变压器继电保护原理范文

导语：如何才能写好一篇变压器继电保护原理，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：教育教学；主保护；纵差保护；异常保护

作者简介：马永军（1967-），男，河北衡水人，华能北方联合电力包头第二热电厂，工程师。

中图分类号：TM401 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）14-0235-02

一、发电机主保护原理探究

发电机—变压器保护装置是发变组实现稳定有效运行的基本保障，实际的电气操作和电气工程实施时，对发变组保护装置的设计和要求是十分严格的。随着现代电气技术的发展，越来越多的专家和学者开始专注于发变组保护的研究。

1.发电机纵差保护

发电机中的相间短路保护是发电机常见的保护方式之一，这里首先来探究发电机保护中的纵差保护。纵差保护的原理很简单，它是基于相间短路时，针对发电机定子绕组问题的一种重要的保护手段，属于主保护中的一种。发电机纵差保护原理与变压器中的作用机理比较一致，因此研究发电机中的具体原理对研究变压器有很大意义，通过对比发电机机端侧与中性点侧两侧电路中电流高低值与相位之间的关系，来研究纵差保护。根据发电机自身组成结构的特点，具体的保护方式分为两个：一个是完全纵差保护，另一个是不完全纵差保护，具体的区分方式是依据发电机内部电路的连接方式不同而确定。

2.发电机定子匝间短路保护原理

根据发电机结构组成，可以看出发电机匝间保护主要是根据纵向零序过电压过载或者分量负序出现问题产生的一种保护措施。

这种保护措施成为发电机的保护系统中内部匝间短路的主保护，是目前发电机保护系统中最常用的。发电机定子间短路保护一般情况下依靠发电机结构内部相间短路和定子绕组进行故障的检测和保护；故障分量负序方向保护装置一般会安装在发电机内部，这样一来不但可以使之成为发电机内部匝间短路的主保护，而且可成为发电机内部相间短路或者定子绕组形成的维护设备。除此之外，高灵敏零序电流型横差保护可以综合上述三种保护措施的优点，实现更加有效的保护，其保护功能是：发电机内部匝间，相间短路，定子绕组开焊的主保护。需要指出的是，发电机保护措施中的横差保护，其功能主要是实现了发电机定子绕组匝间短路，故障分量开焊的主保护，同时也能实现保护定子绕组相间短路。此外，发电机定子匝间短路保护中的单元件横差保护，也是十分重要一种保护措施，主要是基于定子绕组的相位不一，分路支路较多、较分散的特点，这要求发电机内部线路结构要有多个中性点才能够有效实现这种保护。

发电机中的多个中性点的连线上流通的是TA电流，这也是发电机保护装置内部单元件横差保护时需要的输入电流，电流模式为二次电流。本文案例中的发电机是基于定子绕组方式的，发电机内部电路一般是多相和多分支电路，在实际的发电机保护环境下，发电机电路中流通的是不对称模式电流，理想发电机在一般情况下中性点各个连线上不会有电流流通。

原因一般来说是转自偏心，在不同的定子绕组中产生不同电动势，存在三次谐波。因此单原件纵差保护动作电流必须克服这些不平衡。

二、变压器保护原理探究

1.不完全纵差保护

不完全纵差保护是变压器或发电机内部故障的主保护，既能反映发电机内部各种相间短路，也能反映匝间短路和分支绕组的开焊故障。不完全纵差保护可作为变压器纵差保护，当用于发变组不完全纵差保护时，应增设防涌流误动的二次谐波闭锁判据。

当任一相差动电流大于0.15倍的额定电流时启动TA 断线判别程序，满足下列条件认为TA 断线：本侧三相电流中至少一相电流为零；本侧三相电流中至少一相电流不变；最大相电流小于 1.2 倍的额定电流。

2.变压器纵差保护与发电机纵差保护的差异

变压器纵差保护与发电机纵差保护一样，变压器纵差保护的最大制动系数比发电机大，灵敏度相对较低。变压器各侧额定电压和额定电流各不相等，变压器纵差保护的最大侧制动系数比发电机大，灵敏度相对较低；变压器高压绕组常有调压分接头，变压器纵差保护的最小动作电流和制动系数都要相应加大；对于定子绕组的匝间短路，无论变压器绕组还是发电机定子绕组的开焊故障，它们的完全纵差保护均不能动作，但变压器可依靠瓦斯保护或压力保护。

3.转子一点接地保护

发电机正常运行时，转子回路对地之间有一定的绝缘电容和分布电阻。转子一点接地保护过程是一旦发现转子回路出现一点接地问题或者错误即动作，因为这时没有形成电流回路，这一过程中没有涉及到发电机工作的稳定性。如果出现了发电机发生转子两点接地，直接导致励磁绕组形成短路，导致转子磁场发生很大的变化，从而使发电机整体产生巨大的震动，直接导致发电机共振，内部结构出现紊乱，发电机不能正常工作。因此，有关规程要求发电机必须装有转子回路一点接地保护，动作于信号；装设转子回路两点接地保护，动作于跳闸。

4.转子两点接地保护

转子两点接地保护过程中，发电机发生励磁绕组两点接地时，故障电流过的短路电流会突然变强，烧坏转子；当部分转子被短接，励磁绕组电流增加，转子有可能因过热而损坏。这时一旦出现部分绕组被短接时气隙磁通失去平衡，会引起发电机组产生巨大的震荡，造成的后果十分严重。转子两点接地短路时还会使轴系和汽机磁化。因此对于发电机很有必要装设转子两点接地保护。

转子两点接地保护共享转子一点接地时测得接地位置的数据。因此，当一点接地出现问题后，转子保护装置会马上检测和统计数据，这里统计的数据主要是接地电阻所处的位置，假如出现转子一点接地错误，则这个检测和统计数据就会自动发生变化。当这个变化使数值超过设定值时，转子保护装置启动保护程序，控制系统会控制发电机组停机。

三、发—变组单元异常运行保护机制探究

1.反时限定子绕组过负荷保护

反时限定子绕组过负荷保护过程中一般是针对非直吹冷却方式的中小型发电机定子绕组的过负荷保护，这种保护方式是基于单相式定时限电流保护的一种方式，保护的电流按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回条件整定，发电机额定电流可靠系数取1.5，返回系数取0.85。定时限部分，经延时动作于信号，有条件时可动作于自动减负荷；反时限部分按反时限特性动作于跳闸。

2.转子绕组的过负荷保护

转子绕组过负荷保护的配置与整定原则和定子绕组过负荷保护相似。对于30MW及以上的发电机，转子绕组过负荷保护由定时限电流保护和反时限电流保护两部分组成，定时限部分经延时动作于信号，反时限部分动作于解列灭磁。

定时限过负荷保护的动作电流，按发电机正常运行最大励磁电流下能可靠返回的条件整定，计算公式与定子绕组过负荷保护计算公式相同。反时限过负荷保护按常用方法进行整定。

3.转子表层的过负荷保护

大型发电机组转子表层负序过负荷保护，一般由定时限负序电流保护和反时限负序电流保护两部分组成。定时限负序电流保护动作于信号，反时限负序电流保护动作于跳闸。定时限负序电流保护的动作电流，按在发电机长期允许的负荷电流下能可靠返回的条件整定。反时限负序电流保护的动作电流应与发电机承受负序电流的能力相配合。同时，该保护还可以兼作系统不对称故障的后备保护。

4.励磁绕组过负荷保护

励磁绕组过负荷保护与定子绕组过负荷保护类似，也由定时限电流保护和反时限电流保护两部分组成。定时限部分的动作电流按在正常励磁电流下能够可靠返回的条件整定。反时限部分的动作特性按常用方法进行整定，动作于解列灭磁。

发电机的励磁系统，有的由交流励磁电源经可控或不可控整流装置组成。对于这种励磁系统，发电机励磁绕组过负荷保护可以配置在直流侧，也可以配置在交流侧。当有备用励磁机时，保护装置配置在直流侧，使用备有励磁机时励磁绕组不失去保护，但此时需要装设比较昂贵的直流变换设备。为了使励磁绕组过负荷保护能兼作励磁机、整流装置及其引出线的短路保护，常装设在中性点侧，当中性点没有引出端子时，则配置在励磁机的机端。此时，保护装置的动作电流要计及整流系数换算到交流侧。

5.失磁保护

发电机失磁通常是指发电机励磁异常下降或励磁完全消失的故障。励磁异常下降指发电机励磁电流的降低超过了静态稳定极限所允许的程度，使发电机稳定运行遭到破坏。造成励磁异常下降的原因通常是由于主励磁机故障；误操作的过量调整等。完全励磁消失就是发电机失去励磁电源，通常由于自动灭磁开关误跳闸、励磁调节器整流装置中自动开关误跳闸、励磁绕组断线或端口短路等引起。

对于不允许失磁后继续运行的发电机，失磁保护应动作于跳闸。当发电机允许失磁运行时保护可动作于信号，并要求失磁保护与切换励磁、自动减负荷等自动控制相结合，以取得发电机失磁后的最好处理效果。发电机—变压器保护系统的研究对于发变组正常运行是十分重要的。实际的电气操作和电气工程实施时，由于对发变组保护系统的设计具有灵活性的特点，这就容易出现一些问题。

四、结论

本文主要从理论层面，结合笔者实际工作经验详细阐述了各种保护的原理，提出发变组保护装置设计对发变组正常运作的重要影响，进一步明确在今后的实际工作中要注意的事项，对发变组保护实施方案的提出具有重大意义。

参考文献：

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[3]安徽电网220kV系统继电保护整定运行规定[Z].安徽省电力公司.

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[6]刘学军.继电保护原理[M].第二版.北京：中国电力出版社，2005.

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关键词：220kV变电站；变压器；继电保护

在220kV变电站变压器的运行过程当中，存在着大量的电力问题，对于电能供应效率与质量带来了极其深远的影响，同时也促使电网系统面临着巨大的负担压力。在220kV变电站变压器的实际工作过程中其运行机制十分复杂，因此就加强继电保护措施便至关重要，只有做好这一点方可构建起安全、稳定的运营环境，最大程度的避免运行故障的发生，提升变压器运行效率。据此，下文将就220kV变电站变压器的运行及继电保护措施展开深入的探究工作。

1 220kV变电站变压器运行原理

变压器作为变电站的核心工作设备，其主要是由双绕组变压器、三绕组变压器以及之耦变压器所共同构成，也就是高、低压每一相共同合用一项绕组，由高压绕组中部抽取一头充当低绕组出线变压器。电压高度及绕组匝数其比值为正，相应的电流值则与绕组匝数比值为负。

变压器依据作用功能可分成升压与降压两类变压器。前一类主要是应用在电力系统的送电一端，而后一类则主要是应用在受电一端。变压器的电压值应当能够和电力系统中的电压值相适宜。为了能够在完全不同的负荷状态下确保电压始终保持在合理的范围之内，有时需将变压器分接头进行切换处理。

依据接头切换形式，变压器主要就包括了带负荷有载调压与无负荷无载调压两类。其中前一类大多是应用在受电一端的变压器站点之中。

电压及电流的互感器在实际运行过程中所采用的原理和变压器基本一致，其主要是将高电压设备与母线电压，依据一定的标准比例转变为测量仪表与继电保护等，在规定的电压载负荷之下电压互感器二次电压为100V，相应的电流互感器二次电流则为1A或5A。电流互感器二次绕组在和负荷连接后会导致线路出现短路，需引起关注的是，要坚决避免使其开路，否则便会由于高电压而对设备及人员安全造成严重威胁，甚至致使电流互感器损毁。

2 220kV变电站变压器继电保护措施

2.1 运行保护

在对变压器采取运行保护知识，大多是借助于继电保护装置，综合应用继电保护手段，以促使220kV变电站的变压器能够得以正常运行。如在某一220kV变电站当中其变压器运行保护完全按照继电保护运行原则，先对装置性能进行检查，以保障其能够切实具备相应的防护性能，对继电保护装置行为予以规范化处理，确定有关安全行为的主要方式；之后确定继电保护的装置运行范围，促成一体化操作的达成，确定继电保护装置能够达到较好的工作效率；最终就针对继电保护装置加强维护工作，以确保其能够给予变压器的正常运行提供以良好的基础保障，避免变压器发生短路等有关故障问题。

2.2 状态保护

在220kV变电站变压器的状态保护是对继电保护进行监测的一项重要内容，其可以将变压器在运行过程中的不利风险因素有效的排除在外，提升变压器的运行稳定性，具体的变压器继电状态保护措施主要包括以下几个方面：第一，差动保护，处理变浩魉存在的运行故障问题，以确保有关的电力人员可加强对变压器运行状态的有效了解，从而避免运行故障的发生；第二，过流继电保护，将由于短路电流所造成的变压器故障进行及时排查，从而促使对跳闸故障的有效保护，确保变压器安全运行；第三，气体保护，对变压器油箱加强控制，将油箱状态进行有效调节，促使变压器可稳定运行。

2.3 抗干扰保护

在变压器运行过程中实施抗干扰保护，可以将各类不利干扰对变压器所产生的负面影响降至最低。变压器抗干扰保护的措施主要包括以下几点：第一，配线抗干扰，重点对由于配线而导致的变压器干扰进行防护，将继电保护作用充分的发挥出来，增强配线运行的工作效果，采取屏蔽手段，将配线对变压器影响降至最低；第二，预防回路干扰，重点是对二次回路进行防空，促进变压器抗干扰能力的提升，通过将回路联系耦合及时切断，同时加装屏蔽线缆来实现对整体回路的抗干扰；第三，防护干扰源，有关的电力工作人员应将变压器电位尽量升高，减小接地电阻，从而达到对变压器的有效防护。图1为双回线同杆并架情况示意图。

3 结束语

作为220kV变电站的核心组成部分，变压器及其保护装置不仅承担着保护电网系统正常运行的工作，同时也具有发挥继电保护的作用。继电保护对于220kV变电站的运行有着极其重要的作用价值，对于改善变电站运行环境，提供以稳定的保护措施，保障变电站运行效率意义重大。对此有关的电力企业也应当大力加强对变压器的运行与继电保护工作，促使220kV变电站在电网系统中能够充分的体现出其所应有的价值意义。

参考文献

[1]汤大海，陈永明，曹斌，等.快速切除220kV变压器死区故障的继电保护方案[A].2013第十四届全国保护和控制学术研讨会论文集

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[2]邵军.基于220kV变电站变压器运行与继电保护探究[J].大科技，2016（20）.

[3]姜锫君.220kV变电站变压器运行及继电保护措施探讨[J].科技创新与应用，2016（3）.

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关键词：变电站 220kV变压器 继电保护

电力系统中非常重要的一部分就是变压器，变压器能否正常工作对电网是否能高效安全的运行起着决定性的作用。电力系统会因为变压器发生故障而遭受极大损害，因此，对变电站变压器采取相应的保护措施特别重要。本文针对220kV变电站变压器运行的相关内容作了概述，简要叙述了其操作要点，对继电保护装置使用条件和维护也做了相关阐述，对相关工作人员具有一定的指导意义。

一、220kV变电站变压器运行

1.工作原理

变压器是变电站的主要设备，分为双绕组变压器、三绕组变压器和自耦变压器，即高、低压每相共用一个绕组，从高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线的变压器。电压高低与绕组匝数成正比，电流则与绕组匝数成反比。变压器按其作用可分为升压变压器和降压变压器。前者用于电力系统送端变电站，后者用于受端变电站。变压器的电压需与电力系统的电压相适应。为了在不同负荷情况下保持合格的电压，有时需要切换变压器的分接头。按分接头切换方式，变压器有带负荷有载调压变压器和无负荷无载调压变压器。有载调压变压器主要用于受端变电站。电压互感器和电流互感器。其工作原理和变压器相似，它们把高电压设备和母线的运行电压、大电流即设备和母线的负荷或短路电流按规定比例变成测量仪表、继电保护及控制设备的低电压和小电流，在额定运行情况下电压互感器二次电压为l00V，电流互感器二次电流为5A或1A。电流互感器的二次绕组经常与负荷相连近于短路，需要注意的是，绝不能让其开路，否则将因高电压而危及设备和人身安全或使电流互感器烧毁。为了减少变电站的占地面积，近年来积极发展六氟化硫全封闭组合电器（GIS）。它把断路器、隔离开关、母线、接地开关、互感器、出线套管或电缆终端头等分别装在各自密封间中集中组成一个整体外壳充以六氟化硫气体作为绝缘介质。该组合电器具有结构紧凑、体积小、重量轻、不受大气条件影响、检修间隔长、无触电事故和电噪声干扰等优点。其缺点是价格贵，制造和检修工艺要求高。

2.变压器运行异常的情况

当出现过负荷或者外部短路的情况，引起温度升高、油面降低和过电流等现象时，根据不同的情况，变压器主要的保护装置有以下几种：

2.1瓦斯保护，该保护方式是瞬间作用于信号式跳闸的，可用于变压器的油箱发生内部故障，或者油面降低时。

2.2电流速断保护和差动保护，这种保护方式也是瞬间作用于跳闸，可用于变压器的引出线间的短路、接地短路，或者变压器的内部故障时。

2.3过负荷保护，当变压器出现过载时可装设，作用于信号，主要用于因为过载而引起过电流时。

二、220kV变电站的继电保护措施

1.继电保护综述

继电保护措施，是研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。电力系统继电保护的基本任务是：当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内自动将故障设备从系统中切除，或者给出信号由值班人员消除异常工况的根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。随着电力系统容量日益增大，范围越来越广，仅设置系统各元件的继电保护装置，还远不能避免发生全电力系统长期大面积停电的严重事故。为此必须从电力系统全局出发，研究故障元件被相应继电保护装置动作切除后，系统将呈现何种工况；系统失去稳定时将出现何种特征，如何尽快恢复其正常运行等。系统保护的任务就是当大电力系统正常运行被破坏时，尽可能将其影响范围限制到最小，负荷停电时间减到最短。

2.继电保护的具体措施

继电保护安全运行的主要措施有以下几点：

2.1特别要注意对继电保护装置的检验工作，只有在检验工作的最后才能进行电流回路升流以及进行整组的试验，当这2个试验都完成后，绝不能拔掉插件，或者改变定值（定值区），对二次回路的接线进行改变等等。此外，电压回路升压的试验也是要放在最后进行的。

2.2定值区的问题。拥有多个定值区一直是微机保护的一个很大的优点，因为电网在发生运行方式的变化时，更改定值就显得很方便了，但是若出现定值区错误，对继电保护来说就是一个非常严重的问题，所以工作人员需加强对定值区的管理，确保定值区的正确。

2.3一般性的检查工作。它对于任何保护措施来说，都是相当重要的，绝对不能疏忽，一般性的检查基本包含2个方面：①检查机械特性和焊接点是否牢固，同时也对连接件是否紧固进行清点；②将插件全部拔下来进行检查，如按紧芯片、拧紧螺丝等，及时发现虚焊点。

2.4接地的问题。其对继电保护格外重要，首先是装置外壳和屏障的接地问题，这些都是必须要接在保护屏的铜排上的。而更重要的是，铜排本身是否已经可靠地接入地网，这个可以采用大截面的铜鞭或者导线将其紧固在接地网上来解决，对其电阻还应用绝缘表进行测量，确定其是否符合规定；其次是电压回路和电流的接地问题，若是接地在端子箱，则必须要确定端子箱的接地是可靠的。

3.继电保护装置的维护

若要继电保护装置正常可靠运行，就要定期对继电保护装置进行维护，只有先维护好继电保护装置，才能使其最大程度发挥效用，保护电力系统的正常运行。在对继电保护装置进行维护工作时，首先要对设备的初始状态有一个较为全面的了解，才能对以后的工作作出正确的判断；其次还要对其运行时的状态数据进行及时的统计分析，随时掌握设备的运行情况；再次是对继电保护装置的新技术和新发展，要及时跟进，才能保证其科学性。我国的在线监测技术还处于发展的阶段，不够成熟和完善，对于日常的检修工作并不能作出最准确及时的判断，这就要求工作人员必须对各种数据加以统计分析，作出综合的评价。

三、结束语

变压器的正常运行对电网的安全、可靠输电起着重要作用。应加强变压器的运行管理，做好变压器的运行维护，根据变压器运行中的现象发现隐患，及时排除，保障变压器的安全运行。

参考文献

[1]马志学.变压器油中溶解气体分析使用的判断方法[J].科技信息，2007（7）：76.

[2]谢冰.配电系统继电保护存在的问题及改进措施[J].科技创新导报，2008，3（6）.

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【关键词】 差动保护 比率制动 复合电压闭锁过流 调试计算 差动继电器 后备保护

随着电网系统运行方式的不断更新，电气设备及各种用电负荷的继电保护类型也逐渐增多，其中变压器保护在各种继电保护中显得格外重要，变压器保护的项目、类型及计算方法决定了被保护的设备或电网系统是否能正常运行。下面将就各种变压器保护项目、调试和计算方法进行详细说明。

1 变压器差动保护的原理及特点

双绕组变压器的纵联差动保护单相原理接线如图1所示，它是按比较被保护变压器两侧电流的大小和相位的原理来实现的。变压器两侧各装设一组电流互感器1TA、2TA，其二次侧按环流法接线，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性的线圈并联接入，构成纵联差动保护。其保护范围为两侧电流互感器1TA、2TA的全部区域，包括变压器的高、低压绕组、引出线及套管等。

从图1中可见，正常运行和外部短路时，因变压器两侧绕组接线不同而产生电流流过电流继电器（差动保护继电器）。流过差动继电器的电流，在理想情况下，其值等于零。但实际上由于两侧电流互感器特性不可能完全一致等原因，仍有差动电流流过差动回路，即为不平衡电流，此时流过差动继电器的电流为=（此公式表示相量之差），要求不平衡电流应尽可能小，保证保护装置不会误动作。当变压器内部发生相间短路时，在差动回路中由于改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过差动继电器的电流为与之和，即=+（此公式表示相量之和）

由于Yd11接线变压器两侧线电流之间有30°的相位差，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，将会在差动回路中产生很大的不平衡电流。

该电流为短路点的短路电流，使差动继电器KD可靠动作，并作用于变压器两侧断路器跳闸。

补偿方法为：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形。微机型变压器差动保护中可采用移相算法。将变压器绕组为Y接的那一侧的电流向前移相30°

变压器的差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的两侧电流互感器之间的变压器及引出线。由于差动保护对区外故障不反应，因此，差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。

2 差动保护的调试及计算方法

（1）对GIS 变压器馈线柜或变压器保护屏中差动CT二次回路进行检查，检查接线有无松动情况。

（2）对差动CT进行变比、极性和直阻测量。

（3）核查差动CT变比、极性及接线情况后，查找二次原理图中差动电流高压侧、低压侧回路电流端子（GIS或变压器保护屏中），并将可同时输入六相电流的继电保护测试仪中的试验电流线接入差动，根据变压器接线组别、差动保护继电器类型以及差动CT的接线方式（7UT512、7UT612、SPAD346C、REF542等）选择高低压侧相位补偿，判断校正接线系数。

（4）分别从高低压侧差动保护CT二次侧（GIS柜或主变保护屏内）输入1A电流，检验其通道采样精度，变压器各侧差动保护CT二次动作值用下式计算：Idz=Kjx Kzd，式中Idz表示动作电流；Kjx表示试验接线系数（1或0.5），根据CT接线方式确定；Sn表示变压器额定容量；Un表示变压器各侧的额定电压；KCT表示变压器各侧的差动CT的变比。试验时，在变压器差动保护各CT二次侧加一相（或三相）电流，采用电流步进法，检查差动保护跳闸出口，记录差动保护动作值。

（5）试验时，应在变压器两侧同时加入三相电流Ie1、Ie2（Ie1、Ie2分别为变压器差动CT二次额定电流），同相电流相位差为150°，模拟变压器正常运行状态。三相差流均为0，证明三相对称负荷电流时，变压器微机差动保护装置不平衡电流很小，可以正常运行。

（6）进行上述工作后，改变任意一侧电流的幅值，而同相电流相位差保持150度（一次侧超前二次侧150度），三相差动电流明显增加，说明变压器容量、变比和CT变比整定正确。

（7）比率制动特性曲线试验。在进行该试验时，应在高压侧输入电流I1，相位为0°，在低压侧输入电流I2，相位为180°，逐渐减少低压侧电流I2，直至比率制动保护动作，通过保护装置读取差动电流Id和制动电流Ir，计算斜率K1、K2（K1=；K2=；K1为第一斜率，K2为第二斜率），例如（如表1）：

（8）二（五次）谐波制动特性试验（单绕组单相通电）。保护装置在变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，利用二次谐波分量进行制动；当变压器发生内部故障时，利用基波进行保护； 当变压器外部发生故障时，利用比例制动回路躲过不平衡电流。检验差动保护的二（五）次谐波制动特性时，在变压器差动CT二次侧加入固定不变的50Hz基波电流和变化的100Hz（250 Hz）谐波电流，当谐波电流减小时，保护装置动作，谐波电流占基波电流比例应与整定值相符，投入为二次谐波制动，应在高压侧和低压侧分别进行试验。具体方法为：对变压器任一侧的一相加入50HZ电流I1，电流值在差动启动电流和速断电流之间，同时依次叠加入0.9k2·I1和1.1 k2·I1大小的100HZ电流，记录差动继电器的动作行为。差动继电器应在加入0.9k2·I1电流时可靠动作，在加入1.1 k2·I1电流时可靠不动作。（k2表示谐波制动系数）。

（9）不同微机保护继电器相位补偿电流计算。

1）7UT612保护继电器补偿电流的计算方法为：

星形侧补偿电流计算I1A=I1L1，I1B=I1L2，I1C=I1L3，

角侧补偿电流计算I2A=

I2B=

I2C=

2）7UT613保护继电器补偿电流的计算方法为：

星形侧补偿电流计算

I1A=I1L1，I1B=I1L2，I1C=I1L3，

侧的补偿电流

IA=（—1）/3*IL1-1/3*IL2-（1+）/3*IL3

IB=-（1+）/3*IL1+（-1）/3*IL2-1/3*IL3

IC=-1/3*IL1—（1+）/3*IL2+（—1）/3*IL3

从上面的三个公式可以看出当在侧A相单独加电流时，会同时在B相和C相产生差流，三相产生的差流分别为：

IA=（—1）/3*IL1=0.244*IL1

IB=-（1+）/3*IL1=-0.911*IL1

IC=-1/3*IL1=—0.333*IL1

其中的负号表示电流方向相反，当在侧A相单独加一个测试电流时，对于保护装置7UT613来说，B相产生的差流最大，如果要单独测试A相的差动跳闸，要注意的是B相的差动先动作，因此做试验时要求客户使用6相电流输出的测试仪器。

3）计算实例：变压器两侧容量Sn=50MVA，接线方式YD11，电压等级110KV/10KV

Y侧：CT：500/5A，Un=110KV，计算出额定的二次电流In=2.6244A；

侧CT：5000/5A，Un=10KV，计算出额定的二次电流In=2.8868A；

启动值：Idiff>=0.5In，差动速断：Idiff>>=4.5In.

比率制动为一段斜率：K=0.5.

在Y侧（高压侧）在A相单独加1A电流，观察保护的采样值是否正确：保护显示的差动电流和制动电流是否正确。

A差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

B差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

C差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

在侧（低压侧）A相单独加1A电流，观察保护的采样值是否正确：保护显示的差动电流和制动电流是否正确。这时装置A，B，C相均应该有相应的差动和制动电流。计算公式可由解出的上述公式得出如下：

DiffA=（—1）/3*IL1/In=0.244*IL1/In

DiffB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In

DiffC=-1/3*IL1/In=-0.333*IL1/In

A相差动计算值：装置实际显示值

Diff=0.244*1A/In=0.244*1A/2.8868A=0.085Diff=0.09

B相差动计算值：

Diff=0.911*1A/In=0.911*1A/2.8868A=0.3156Diff=0.32

C相差动计算值：

Diff=0.333*1A/In=0.333*1A/2.8868A=0.1154Diff=0.12

在侧（低压侧）B相单独加1A电流，测试结果如下：

A相差动计算值：装置实际显示值

Diff=0.333*1A/In=0.333*1A/2.8868A=0.1154Diff=0.12

B相差动计算值：

Diff=0.244*1A/In=0.244*1A/2.8868A=0.085Diff=0.09

C相差动计算值：

Diff=0.911*1A/In=0.911*1A/2.8868A=0.3156Diff=0.32

测试差动保护的启动段Idiff>：

在Y侧（高压侧），A相单独加测试电流，

计算动作值为：Idiff>=0.5In=0.5*2.6244A=1.3122A.

测试动作值为：1.30A.

侧（低压侧），A相单独加测试电流时，注意的是B相的差动先动作，所以在测试时要注意。

由方程可以得出：

DiffA=（—1）/3*IL1/In=0.244*IL1/In

DiffB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In

DiffC=-1/3*IL1/In=-0.333*IL1/In

其中IL1为测试电流

从上面的公式里可以求出要加的测试动作电流为

IL1=IB*In/0.911=0.5*2.8868/0.911=1.5844A

实际测试动作值：1.57A

在侧（低压侧），三相同时加电流就比较简单

（注意三相加的电流大小相等，角度依次为A相：0°B相：-120°C相：120°），计算动作值为：Idiff>=0.5In=0.5*2.8868A=1.4434A.

测试动作值为：1.44A.

测试保护的差动速断Idiff>>

在Y侧（高压侧），A相单独加测试电流，

计算动作值为：Idiff>>=4.5In=4.5*2.6244A=11.809A

测试动作值为：11.8A

在侧（低压侧），三相同时加电流（注意三相加的电流大小相等，角度依次为A相：0°B相：-120°C相：120°）计算动作值为：Idiff>>=4.0In=4.0*2.8868A=11.547A，测试动作值为：11.53A

在侧（低压侧），加单相电流时，要注意A相单独加测试电流时，注意是B相的差动速断先动作，计算动作电流需要乘上一个系数1.098（1/0.991）因为：

IB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In，

IL1=IB*In/0.911=4.5*2.8868/0.911=14.2597A

测试保护的比率制动特性

制动为1In时，差动为0.5In时，差动保护动作

由方程：Irest=|I1|+|I2|，Idiff=|I1+I2|

I1为高压侧电流，I2为低压侧电流。

可以解出：

I1=0.25*In=0.25*2.6244=0.6561A

I2=0.75*In=0.75*2.8868=2.1651A

测试方法：

保持Y侧（高压侧），I1=0.6561不变，侧（低压侧）电流三相同时从1.8A慢慢增加，直到保护动作，记录动作值：2.16A.

保持侧（低压侧），I2=2.1651不变，Y侧（高压侧）电流三相同时从0.8A慢慢减小，直到保护动作，记录动作值：0.66A.

与计算结果相同。

测试比率制动的斜率

在斜线上抽几个点作为测试点：

保持Y侧（高压侧），I1=0.5In不变，侧（低压侧）电流三相同时从I2=0.5In慢慢增加，直到保护动作，

Irest=|I1|+|I2|

Idiff=|I1+I2|

由上面公式理论计算动作值为：I2=1.5In=1.5*2.8868=4.33A

斜率K=（Idiff/In）/（Irest/In）=（4.34/2.8868-0.5）/（4.34/2.8868+0.5）=0.5

4）其他保护继电器的计算方法应根据现场情况进行确定，计算方法相同，动作方程会有所不同。

3 变压器后备保护的调试方法

每台35kV及以上主变压器除差动保护外均设有后备保护，包括复合电压闭锁过电流保护、速断保护、过负荷保护。

复合电压闭锁过电流及其他电流保护的传动查找二次原理图，找到GIS开关柜变压器柜或变压器保护屏中用于过流等保护功能的保护CT二次回路的接线端子，利用短接线将GIS柜内复合电压保护的接点短接，由继电保护测试仪利用电流线引出三相电流至GIS柜内用于过流等保护功能的保护CT二次回路的接线端子，同时将微机保护继电器过流保护跳闸接点引入继电保护测试仪中的开入量，以便进行时间测量。利用继电保护测试仪向继电器输入电流至动作电流，保护继电器应能正常发出动作信号，合入断路器后，过流、速断保护应可延时或瞬时跳开断路器，过负荷保护可延时发出报警信号。

4 结语

综上所述，各种35kV及以上电压等级主变压器均会设有电量保护及非电量保护，而电量保护则是主变压器保护中最重要的项目，它的准确与否将直接影响变压器能否正常运行，并且电量保护项目设定是否完备能够直接影响变压器故障原因的判断。主变压器电量保护的类型会根据供电方式的不同而有所不同，差动保护、复合电压闭锁过电流保护等后备保护，作为电量保护中较为重要的保护项目，其调试和计算方法也因用于其相关保护的微机继电保护装置的种类、差动CT接线方式的不同及继电器操作方法的不同会有所不同，调试时应根据现场情况确定具体参数和计算方法，以便对用于变压器保护的各种继电保护装置进行更准确、更全面、更细致的调试，以检测继电保护装置的功能是否正常，更好地保障了供电系统运行的可靠性及稳定性。

参考文献：

[1]刘学军.继电保护原理[M].北京：中国电力出版社，2007.

[2]李骏年.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，199226-35.

[3]孟恒信.电力系统微机保护测试技术.中国电力出版社，2009年7月.

[4]谷水清主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.

篇5

关键词：继电保护；供电系统；电力变压器故障

中图分类号：TM7文献标识码： A

一、电力变压器的常见故障和非正常运行状态

电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器；外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，一般情况下由差动保护动作切除变压器。速动保护（瓦斯和差动）无延时动作切除故障变压器，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。而在变压器各侧母线及其相连间隔的引出设备故障时，若故障设备未配保护（如低压侧母线保护）或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。

变压器的不正常运行状态即变压器在故障状态运行的状态，变压器在不正常的运行状态运行，会加快绝缘材料老化、使得铁芯、绕组和其他金属构件热量过高，从而降低绝缘强度，减少变压器的使用寿命，导致其他故障的发生。因此，电力变压器要装设继电保护装置，以及时将短路故障切断，防止更大的损坏的发生。

二、电力变压器常见故障

电力变压器在运行过程中，一般常出现的故障主要分为内部故障和外部故障两种。内部故障的危险性要大于外部故障，曾有内部故障在严重情况下导致变压器油箱爆炸，造成整个供电系统瘫痪。电力变压器常见的故障主要分为芯体、变压器油、磁路等方面的故障。芯体故障主要就是集中在绝缘层老化或者线圈受潮导致的短路方面，短路会使绕组造成的机械损伤，影响变压器的使用。变压器油故障主要是绝缘油长时间的高温运行，导致氧化或吸收空气中的水分使绝缘性能下降，进而导致一定的闪络放电情况。也有部分的变压器油故障是由于油泥沉积阻塞油道，进而使变压器的散热性能变差，长时间运行导致危险发生。磁路故障是变压器最常见故障，磁路的芯体绝缘老化，导致漏磁漏电情况，或磁路的螺丝碰接铁芯导致磁路不能正常工作，或压铁松动引起电磁铁振动和噪声等。这些故障有的能够通过异常现象发现并及时排除，但更多的是隐形故障，平时很难发现，使在变压器故障状态运行是很危险的，需要及时的发现并且排除故障。

三、继电保护

（一）继电保护的特点与要求

继电保护装置是目前人们采用的最普遍的装置，自继电保护装置应用开始，短时间内就得到广泛利用，主要是由其特点决定的。继电保护的特点是可靠性高、

实用性强，并且能够实现远程监控。继电保护应用的装置是配置合理并且科学技术含量高的继电保护装置。继电保护的信息管理技术采用方法库与数据库，整个信息管理系统由传统的分散式传输转变为集中式运输。各种新技术与新系统的使用使继电保护的可靠性增强。继电保护信息系统的应用，使供电系统中出现的实际问题，能够通过系统有效的对各个部分中的各类数据及时使用和共享，更方便工作人员的操作，因此继电保护的实用性也得到增强。随着电子技术与信息化技术在各个领域的推广与应用，供电系统也及时的根据实际情况采用了新的信息化技术。通过电子信息技术的应用，能够对供电系统的电力变压器的运行状态，进行二十四小时无人监控。最先进的是通过运行状态分析，能够发现电力变压器的隐形故障，及时的在大的故障产生前把隐形故障排除，保障了供电系统的安全平稳运行，减少了经济损失。

现代的继电保护虽然有着非常好的优势，但是对装置的要求更高，没有好的继电保护装置，继电保护的特点与性能就不能完全发挥。继电保护装置最基本的要求就是灵敏性与可靠性。供电系统一般要求继电保护装置的设计原理、整定计算、安装调试等全部要正确无误，还要求组成继电保护装置的各元件的质量可靠。继电保护装置也需要定期的进行运行维护检查与保养，尽量提高供电系统变压器继电保护的可靠性。

（二）继电保护措施

1.瓦斯保护

瓦斯保护是供电系统电力变压器油箱的主要保护措施，能够在变压器油箱发生内部故障的时候自动启动。变压器油箱内部发生故障一般会引起油面降低，瓦斯继电器的能够平衡锤的力矩会发生变化而降落，从而接通上下触点，自动发出报警信号。供电系统的电力变压器发生突发性的严重事故的时候，也会有相应应对措施。变压器的最严重故障为油箱漏油，油箱漏油会使变压器发生爆炸，导致整个供电系统瘫痪。漏油使电力变压器的液面会发生较大的变化，继电器的上下触点也能够接触，初步实现自动报警。随着漏油的继续，油位降低到一定数值，继电器能够自动跳闸保护整个供电系统，避免大的损失产生。供电系统的电力变压器大多在0.8MVA以上，都应该配备瓦斯保护装置。

2.差动保护

供电系统的变压器内部引出线短路，绝缘套管相间短路故障发生时，变压器内的匝间出现问题时，继电系统都会及时启动电流速断保护。电流速断保护的主要优势是能够准确的定位故障发生的位置，及时分析出发生故障的类型，然后马上调用内部已经编订好的程序，根据故障的情况发出相应的预警措施。如果故障程度比较轻，差动保护可以预警后并延长故障继续发生的时间，为专业人员的维修提供一定的时间差，同时差动保护还可以利用已经编好的程序，对小型故障进行自动的排除等。如果故障程度比较严重，差动保护会直接报警并且断电，避免短路后经济损失情况的发生。由于差动保护具有以上的优势，目前供电系统广泛采用该技术，它将成为未来继电保护的一种趋势。

3. 过电流保护

过电流保护是作为瓦斯保护和差动保护后备保护，可以准确反应出变压器短路所导致的过电流。过电流保护装置一般是装在电力变压器的电源侧，并且根据变压器的要求装配不同的保护装置。升降压变压器处可以装配复合电压起动的过电流保护，大接地电流系统中，可以在变压器外部装配零序电流保护，作为主变压器保护的后备保护。过电流保护的具体启动方式应该根据相配备的变电器的相应数据进行合理选择，没有统一的标准，可以根据供电系统的不同需求装配不同的 过电流保护装置。

4.过励磁保护

现代供电系统由与工作电压过高，电力变压器的额定磁密接近饱和。频率降低时与电压升高时，变压器都很容易出现过励磁，导致铁心的温度上升影响绝缘性能。安装励磁保护装置，可将变压器的过励磁引起的过电流反映出来，从而可防止变压器绝缘老化，提高变压器的使用效能。

5.过负荷保护

过负荷保护能够反应变压器正常运行时所出现的过负荷情况。过负荷装置仅在变压器有可能过负荷的情况下才装设，通常能够检测出过负荷的信号。它的基本工作原理为：一相上进行一个电流继电器的装设，并经过一定时间延长动作于信号来进行过负荷保护

四、结论

供电系统的电力变压器由于运行时的各种因素产生故障，对供电系统的安全与稳定造成影响。许多隐性的故障人工排除比较困难，突发性的严重故障会造成巨大的经济损失，必须要有好的继电保护促使才能避免损失。而事实证明，继电保护装置措施可以改善变压器严重故障发生概率，对于隐性故障能够起到报警作用。研究和应用继电保护措施，可以促进供电系统的稳定与安全。

参考文献：

[1] 丁永生. 10kV供电系统中变压器继电保护分析[J],中国新技术产品,2009（23）

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关键词：火电厂 继电保护 装置 应用

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）05（b）-0048-01

继电保护是高压保护中非常重要的组成成分，对于火力电厂而言，由于日常发电量较大，且电力存在不稳定的现象，因此继电保护是对火力电厂设备装置保护最为重要的工程，该文重点对该问题进行了详细的探讨。

1 火电厂继电保护的重要性

现代继电保护在火电厂安全运行中主要担负着安全性保障、不正常工作提示及电力系统运行监控的作用。因此，火电厂继电保护必须能够在被保护的电力系统元件发生故障时，由该元件的继电保护装置迅速准确地给脱离故障元件最近的断路器发出跳闸命令，使故障元件及时从电力系统中断开，降低对电力系统安全供电的影响。同时能够反应电气设备的不正常工作情况，并根据不正常工作情况和设备运行维护条件的不同发出信号，或由装置自动地进行调整，或将那些继续运行会引起事故的电气设备予以切除。了解了继电保护的基本作用与要求，对于更好的分析与排除继电保护故障有着重要的意义。

2 火电厂中的继电保护

2.1 发电机继电保护

（1）差动保护。

由于连续方式和位置有所不同，发电机差动保护也分为以下两种：完全纵联差动保护、不完全纵联差动保护。

（2）定子接地保护。

根据中性点接地的方式不同，发电机单相接地鼓掌电流也有所不同，定子接地保护的方式也不尽相同，可以分为基波零序电压定子接地保护、100%定子接地保护以及零序电流定子接地保护三种保护方式。

（3）失磁保护。

一旦发生失磁保护，机端各部分电量有一定变化规律。根据这些变化规律，结合失磁电动机安全运行时电力系统的要求，以此来选择相对应的处理方式和原理建立失磁保护。

2.2 变压器继电保护

（1）差动保护。

主变压器差动保护一般使用三侧电流差动，火电厂发电机组都必须装置差动保护。

（2）中性点间隙过流保护。

变压器中性点间隙过流保护包括以下三种：①出厂时，主变压器中性点CT就已装设完成，此时间隙过流保护使用单独的CT；②主变压器零序过流和间隙过流保护使用同一组电流互感器；③独立开主变压器零序过流保护电流互感器和间隙过流保护的电流互感器，将他们各自分开接在正确的位置上。

（3）瓦斯保护。

瓦斯继电器通过反应气体状态保护变压器油箱内部的故障的行为称为瓦斯保护，其在变压器继电保护中十分重要。

2.3 发电机-变压器继电保护

（1）断路器断口闪络保护。

断口闪络不仅会对断路器造成损害，甚至会对电力系统的整体安全运行造成严重的影响。断口闪络保护能够在最短的时间内解决断口闪络的故障，保护断路器以及电力系统的安全。

（2）纵联差动保护。

发电机和变压器的单独差动保护一般都只装设一套，第二套基本上都是使用发电机-变压器纵联差动保护，这种保护方式既简化了程序，又能快速保护发电机和变压器。

（3）过励磁保护。

过励磁对变压器和发电机的铁心会造成非常大的损害，且一旦造成损害后，所需要的修复成本也非常大，装设发电机-变压器过励磁保护可以有效的避免这样的损失。

3 继电保护故障分析

继电保护系统是电力系统的安全卫士，但继电保护系统的主要作用只能是反应问题，不能做到解决问题，有效解决继电保护故障才能促进发电厂的安全运行。

3.1 继电保护常见故障

首先要明确的是随着科学技术的不断发展，当前的电力技术已经非常的先进，包括继电保护技术，已经实现了智能操作，然而在继电保护系统的元件发生故障时极易容易出现故障报错的问题。常见的继电保护故障主要有以下几点。

（1）电压互感器二次电压回路故障。

这一类别的故障出现率非常高，二次回路故障主要有两种：一是电压互感器二次回路中存在中性线多点接地现象，故障产生的电流流过中性线从而造成互感器二次回路中的中性点产生与地位的电位偏移，就会造成继电保护系统的误判，作出不正确报警动作；二是中性点没有接地或者是接地的接点不实，这也容易造成继电保护系统测量到错误电压，作出不正确报警动作。

（2）断路器保护的拒动故障。

由于电流互感器严重饱和，使其传变特性变差甚至输出为O，才导致了断路器保护的拒动，引起主变压器后备保护越级跳闸。如二次电流过小或为0时可以判定，故障原因铁心中有剩磁，且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同，在短路电流直流分量和剩磁的共同作用下，铁心在短路后不到半个周期就饱和了。于是，一次电流全部变为励磁电流，二次电流几乎为0。

3.2 故障排除的方法

继电保护故障的处理方法主要包括参照法、替换法、直观法、短接法、逐项拆除法五种方法。

（1）参照法。

所谓参照法就是将完好设备与问题设备作比照，通过多种技术参数的有效核对来确定故障的原因所在，比较适用于操作失误的情况，比如接线有问题等。

（2）替换法。

替换法原理十分简单，就是用正常的设备替换下故障处的设备，如果替换后运行正常则问题产生在被替换下的设备中，若故障仍然存在，则确定故障产生的原因很大程度上是在别处，需要进一步检查故障原因所在。

（3）直观法。

直观法比较影响于人为判断，通过观察故障位置的表征，来判断故障产生的原因，例如故障处有着较农的焦味，很大程度上是元件烧损。

（4）短接法。

短接法的操作时对回路中的可疑部分采用短接方式接入，从而确定是否是故障产生位置，以此缩减故障寻找范围。比较适用于转换开关接点、继电器拒动等故障查询。

（5）逐项拆除法。

逐项拆除法是将全部的并联电路断开，然后以此接入，当接入某一电路出现故障时，迅速判断该电路即为故障电路，从而确定故障范围。

这五种处理方法有各自的特点和局限，在实际应用中应先根据实际情况进行选择，由于实际情况的复杂多变，很多情况下需要使用多种检测方法才能达到目的。

4 结语

综上所述，该文重点对火电厂常见的继电保护装置进行了详细的分析，在此基础上解析了常见的继电保护设备的故障和解决办法，目的是为相应的工作人员提供一些思路用于继电保护设备的日常维护。

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关键词：电力变压器继电保护电流保护气体保护差动保护

中图分类号：TM411 文献标识码： A 文章编号：

1 引言

电力变压器是供配电系统中最重要的电气设备，它的故障将对供配电系统的正常运行造成严重的影响，同时大容量的变压器也是十分贵重的器件，因此对电力变压器的下列故障及异常运行方式，应装设相应的保护装置：绕组及其引出线的相同短路和中性点直接接地侧的单相接地短路；绕组的匝间短路；外部相间短路引起的过电流；中性点直接接地电力网中外部接地短路引起的过电流及中性点过电压；过负荷；油面降低；变压器温度升高或油箱压力升高或冷却系统故障。

对于高压侧为6～10kV的车间变电所主变压器来说，通常装设有带时限的过电流保护。如果过电流保护动作时间大于0.5～0.7s，那么还应装设电流速断保护。容量在800kV•A及以上的油浸式变压器和400kV•A及以上的车间内油浸式变压器，按规定就装设瓦斯保护，又称气体继电保护。容量在400kV•A及以上的变压器，当数台并列运行或单台运行并作为其他负荷的各用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护。过负荷保护及瓦斯保护在变压器内部有轻微故障时，动作于信号，而其他保护包括瓦斯保护在变压器内部有严重故障时，一般动作于跳闸。

对于高压侧为35kV及以上的工厂总降压变电所主变压器来说，也应装设过电流保护、电流速断保护和瓦斯保护；在有可能过负荷时，也需装设过负荷保护。如果单台运行的变压器容量在10000kV•A及以上或并列运行的变压器每台容量在6300kV•A及以上时，则要求装设纵联差动保护来取代电流速断保护。

2 变压器的电流保护

变压器的过电流保护

变压器的过电流保护主要对变压器外部故障进行保护，也可作为变压器内部故障的后备保护。变压器过电流保护的组成、原理与线路过电流保护的组成、原理完全相同。变压器过电流保护动作电流的整定计算公式与线路过电流保护的基本相同，只是式中的取为（为变压器的额定一次电流）。变压器过电流保护的动作时间按“阶梯原则”整定，与线路过电流保护完全相同。但是对车间变电所（电力系统的终端变电所），其动作时间可整定为最小值（0.5s）。

变压器过电流保护的灵敏度，按变压器低压侧母线在系统最小运行方式下发生两相短路时的高压侧穿越电流值来检验，要求Sp1.5。

变压器的电流速断保护

变压器的电流速断保护主要是对变压器的内部短路故障进行保护。其组成、原理与线路的电流速断保护完全相同。变压器电流速断保护动作电流的整定计算公式也与线路电流速断保护的基本相同，只是式中的取为低压母线的三相短路电流周期分量有效值换算到高压侧的短路电流值，即变压器电流速断保护的速断电流按不小于低压母线三相短路电流周期分量的有效值来整定。

变压器电流速断保护的灵敏度，按其保护装置装设处（即高压侧）在系统最小运行方式下发生两相短路的短路电流Ib来校验，要求Sp1.5。

变压器的电流速断保护，与线路电流速断保护一样，也有“死区”。弥补死区的措施，也是配备带时限的过电流保护。

变压器的过负荷保护

变压器过负荷保护的组成、原理与线路的过负荷保护完全相同。其动作电流的整定计算公式与线路过负荷保护的基本相同，只是式中的取为变压器的额定一次电流。

3 变压器的气体保护

变压器的气体保护即为气体断电保护，又称瓦斯保护，是保护油浸式电力变压器内部故障的一种基本的继电保护装置。

气体保护的主要器件是气体继电器。它装设在变压器的油箱与储油柜之间的连通管上。为了使油箱内产生的气能够顺畅地通过气体继电器排往储油柜，变压器安装应取1%～1.5%的倾斜度；而变压器在制造时，连通管对油箱顶盖也有2%～4%的倾斜度。

气体继电器主要有浮筒式和开口杯式两种类型，现在广泛应用的是开口杯式。在变压器正常运行时，气体继电器容器中的上、下开口油杯都是充满油的；而上、下油杯因各自平衡锤的作用而升起，此时上、下两对触点都是断开的。

当变压器油箱内部发生轻微故障时，由故障产生的少量气体慢慢升起，进入气体继电器的容器，并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有残余的油而使其力矩大于另一端平衡锤的力矩而降落。此时上触点接通信号回路，发出音响和灯光信号，这称之为“轻瓦斯动作”。

当变压器油箱内部发生严重故障时，由故障产生的气体很多，带动油流迅猛地由变压器油箱通过连通管进入储油柜。大量的油气混合体在经过气体继电器时，冲击挡板，使下油杯下降。此时下触点接通跳闸回路（通过中间继电器），使断路器跳闸，同时发出音响和灯光信号（通过信号继电器），这称之为“重瓦斯动作”。

4 变压器的差动保护

前述线路及变压器的各种保护有一个共同的特点，就是动作参数的整定必须与相邻元器件的保护相配合，因此就不能快速切除被保护线路末端附近的故障，这在高压电网中往往不能满足系统稳定性的要求，对发电机、变压器等贵重电气设备也不能满足快速切除故障以减轻损失和避免事故扩大的要求。

而变压器差动保护，从原理上不反应相邻元器件上发生的故障，因而不需与相邻元器件的保护配合，所以可实现保护范围内全范围速动。

差动保护分纵联差动和横联差动两种形式，纵联差动保护用于单回路，横联差动保护用于双回路。

变压器的差动保护主要用来保护变压器内部以及引出线和绝缘套管的相间短路，并且也可用来保护变压器内部的匝间短路，其保护区在变压器一、二次侧所装电流互感器之间。纵联差动保护是利用比较被保护元器件各侧电流的幅值和相位原理而构成的。

参考文献：

[1]江文 许慧中 供配电技术[M] 北京：机械工业出版社 2005

[2]夏国民 供配电技术[M] 北京：中国电力出版社 2004

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【关键词】变压器保护 瓦斯保护 比率差动保护

1 前言

变压器作为输配电系统中的重要设备，在输配电系统及电网中，占有十分重要的地位，如发生故障，将危及供用电系统的安全运行和电网的稳定性、供电的可靠性。因此怎样避免由于变压器故障，而危及电网的安全稳定运行，则需要快速、及时的切除掉故障的变压器，所以需要设置变压器的继电保护。

2 电力变压器的故障和继电保护的配置

2.1 变压器的故障状态

变压器的故障状态有外部短路或过负荷所引起的绕组中过电流、油面降低，电压升高等。长时间的不正常运行状态会使变压器的温度升高、绝缘老化、寿命缩短，甚至会引起故障，因此，应装设动作于信号或跳闸的继电保护装置以保护变压器。

2.2 变压器继电保护的配置

根据变压器的各种故障状态，变压器继电保护装置一般应配置下列保护功能：

（1）非电量保护。非电量保护首先是瓦斯保护，瓦斯保护能迅速的反应变压器内部故障时产生的油气变化或油位下降。其次应装设有反应变压器内部温度变化的油温和绕组温度保护；变压器的压力释放保护；变压器过负荷后自启风冷的保护；过载闭锁有载调压的保护。

（2）电量保护，电量保护分为以下几种：1.纵联差动保护和差动速断保护（下面会详细分析）；2.反映相间短路故障的后备保护，用作变压器外部相间短路故障和作为变压器内部绕组、引出线相间短路故障的后备保护；3.反映接地故障的后备保护。变压器中性点直接接地时，用零序电流（方向）保护作为变压器外部接地故障和中性点直接接地侧绕组、引出线接地故障的后备保护。变压器中性不接地时，用零序电压保护、中性点的间隙零序电流保护作为变压器接地故障的后备保护。

（3）过负荷保护。防止变压器对称过负荷的保护，即各种原因（如单台运行变压器在备用电源自动投入时）使变压器对称过负荷时，过负荷保护动作。

2.3 纵差动保护

2.3.1 差动保护的工作原理是比较被保护设备各侧电流的相位和数值的大小

双绕组变压器差动保护原理接线如下图所示，

电流互感器采用减极性标注。一般来说，差动电流的绕组都以变压器侧为基准侧。由于变压器两侧的电流大小不同，电流相位在Y，d接线时也不相同，故保护装置必须要对两侧电流进行相位补偿和数值补偿，才能使变压器正常运行时，流入继电器的不平衡电流为零或较小。此外，差动保护还应考虑变压器励磁涌流及不平衡电流的影响。

2.3.2 克服励磁涌流对变压器差动保护影响的措施

1.采用带有速饱和特性的变流器；

2.采用二次谐波制动原理、间断角原理、模糊识别闭锁原理构成的微机变压器差动保护。

2.3.3 减小不平衡电流的措施

（1）减少由于电流互感器的原因增大的不平衡电流。变压器差动保护各侧用的电流互感器，选用变压器差动保护专用的D级、小气隙的电流互感器，当通过外部最大稳态短路电流时，差动保护回路的二次负荷要能满足10%误差的要求。

（2）减小电流互感器的二次负荷。这实际上相当于减小二次侧的端电压，相应地减少电流互感器的励磁电流。常用办法有：减小电缆的电阻（适当增大导线截面，尽量缩短控制电缆长度）；采用弱电控制用的电流互感器（二次额定电流为lA）等。

（3）减小变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流，采用相位补偿和数值补偿的微机保护。

（4）软件校正。微机保护中采用软件进行相位校正。

（5）由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流。在变压器差动保护的整定计算中考虑。

2.3.4 比率差动保护是用来区分差流是由于内部故障还是外部故障引起的。

2.3.5 差动速断保护

差动保护是变压器的主保护，差动保护的比率制动保护一般能满足正常运行的变压器需要，能正确及时的动作。但是在变压器内部发生绕组短路故障时，TA严重饱和使交流暂态传变严重恶化，使差动回路中的电流改变了方向或等于零（无源侧），高次谐波分量增大，反应二次谐波的判据误将比率制动原理的差动保护闭琐，无法反映区内短路故障，从而影响了比率差动保护的快速动作，所以变压器比率制动原理的差动保护还应配有差动速断保护，作为辅助保护以加快保护在内部严重故障时的动作速度。注意的是，差动速断的整定值按躲过最大不平衡电流和励磁涌流来整定 。

3 结束语

目前变压器微机保护装置已经普遍应用，其保护原理仍没有太大的突破，但实现的手段上有了根本的变化。微机保护与以往的继电保护相比，由于采用了数字计算技术实现各种保护功能，因此具有灵活性大、可靠性高、易于获得附加功能和维护调试方便的优点。但是变压器差动保护的误动原因仍是多方面的，我们只有在安装调试过程中把每一环节工作做好，把该考虑的问题考虑周全，做好细节，严把整组试验关，积极采取相应措施，以避免变压器在运行中差动保护的误动作。

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关键词：水电站建设；继电保护；策略研究；继电器；变压器；发动机

中图分类号：TM774 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）05-0122-03

在发展我国经济实力的同时，我国一直面临着能源紧缺以及环境每况愈下的难题，从而严重制约了我国经济的快速发展。为了减少不可再生能源的消耗，我国近几年加大了水电站的建设，提高了再生能源的利用率。

1 继电保护中常出现的问题

在继电保护中继电器起着关键的作用，通过继电器的工作能够直接影响到继电保护系统的整个工作质量。但是，通过分析总结继电保护系统维修工作，可以发现继电器出现故障的概率居高不下，特别是变压器。

若在收集信号或者是判断分析信息时出现问题将会直接影响到继电保护的工作质量，从而影响到整个水电站的正常运转。特别是瓦斯保护方面，由于瓦斯保护需要极高的灵敏度，能够准确感知环境的变化。但是瓦斯继电器一般安装于户外，从而加大了监视与维护的难度。除此之外在继电器的使用中，一般存在出口中间继电器的选择问题以及出口中间继电器的接线问题，不同的方案有不同的影响。这也是在继电保护中常出现的问题，一般是由继电保护的设计初期的设计方案决定的。

2 水电站建设中水电站继电保护的策略

研究

如上所述，继电保护系统中继电器是关键，如果继电保护系统的灵敏度高，势必会导致继电保护系统可靠性的降低；如果继电保护系统的可靠性较高，那么其灵敏度也会直接受到影响。所以，继电保护系统在设计初期应该首先在可靠性、灵敏性、选择性以及速动性四者取得一个平衡，从而提高继电保护的作用。在水电站建设过程中应该针对继电保护采取相关的保护措施，以提高继电保护的效率。下面将从发动机的保护配置、变压器的保护配置以及其他的保护配置进行详细分析。

2.1 发动机的保护配置环境

变压器的工作需要一个稳定的环境，而这依赖于发电机的工作质量。发动机在实际的使用过程中常常会出现一些异常现象，而这些现象直接导致了变压器工作的不稳定。其中就包括发动机对应的定子绕组相互间短路；定子绕组电压不稳定，有过电压的现象出现；发电机外部相间出现短路。

2.2 变压器的保护配置

变压器的保护配置是所有继电保护措施中的重点，是针对变压器的工作状态进行准确勘测和保护的。一般可以分为主变压器保护以及厂变、闸坝、备用变保护这两种主要保护配置。

变压器在使用中会存在短路、过电流、过负荷、过励磁灯光现象，同时还会出现油箱压力过大、冷却系统故障等其他系统问题。针对短路问题，根据不同的短路发生位置采取不同的保护配置：如果发生在变压器的绕组和引出线之间，则采用纵联差动保护措施。如果发生在变压器外部，则应该根据不同的使用状况采取不同的保护措施，如果是正在进行倒送电运行，则应该将复合电压配置设置在变压器高压侧；如果是正在进行发电运行，则将复合电压配置设置在变压器的低压侧。而针对变压器油箱油面降低问题，应该采取瓦斯保护，其中重瓦斯和轻瓦斯分别有不同的作用。当变压器内部的故障尚且不引起工作故障之时轻瓦斯起保护作用；而如果变压器内部故障较为严重，油面急剧降低，则重瓦斯起保护作用。

3 水电站继电保护反事故措施研究探讨

在建设水电站的过程中不光要专门针对设计过程中的问题进行深入研究，还需要根据以往水电站在使用过程中的事故进行反复研究分析，从水电站继电保护的反事故方向思考，以提高水电站在使用过程中的效率与质量。具体来说，应该从两个大方面着手：其一是从保护原理上进行考虑，通过保护方案的确定选择继电器的型号，进而对继电器的质量要求以及工作需求有一个清晰的了解；其二是从二次设备以及回路接线上进行详细考虑，包括直流电源、保护屏上的设备、控制电缆、变压器瓦斯保护以及接地点的选择等。

3.1 根据保护原理选择继电器

3.1.1 在发电机的保护设置中，为了能够对发电机的电流进行实时监控，在发动机内部设置有过电流保护装备。而这种过电流保护中的继电器必须连接在发电机中性点的电流互感器上，从而扩大了保护范围，即使发动机在启动工作之前发生了故障，该继电器也能够起到保护作用。

3.1.2 发动机的保护装置中常有的差动保护设置对于回路设置也有讲究。一般而言，差动装置的工作电流一般大于发动机的额定工作电流来整定，此时的差动回路的中线应该配备有电流继电器，并且该种电流继电器必须具有监视断线功能。与此同时，电流继电器在工作时通过延时发射相关信号。

3.1.3 不同规模的水电站在选择发动机时有不同的考量因素，主要应该根据实际需求以及工作需要进行考虑。如一般的小型水电站，可采用可控硅励磁的水轮发电机，并且电压保护动作的电压一般取额定电压的1.3倍，延长0.3s后跳闸。

3.2 二次设备以及回路接线的选择

3.2.1 直流电源的选择。在水电站工作系统中，一般具有两套电源，一个是直流电源，一个是交流电源。在直流电源上一般选择镉镍蓄电池，而该种直流蓄电池的浮充电流的大小应该控制在3～5mA/Ah这一范围。并且，在保持电池外观清洁的基础上所有蓄电池的液面应该保持在最高液面线和最低液面线之间。而交流电源则一般采用的是电容储能电源，在遇到一些特殊情况时，例如无法提供交流电源，此时就要求电容储能电源能够使其他保护装置以及断路器均自动转到跳闸的工作位。

3.2.2 在保护屏上设备的选择。保护屏的主要功能是为该工作单元提供安全可靠的工作环境，从而减少外界环境对气电设备的干扰。因此首先要求保护屏上应该有明显的标识，同时屏体的接地设备安全可靠；端子排在材料上最好选择阻燃性材料，以排除潜在的火灾隐患。除此之外，各端子排之间应该设置一个空的端子以隔开，特别是在正负电源之间、带电的正电源以及跳闸回路、强弱电端子之间等。而针对交流电路，一般为了提高接地的可靠性，可以将其回路接到试验端子上，以检验其接地状况。针对跳闸连接片，安装时需要将其开口端朝上，同时要连接到断路器跳闸线圈的回路上。

3.2.3 控制电缆的选择。其一，在控制电缆的截面选择上，主要是以电流互感器的10%误差曲线为基准，然后再由电压降的大小进行选取；其二，控制电缆的电缆芯是以机械强度需求进行考量的。目前水电站的控制电缆一般选用铜芯，其截面大小应该大于1.5mm2。除了材料以及截面的选择以外，还需要注意控制电缆的铺设位置。为了减少磁场以及高频暂态电流的干扰，电缆需要远离高压母线和避雷器等物体。同时由于电缆需要敷设在地面以下，所以需要做好密封以及防积水的措施。

3.2.4 变压器瓦斯保护。变压器瓦斯保护是继电器保护的一个重要措施，而其箭头指示也是对水电站工作状态的一个重要表征，通过箭头的变化可以判断变压器的工作运转状况。在开始之时，需要对变压器的瓦斯继电器进行有关调整：首先应该将瓦斯继电器的箭头指示调整到油枕一侧；其次需要将重瓦斯切换到信号位置；最后将继电器中的气体排出，直到排气口冒出油液为止。

4 结语

水电站的继电保护是判断水电站运转顺利的一个重要依据，同时也是监测水电站工作状况的一个重要数据。因而，加大对水电站继电保护是十分有必要的，希望有更多的专业人士能够加入到这个行业中来，为我国水电站的发展贡献一份力量。

参考文献

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关键词：10kv；供电系统；继电保护；现场

前言

近年来，我国的经济取得了飞速的发展，各行各业对电能的需求量不断的增加，从而对电力系统提出了更高的要求。目前供电设备的类型较为复杂，在多种运行方式共存的情况下，给系统中的继电保护装置带来了较大的难度，由于继电系统结构和运行方式的复杂化，所以对继电保护装置的要求也较高。10kv供电系统继电保护运行管理水平的提升，将有效的保证供电的质量和可靠性。

1 配电系统继电保护现场中存在的问题

1.1 励磁的涌流对变电所10kv线路的继电保护的影响

目前通过电流的速断保护来作为10kv配电线路的主要保护措施，在这种情况下，对电流大小的设定则需要按照最大的运行方式来进行，否则对于10kv系统来讲，当其线路较长，配电变压器较多的情况下，这时系统中的电阻较大，所以动作电流则会较小，这样就会导致变电所的开关合上，导致动作保护跳闸，在这种情况下，投空的变压器或是外部故障切除之后电压恢复时，励磁的涌流则会急剧增加，这时变压器磁流能量的最大值往往会是变压器额定电流的几倍。

在以上情况下，当电压恢复后，励磁的涌流则能够恢复，但铁芯中的磁通则不会再发生变化，这样就会在周期量的磁通下导致铁芯饱和，从而导致励磁电流迅速增加，而变压器的容易则会不断减小，通常情况下励磁涌流与变压器的容量是成反比的关系。

目前在10kv的线路上都会安装有配电变压器，而这些配电变压器在开关合上的一刹那则无可避免的会有大量的励磁涌流的产生，而且这些励磁涌流并不是一成不变的，其在线路上会呈增加的态势，其过程较为复杂，通常在电阻较小的时候这种涌流则会较大，同时时间常数也会不断增加，当线路上的变压器的个数和容量都增加的情况下，这种影响则会较为明显。

1.2 电流互感器过于饱和对继电保护的影响

继电保护系统的电流会随着系统规模的扩大而呈变大的趋势，同时发生短路，一旦短路现象产生，其短路电流会非常大，高于电流互感器额定电流的几十倍或是几百倍，当短路状态较为稳定时，此时一次短路电流的倍数则会呈增大的趋势，同时也会导致电流互感器产生的误差也较大。在这种情况下，电流互感器会处于饱和的状态，所以很难再次感应到二次侧电流值，从而导致电流保护装置发生拒动。当这种故障在变电所内出现时，则要靠母线的断路器或是主变压器的后备保护来进行切除，倘若故障是出现在变电所中，那么要想切断故障，则只能靠母线的断路器或是主变压器的后备保护来进行，这样就会导致故障切断的时间延长，从而使故障的范围得以蔓延，造成的损失加大。如果电流有保护拒动的情况出现时，则会导致进线保护动作产生，从而使配电系统停止运行。

1.3 开关的保护设备选择不合适而造成跳闸

近几年，随着用电负荷的加大，部分地区设立了开关站，这样台区内的变压器和用户配电系统都通过开关站来进行供电，这是继电保护系统的供电方式。在这部分开关站内，对没有实现自动化的开关站则要采用负荷开关或是负荷开关+熔断器组合的方式来做为开关保护。在这种情况下，则会对进线柜采用负荷开关，但对于直接带电的变压器的出线柜如果直接选用负荷开关+熔断器的组合，则会经常发生越级跳闸的情况，从而导致大面积的停电事故发生。

1.4 继电保护的定值配合不当造成跳闸

一般变电系统都是采用的微机保护，通常的动作时间都是整定。在速断的保护中没有出现时间配合的观念，变电所中出线与配电所的速断的出线保护就是0秒，它们之间的时间差是0.05秒。当配电系统中有较大的负荷电流，抗阻较小时，一旦发生内部的故障，继电保护器的动作保护不及时，就造成越级跳闸。目前在很多配电系统中都是采用常规的继电保护措施，这样则会导致搭配不当的情况发生，再加之各装置之间的误差，所以出现故障的可能性较大，导致越级保护的发生，造成跳闸。

2 加强继电保护运行管理，落实安全技术措施

2.1 防止涌流过大而引起的误动

励磁的涌流过大与时间有着必然的联系，所以需要根据时间的长短来对其涌流的大小进行控制，通常情况下涌流会随着时间的增加而呈现衰退现象，往往在一开始时涌流会呈现最大的峰值，而经过几个工频的周波后，涌流的大小则可以被完全忽略，不会产生什么影响了。在控制涌流过大时也可以适当的延长电流速断保护的时间，从而使涌流一些误操作的发生得以避免。另外也可通过延时保护装置中的加速回路，通常可以在回路中加入0.1-0.5秒的时限来避免涌流的过大。

2.2 要避免电流互感器的饱和

对于电流互感器的饱和情况，则需要注意线路短路。电阻荷载及对保护原则的遵守。在这其中则要将电阻荷载尽可能的降低，所以可以从缩短电缆长度和加大电缆截面来做到，从而起到保护电流互感器的作用。

2.3 对配电所的保护设备进行改进

若是配电所以上的部分出现故障时，可以由变电所的l0kv出线进行动作保护。在没有超过1250kvA的配电变压器，配电所内部的变压器的出线柜所选用的开关与熔断器的组合电器要保持一致，起到保护的作用。

2.4 对继电保护装置进行定期巡视、检修

近年来，随着继电保护技术的不断提高，许多时候继电保护装置中某些性能不稳定的情况发生时，并不是其技术本身的问题，而多是由于外部原历所导致的，所以定期对继电保护装置进行巡检是十分必要的，通过巡检可以及时发现问题，并查明原因进行解决，从而避免了由于小隐患的存在而导致大事故发生的可能性。

2.5 对继电保护工作人员的要求

继电保护系统的工作技术性要求较高，所以对继电保护工作人员的素质也有较高的要求，其工作人员不仅需要熟练的掌握继电保护装置的原理及相关要求，同时还要能够进行正确的操作，熟悉运行过程中的每一个流程及具体环节。对于设备运行过程中发生变化时会导致发生的一系列现象都要有相应的措施，对突发状况能够正确的判断及灵活处理。严格交接班制度，交接班时每个工作人员都要做到交接清楚，心中有数，从而保证继电保护装置能够稳定正常的运行。

3 结束语

继电保护的管理水平直接关系着10kv及以下的低压电力系统运行的安全稳定性，所以需要对继电保护装置进行不断的更新，并对其管理制度不断的完善，提高继电工作人员的技术素质，使其具有较强的责任心和事业心，能够独立应对一些突发事件，并采取灵活的方式进行处理，从而保证继电保护的安全性，使线路得以稳定的运行。

参考文献