[4]。美国导则中, 认为一般变压器过励磁保护由发电机过励磁保护统一实现, 因发电机允许过励磁曲线一般比变压器允许过励磁曲线更严格。国内发电机及变压器过励磁保护是由发变组保护来实现, 而美国导则中则论述为一般由励磁控制系统V/Hz限制器来实现, 投信号或跳发电机及灭磁开关。发电机变压器另设过励磁保护亦较为常见。当发电机和变压器额定电压相同时, 可共过励磁保护, 若变压器电压低于发电机额定电压时, 需为变压器单独设置过励磁保护。变压器电压低于发电机额定电压的情况很少见[5]。2个标准要求不一致, 国标要求比IEEE标准更高, 因此可按国标执行。

3.5零序差动保护的配置

对于中性点直接接地的变压器, 针对接地故障, 中国标准只规定了零序过流保护[4], 而IEEE标准规定为了成功检测到星型接线变压器绕组中的接地故障, 继电器应能区分出区内故障和区外故障, 需要零序差动继电器[5]。但IEEE又提到, 通常方向零序保护67G或零序过流保护就能满足要求。目前国外工程尤其是印度工程要求所有变压器装设零序差动保护, 但现场反映保护整定困难, 今后可按照IEEE Std C37.91—2008中8.4.1和8.4.2的要求向业主说明, 不必装设零差保护, 避免整定上的困难。

3.6高压熔断器的应用

美国导则中描述:熔断器可用于容量在5 000kVA及以下的变压器, 10 000kVA以上的变压器可采用断路器加差动、过流等来进行保护。容量在5 000~10 000kVA的变压器采用断路器和熔断器均可[5]。中国标准并熔断器可以用到多大的变压器未作规定, 但根据目前国内的工程实际, 容量在1 250kVA以上的变压器基本不采用熔断器加接触器回路方案[6]。

在美国导则中还提供了自恢复式故障遮断器, 这是一种类似于熔断器的保护电器, 额定电流更大, 能够保证三相断开, 无需外部电源, 故障后可恢复, 最大69kV下可用到50 000kVA, 或者138kV下可用到83 000kVA[5]。国内电力行业较少采用这种设备。

4中外标准的主要特点

(1) 美国的IEEE标准更注重原理、描述现象及原理, 但并没有给出具体的做法;而中国标准正好相反, 很少描述现象和原理, 给出的都是可操作性非常强的具体措施。美国标准更适合做教材, 可以让工程师全面掌握相关知识;而中国标准仅有寥寥数语, 更适合专业技术人员使用。如对中性点可能不接地变压器单相接地故障保护, GB/T14285—2006中做了如下描述:4.3.8在110kV、220kV中性点直接接地的电力网中, 当低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时, 对外部单相接地短路故障引起的过电流, 以及对因失去接地中性点引起的变压器中性点电压升高, 应按下列规定装设:4.3.8.1全绝缘变压器装设零序过电流保护, 满足变压器中性点直接接地运行的要求。此外, 应增设零序过电压保护。4.3.8.2分级绝缘变压器在变压器中性点应装设放电间隙。应装设用于中性点直接接地和经放电间隙接地的两套零序过电流保护。此外, 还应增设零序过电压保护。用于经间隙接地的变压器, 装设反应间隙放电的零序电流保护和零序过电压保护。而美国标准IEEE Std C37.91—2002描述的是:接地故障的灵敏检测可通过差动继电器或专门的过流继电器来实现。根据变压器的绕组连接, 电流互感器可用性、零序电流源、系统设计和操作实际不同, 有几种典型保护方案, 附录B提供了接地故障继电器在电网变压器保护上的应用。IEEE侧重于原理说明而非指导保护如何配置, 但中国标准对变压器单相接地保护如何配置作出明确规定。

(2) 美国的IEEE标准比中国标准覆盖的范围更广, 种类更多。中国标准对常用的变压器类型作出了详细的保护配置规定, 但对于一些不常用变压器, 如应用在高压直流输电 (HVDC) 换流站上和输油气管道大型同步电机变频器上的四绕组变压器的保护, 还有高—高模式中压变频器里的移相变, 以及电解设备中的整流变等设备的保护配置, 只能在IEEE里找到, 中国电力工业常用标准无此类规定。

5结语

本文从选择变压器保护配置的国内外常用标准出发, 详细描述了国内外变压器保护配置标准的异同, 并总结了这些保护标准的特点, 为我国电力工程技术人员掌握国际标准、少走弯路提供了良好的借鉴。但本文描述的仅是一个很小的方面, 国外标准体系非常庞杂, 仅靠个人的力量是无法对常用的标准进行对比分析的。为了更好地整合国内资源, 建议上级主管部门或行业协会组织本行业力量, 对设计、设备、建设标准分专业进行对比, 大幅减少中国企业在国际上的工程风险, 为中国企业更好地走向国际奠定坚实的基础。

参考文献

[1]周晓波, 高华, 魏燕.国外发电厂电气设计特点浅析[J].电力勘测设计, 2011 (6)

[2]刘璐, 安琳.印度某发电厂电气设计特点浅析[J].电气应用, 2012 (19)

[3]裴善鹏, 于青.印度大型火力发电工程电气二次设计特点[J].山东电力技术, 2013 (5)

[4]DL/T5153—2002火力发电厂厂用电设计技术规定[S]

[5]GB/T14285—2006继电保护和安全自动装置技术规程[S]

变压器保护配置 篇6

关键词：电力变压器,继电保护,配置

1 引言

电力变压器的应用可以有效提高电力系统的运行能力, 但是在实际工作中, 其会因为内外部因素的影响引发故障, 降低了电力系统供电的可靠性和安全性。所以, 需要根据变压器容量的大小和变压器的实际工作情况选择适宜的继电保护装置。

2 电力变压器继电保护原则

电力变压器所采用的继电保护装置及措施有很多种, 在此对几种常见保护进行分析, 包括瓦斯保护、差动保护、过电流保护, 还有非电量保护, 如冷控失电保护。

2.1 瓦斯保护

瓦斯保护是变压器常见的保护方法, 其可以客观反馈变压器的内部情况以及油位的变化, 如:内部多相短路、变压器绕组的匝间短路、绕组断线、绕组和铁芯或外层间的短路、铁芯故障、绝缘性下降、油位变化或油泄露等等。当变压器的内部出现故障时, 则会造成瓦斯量以及油位下降, 瓦斯保护装置能够及时动作, 如图1锁死;当变压器内部发生了较为严重的事故时, 瓦斯保护设备能够立即反映并联通跳闸电路, 但是不能反馈变压器邮箱外部电线的故障情况。因此, 瓦斯保护适用于内部保护。

2.2 差动保护

差动保护主要针对电力变压器出线端的相间故障, 差动保护装置可以对变压器输入端以及输出端的电流数值进行分析, 从而判断其是否存在故障。在变压器正常运行或者是外部出现故障时, 流入继电器的电流是两侧电流的差值, 数值较小, 此时继电保护装置不动作;当变压器内部出现过程中, 经过继电器的电流时两侧电流数值之和, 差动保护动作。目前差动保护基本均由微机控制, 微机差动保护装置出口逻辑如图2所示, 只要任一相发生差动保护动作, 就会造成出口跳闸。

2.3 过负荷保护

在过负荷发生时, 三相为堆成状态, 仍可以继续运行, 但是不支持长期超负荷运行, 通常使用单个电流继电器对单相电流进行检测, 经一定延时作用于信号, 就会向工作人员发布报警信号。过负荷保护装置的安全工作需要依据负荷的实际情况以及变压器的功能差异进行选择, 就双绕组升压事变压器安装来说, 其需要安装在发电机的一侧, 降压变压器则应该安装在高压一侧, 直接带负荷的三绕组升压变压器一二侧均应该安装电流互感器, 若三绕组变压三侧均有源, 则需要安装过负荷检测设备。

2.4 过电流保护

变压器的主保护一般使用差动保护以及瓦斯包。通常在主保护户外, 变压器还会安装相间短路以及接地短路的后备保护。所以, 后备保护的功能体现在可以有效避免因为外部故障引发的变压器绕组过电流问题。变压器的相间短路后备保护采用的是过电流保护形势, 复合电压启动的是过电流保护, 低电压启动的是过电流保护, 如图3所示, 复合电压启动的是过电流保护, 低电压启动的过电流保护和负序过电流保护等情况, 都使用阻抗保护。对于过电流保护, 一般保护动作后, 变压器两侧的断路器跳开。保护的启动电流通常会按照躲过变压器可能出现的最大负荷电流来整定, 即:

式中:Krel-可靠系数, 取1.3;Kre-返回系数, 取0.85;IL·max-变压器可能出现的最大负荷电流, 取2×412.39=824.79A。带入的Iset1261.4A, 折算到二次侧为4.2A。

3 发电厂变压器保护配置常见问题及解决方案

3.1 后备保护问题

变压器保护配置中保护变压器安全的最后一级跳闸保护设备则是变压器高压侧相间后备保护, 同时还作为其他侧母线和出线故障的后备保护。后备保护的配置原则是保护或断路器拒动时, 当变压器中、低压测母线出现故障而无法切除的情况下及只有一套保护运行时, 应尽量简化减少误动机率。针对后备保护中的常见问题, 集中体现在过流保护和零序电流保护。过流保护, 复合电压闭锁过电流保护是联络变压器高压侧和110k V降压变压器配置最多的, 按额定负荷电流整定电流定值, 无电源侧出线保护最长动作和时间定值相结合, 从而有较长的保护时间。本测出线最后一级保护时间与中、低压测过电流保护相结合, 往往当中、低压母线出现故障时, 变压器线圈通过较大的故障电流, 直接损害变压器, 影响其安全稳定运行。所以, 应在检查保护动作的过程中留意低压侧及各条线路的保护是否有动作, 综合分析各种情况。其次, 零序电流保护;当电流系统出现不对称运行时就有可能产生零序电流。由于隔离开关或断路器接触电阻三相不一致, 隔离开关与断路器母线倒闸操作时都有可能产生零序环流。

3.2 非电量保护问题

在变压器保护配置中, 非电量保护起着非常关键的作用, 为了反映变压器油箱压力过高或冷却系统故障等, 会将非电量保护装设在升压、降压变压器、联络变压器等。非电量保护常受外界影响, 因此导致出现较多的误动次数, 造成此现象的直接原因是除冷却器外经延时跳闸外, 其他非电量保护中的其他装设均采用开入直跳方式。因此, 非电量保护设计的重点是防止误动作, 分析误动原因并予以解决, 降低非电量保护误动率。其常见问题主要有以下几点:

3.2.1 接点防护不到位

引起非电量保护误动的常见原因就是非电量保护的接点防护不到位, 触电导通因非电量保护接点绝缘下降后造成出口, 防潮防水性能下降, 变压器内部非电量保护继电器安装的部位在大风大雨的情况下渗入雨水, 导致接点受潮。除此之外, 操作人员在完成外部转接端子箱的工作后有可能忘记关好端子箱的门, 雨水进入端子箱内, 从而端子受潮。

3.2.2 需敷设较长的二次电缆

需敷设较长的二次电缆才能满足非电量保护工作, 再加上二次电缆在长期运行中处于很强的电磁场中, 对强烈的干扰信号十分敏感, 较易引起光敏三极管的触发导通, 造成保护继电器的误动。

3.2.3 非屏蔽电缆

在施工过程中如果没有依据反措要求将交流电缆和直流电缆捆绑在一起, 则会引发保护误动作。对于非电量保护配置问题, 需要采取以下措施:需要对压力释放阀以及主变瓦斯继电器做好外部接点的保护工作, 在电缆的管口涂密封胶;电缆选用屏蔽电流, 交直流要分开, 因为非电量保护的抗干扰能力较差, 会引发误动问题, 对此需要做好抗干扰防护工作;在敷设电缆时尽量远离活动线或高压线, 屏蔽电缆两端接地, 避免非电量因受外部操作干扰而出现误动。

3.3 微机保护应用问题

微型电子计算机技术在变压器保护领域中取得了巨大的成功, 有效保障了变压器的安全稳定运行。在国内变压器微机保护技术得到了普遍应用, 由于变压器微机保护具备专业性、高度集成化和程序化等特点, 要求维护人员不仅要具备高水平的相关知识和管理能力, 还要进一步加强对问题的分析能力。微机保护常见问题主要有以下方面:

3.3.1 主保护配置

主保护的差动保护可选择二次谐波制动原理实现优势互补。躲励磁涌流方式是众多变压器差动保护中技术相对成熟的一种, 其原理是根据二次谐波制动, 然而这种方式在进行合闸操作时, 内部故障会导致涌流制动, 差动保护可能不会起保护作用。合闸操作故障只有当涌流消失后, 主保护才可以出口, 造成涌流时间达5s以上, 形成差动保护拒动。此外, 当自耦变压器发生内部故障时, 励磁涌流能够对故障有较敏感的反应, 但需要在现场进行零差保护的极性实验, 发生误动作的概率较大。针对上述特点, 最好选择自动校对零差保护的极性的装置设置零差保护, 避免复杂的极性实验。

3.3.2 后备保护配置

过流保护是后备保护装置中常见问题, 它与其他保护装置不同的地方就在于细节方面。如复合电压使用;复合电压的使用在最新的变压器微机保护中更具有灵活性, 可以简单的实现并联变压器各侧的复合电压, 如果对某侧的电压互感器进行检修, 可以利用压板对本侧的电压进行投退操作, 从根本上改善变压器某侧保护造成失去闭锁的问题。

4 结束语

综上所述, 电力变压器是电力系统的重要组成部分, 其运行质量对于电网的运行有着重要影响, 继电保护的使用对于提高被保护器件的使用效率以及运行可靠性具有积极作用。电力变压器机电保护当前的保护仍然存在不足之处, 需要加强研究和数字化改造, 使得变压器可以得到有效保护, 延长其使用寿命, 并减少故障的发生, 保护电力系统正常运行。

参考文献

[1]刘昊玮.浅谈电力变压器故障中的继电保护技术运用[J].电子世界, 2012 (23) :37~38.

[2]金益毅.浅谈电力变压器的继电保护[J].硅谷, 2010 (8) :39.

变压器保护配置 篇7

变压器的故障分为内部故障和外部故障。内部故障是指变压器内部发生绕组相间短路、单相接地短路等。外部故障最常见的是绝缘套管及引出线上的故障, 可能导致引出线的相间短路或一相碰接变压器外壳的单相接地短路[1]。

1 变压器保护及配置原则

1.1 瓦斯保护

瓦斯保护作为变压器主要保护, 其可以反应变压器内部故障和油面降低的情况, 包括:内部多相短路、变压器绕组的匝间短路、绕组内部断线、绕组与铁芯或外壳间的短路、铁芯故障、绝缘劣化、油面下降或漏油以及分接开关接触不良等。

当变压器内部发生轻微故障产生轻微瓦斯或油面降低时, 瓦斯保护装置应能可靠动作;当内部发生严重故障产生强烈大量的瓦斯时, 瓦斯保护装置应可靠动作接通跳闸回路, 断开变压器各电源侧的断路器。对于未装设断路器的变压器组, 瓦斯保护可动作于发出信号。

瓦斯保护具有结构简单、动作迅速以及灵敏可靠的优点, 但是它不能反映变压器邮箱外部线路的故障, 且在外界因素下可能发生误动作, 因此, 瓦斯保护作为反映内部故障的主保护, 但是不能作为唯一保护装置[2]。

对于0.8MVA及以上的油浸式变压器均应装设瓦斯保护;对于容量在0.4MVA及以上的车间油浸式变压器也应装设瓦斯保护。

1.2 纵联差动保护

纵差保护是比较变压器高、低压侧电流的大小以及相位来实现的。当变压器正常运行或出现外部故障时, 流入差动保护回路的电流接近为零, 保护不动作;当变压器内部或变压器引出线发生故障时, 流入差动保护继电器的电流为两侧电流互感器的电流之和, 此时保护动作, 切除故障。

纵差保护具有灵敏度高、选择性好的优点, 使其通常作为电力变压器的主保护。对单独运行容量为10MVA及以上的变压器, 或容量为6.3MVA及以上并列运行变压器和厂用工作变压器, 均应装设纵联差动保护。

1.3 过电流保护

过电流保护反应电力变压器外部相间短路, 可作为瓦斯保护和纵差保护的后备保护。其一般宜用于降压变压器, 对于过电流保护灵敏度不够或升压变压器, 可采用复合电压起动的过电流保护;对于系统联络变压器以及大容量的升压变压器, 可采用负序电流和单相式低电压起动的过电流保护。

1.4 零序电流保护

零序电流保护反应大接地电流系统中变压器外部接地的短路故障。在中性点直接接地电网中, 如果变压器中性点可能接地运行, 对于两侧或三侧电源的升压变压器或降压变压器上应装设零序电流保护, 可作为变压器主保护的后备保护, 并作为相邻元件的后备保护。

1.5 过励磁保护

当变压器过励磁时, 由于铁心饱和, 励磁阻抗下降导致励磁电流增大。其波形为非正弦波, 包含大量高次谐波分量, 从而使得变压器铁心严重过热以及绝缘劣化, 如果励磁电流较高, 持续时间过长将可能致使变压器的损坏。

高压侧为500k V的电力变压器宜装设过励磁保护装置。

1.6 过负荷保护

过负荷保护是为了预防电力变压器因过负荷而引起的过电流, 由于过负荷电流三相对称, 因此一般只将过负荷保护电流继电器接入一相线路中来实现。

容量为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, 应根据过负荷的可能性及其大小装设过负荷保护。

其保护配置原则如下:

(1) 在双绕组升压变压器上, 过负荷保护通常装设在变压器的低压侧。

(2) 对于一侧无电源的三绕组变压器, 过负荷保护应装在发电机电压侧和无电源的一侧。

(3) 对于三侧均有电源的升压变压器, 各侧应装过负荷保护。

由于主变的过负荷保护动作时间过长, 故障电流过大, 可使主变压器严重受损。一般变压器的绝缘和机械强度的设计是按25倍额定电流下持续2s不产生任何热的损伤。因此过负荷保护动作值可能超出设计制造上所承受的定值, 导致线圈变形损坏、绝缘过热烧损等严重后果。

1.7 防止相间故障的后备保护

除主电源外, 其他各侧保护只要求作为相邻元件的后备保护, 而不作为变压器主保护的后备。

保护装置对各侧母线的各种类型短路故障应具有足够的灵敏度。当母线没有装设专用母线保护时, 变压器后备保护对母线故障应具有足够的灵敏度, 当母线装设专用母线保护时变压器后备保护也应作为母线保护拒动时的后备。

变压器后备保护作为相邻线路的远后备时, 一般要求对线路不对称短路具有足够的灵敏度。其他情况可降低对保护灵敏度的要求, 同时允许在一侧断路器断开的运行方式下, 降低后备保护的要求[3]。

2 变压器常见故障分析及处理

2.1 瓦斯保护故障

引起瓦斯保护信号动作的原因有: (1) 对变压器进行滤油或加油时, 未能及时排出内部空气, 以致于变压器运行时因其油温的升高逐渐排出内部空气而引发保护动作; (2) 变压器发生穿越性短路, 或由内部发生故障产生气体造成瓦斯保护动作。当保护信号动作时, 对其检查若未发现异常, 则需收集瓦斯继电器中的气体, 检验是否属于空气侵入, 如为空气则及时放出气体即可;如果气体是可燃的, 则表明变压器内部放生了故障, 需进行电气试验并检修。

引起瓦斯保护动作与跳闸的原因有: (1) 内部发生严重故障; (2) 油位的迅速下降引起。当保护动作跳闸后, 应立即解除变压器并检查其外部, 然后分析所收集的气体, 鉴定变压器内部故障的性质, 对其检修。

2.2 绕组故障

常见绕组故障包括断线、相间短路、绕组接地、匝间短路等等。引发此类故障的原因有: (1) 变压器长期过载运行, 温度长期过高, 导致绝缘劣化; (2) 制造工艺不良; (3) 检修或制造时损害了局部绝缘; (4) 绕组受潮而导致绝缘膨胀堵塞油道, 造成局部过热; (5) 油面太低或绝缘水平下降, 使得绕组暴露于空气中。匝间短路发生轻微时可引起瓦斯保护动作, 严重时可造成差动保护动作, 甚至造成 (下转第151页) (上接第140页) 严重的相间短路或单相接地等故障, 因此, 发生匝间短路时应及时处理。

2.3 油位过高或过低

变压器油位过低可能导致瓦斯保护的误动作。造成油位过低的主要原因有:温度过低、长期漏油、渗油等。变压器油位过高则易引起溢油。正常运行时, 变压器油位的升降主要取决于油温的升降。影响油温的主要因素为环境因素的变化以及负荷的变化。

值班人员应经常检查油位计的指示情况, 当油位过低时, 需查明原因采取相应的措施;当油位过高时, 应适当的放油以保证变压器的安全稳定运行。

2.4 变压器油温突变

引起变压器油温突增的主要原因有:变压器过负荷运行、内部发生短路闪络放电故障、变压器冷却装置运行不正常以及内部紧固螺丝接头松动等。如发现油温过高, 应首先检查冷却装置运行是否正常以及变压器是否属于过负荷运行。采取相应措施后, 如仍未能降低油温, 就要立刻切断电源, 查明故障原因。

2.5 变压器油质变坏

导致油质变化的主要是由于变压器油温经常过热, 运行时间过长, 运行时侵入潮气或漏入雨水等。变压器油的绝缘性能由于油质的变化而大大降低, 极易导致变压器故障。对其检测时如发现油色变黑, 为防止绕组与外壳之间或线圈绕组间发生击穿, 应立即取样化验分析, 如不合格, 则应停止变压器运行。

3 结语

对于不同容量的变压器应选择其必要的继电保护装置。同时, 为了保障电力变压器长期安全可靠的运行, 日常运行管理维护也十分重要。变压器的故障类型有很多, 无论是变压器的外部短路故障还是油温过高等非正常工作状态, 都应给予重视, 应做到及时发现问题, 及时采取处理措施, 防止事故发生, 以保证电网运行的安全可靠。S

摘要：电力变压器是电网中的主要电气设备, 提高变压器工作的可靠性对保证电力系统的安全运行具有非常重要的意义, 但是在实际运行中, 变压器内、外部会发生各种类型的故障, 威胁电力系统的安全可靠供电。因此, 根据变压器容量大小和重要程度来选择动作可靠的继电保护装置时非常必要的。本文对变压器几种主要保护以及保护配置的选择原则进行了探讨, 并分析其一些常见故障。

关键词：变压器,继电保护,选择

参考文献

[1]王瑞.电力变压器保护的研究[D].山东大学, 2005.

[2]林敏.变压器保护几个关键问题研究[D].昆明理工大学, 2003.

变压器保护配置 篇8

目前电网220kV变压器保护配置及整定按《继电保护和安全自动装置技术规程》、《220kV~500kV电网继电保护装置运行规程》执行。

2 电网220kV变压器保护的基本配置

220kV降压变压器保护按双重化配置, 即配置2套电气量保护 (双主双后配置) 和1套非电量保护。

1) 主保护

两套不同原理的差动保护和瓦斯保护, 瓦斯保护和差动保护是相辅相成的, 缺一不可。

2) 后备保护

220kV复合电压闭锁方向过流: (1) 时限跳中母联或分段断路器; (2) 时限跳中压侧断路器 (方向指向变压器) 。

220kV复合电压闭锁过流: (1) 时限跳本侧断路器; (2) 时限跳各侧断路器。

110kV复台电压闭锁方向过流: (1) 时限跳本侧母联或分段断路器; (2) 时限跳本侧断路器 (方向指向本侧母线) 。

110kV复合电压闭锁过流: (1) 时限跳本侧断路器; (2) 时限跳各侧断路器。

低压侧速断: (1) 时限跳本侧断路器。

2 3低压侧复合电压闭锁过流: (1) 时限跳本侧母联或分段断路器; (2) 时限跳本侧断路器; (3) 时限跳三侧断路器。

接地后备保护:

220kV零序方向过流I段: (1) 时限跳本侧母联或分段断路器; (2) 时限跳本侧断路器 (方向指向本侧母线) 。

220kV零序过流ll段: (1) 时限跳本侧断路器; (2) 时限跳各侧。

110kV零序方向过流I段: (1) 时限跳本侧母联或分段断路器; (2) 时限跳本侧断路器 (方向指向本侧母线) 。

110kV零序过流ll段: (1) 时限跳本侧断路器; (2) 时限跳各侧。

间隙保护:

220kV间隙过流及220KV间隙过压, 两出口接点并联: (1) 时限跳各侧。

110kV间隙过流及110KV间隙过压, 两出口接点并联: (1) 时限跳各侧。

其它保护:220kV非全相及主变220KV断路器失灵保护。

各侧过负荷保护:延时动作于发信号。

非电量保护:本体重瓦斯、有载重瓦斯、本体轻瓦斯、压力释放、油温高和冷却器故障根据规程及相关规定跳闸或报信号。

左图为典型的220kV主变保护配置图。

3 220kV变压器微机保护中CT接线及相关问题

1) 差动保护

(1) TA接线方式。双重化配置的变压器差动保护l套应接于变压器外附TA, 另1套应接于变压器套管TA;这就要求我们再设计及现场接线时加强注意, 防止习惯性接线的发生, 当然再整定计算时也要特别注意不同TA接线的CT变比是否一致, 以防止误整定的发生。

(2) 微机差动保护所用的TA二次侧一般均采用Y接线, 其相位补偿均由软件实现但其电流补偿整定时要特别注意是否是由软件补偿来加以实现的。

(3) 主变各侧保护TA及其变比配备的差异形成不平衡电流, 因此我们在选用差动保护各侧TA时尽量采用准确级相同绕组。补偿方式采用不平衡系数方式, 不平衡系数各类保护装置有各自的算法, 在整定计算中要特别注意。

(4) 在整定中发现, 低压侧主、后保护中有一套TA接于主变低压侧套管, 现用主变微机保护中一般采用差动保护和后备保护共用TA二次绕组, 而省调要求低压侧过流接低压侧套管, 这样的话差动保护的保护范围就会缩小。所以建议当主、后合用一组TA时建议低压侧两套电量保护都还选取开关TA;当主、后不共用一组TA时低压侧后备保护保护选取套管TA。

2) 变压器后备保护

(1) 相间过流护及过负荷保护应接于变压器的套管TA, 当无法采用套管TA时, 应选用尽可能靠近变压器的外附TA。

(2) 变压器零序保护TA应如何接线是整定过程中需要关注的问题。

变压器中性点零序微机保护的TA, 既可连接变压器套管TA (自产3I0) , 亦可连接变压器中性点TA, 目前实际应用中变压器的零序方向过流保护的电流取自三相TA电流合成, 其零序方向的电流与电压均采用自产。这样零序电压电流的极性能够得到保证。零序电流保护取自中性点TA。当接变压器中性点TA时, 存在缺点是:正常时中性点无零序电流, 所以无法做方向试验。又因中性点正常无电流, 会引起TA断线时无法告警;接中性点TA的优点是:中性点零序保护既可做变压器区外故障的保护.又可做变压器区内故障的后备保护。TA的接线方式各有优缺点, 但至少应有一段中性点零序保护的TA接中性点的TA, 以作为总后备保护。

以上仅为笔者在工作中对再220kV主变保护配置、CT接线及整定过程中一些自己的看法, 如何在整定计算中使220kV主变保护配置更加合理、完备, 仍需开展进一步的研究。

参考文献

[1]GB/T14285-2006.继电保护和安全自动装置技术规程[S].