變壓器繼電保護原理
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變壓器繼電保護原理范文第1篇
關鍵詞：變壓器；縱差保護；不平衡電流；穩態；暫態
Transformer differential protection principle and the unbalanced current analysis and overcoming method
Huang Shengbin
Abstract: in this paper the transformer longitudinal differential protection based on the basic principle of longitudinal differential protection, the unbalanced current were analyzed, and put forward the transformer longitudinal differential protection of unbalance current in overcoming methods.
Keywords: transformer;Longitudinal differential protection;Unbalance current;Steady-state；Transient
引言
縱差保護是發電機、變壓器、輸電線路的主保護之一，應用非常廣泛，尤其在變壓器保護上運用較為成功。變壓器的縱差動保護用來反應變壓器繞組、引出線及套管上的各種短路故障，是變壓器的主保護。變壓器縱差動保護的基本工作原理與線路的縱差動保護相同，是通過比較變壓器各側電流的大小和相位而構成的保護。它具有靈敏度高、選擇性好的優點，但是變壓器縱差保護一直存在不平衡電流難以鑒定的問題，雖然已經有幾種較為有效的閉鎖方案，又因為超高壓輸電線路長度的增加、靜止無功補償容量的增大以及變壓器硅鋼片工藝的改進、磁化特性的改善等因素，變壓器縱差保護的固有原理性矛盾更加突出。本文從變壓器縱差保護構成原理和不平衡電流產生的原因與克服方法方面對這個問題進行了分析探討。
一、變壓器縱差保護基本原理
縱差保護在發電機上的應用比較簡單，但是作為變壓器內部故障的主保護，縱差保護將有許多特點和困難。變壓器具有兩個或更多個電壓等級，構成縱差保護所用電流互感器的額定參數各不相同，由此產生的縱差保護不平衡電流將比發電機的大得多，縱差保護是利用比較被保護元件各端電流的幅值和相位的原理構成的，根據KCL基本定理，當被保護設備無故障時恒有各流入電流之和必等于各流出電流之和。
當被保護設備內部本身發生故障時，短路點成為一個新的端子，此時電流大于0，但是實際上在外部發生短路時還存在一個不平衡電流。事實上，外部發生短路故障時，因為外部短路電流大，非凡是暫態過程中含有非周期分量電流，使電流互感器的勵磁電流急劇增大，而呈飽和狀態使得變壓器兩側互感器的傳變特性很難保持一致，而出現較大的不平衡電流。因此采用帶制動特性的原理，外部短路電流越大，制動電流也越大，繼電器能夠可靠制動。
另外，由于縱差保護的構成原理是基于比較變壓器各側電流的大小和相位，受變壓器各側電流互感器以及諸多因素影響，變壓器在正常運行和外部故障時，其動差保護回路中有不平衡電流，使縱差保護處于不利的工作條件下。為保證變壓器縱差保護的正確靈敏動作，必須對其回路中的不平衡電流進行分析，找出產生的原因，采取措施予以消除。
二、縱差保護不平衡電流分析
1、穩態情況下的不平衡電流
變壓器在正常運行時縱差保護回路中不平衡電流主要是由電流互感器、變壓器接線方式及變壓器帶負荷調壓引起。
由電流互感器計算變比與實際變比不同而產生。正常運行時變壓器各側電流的大小是不相等的。為了滿足正常運行或外部短路時流入繼電器差動回路的電流為零，則應使高、低壓兩側流入繼電器的電流相等，即高、低側電流互感器變比的比值應等于變壓器的變比。但是，實際上由于電流互感器的變比都是根據產品目錄選取的標準變比，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，因而會產生不平衡電流。
由變壓器兩側電流相位不同而產生。變壓器經常采用兩側電流的相位相差30°的接線方式。此時，假如兩側的電流互感器仍采用通常的接線方式，則二次電流由于相位不同，也會在縱差保護回路產生不平衡電流。
由變壓器帶負荷調整分接頭產生。在電力系統中，經常采用有載調壓變壓器，在變壓器帶負荷運行時利用改變變壓器的分接頭位置來調整系統的運行電壓。改變變壓器的分接頭位置，實際上就是改變變壓器的變化。假如縱差保護已經按某一運行方式下的變壓器變比調整好，則當變壓器帶負荷調壓時，其變比會改變，此時，縱差保護就得重新進行調整才能滿足要求，但這在運行中是不可能的。因此，變壓器分接頭位置的改變，就會在差動繼電器中產生不平衡電流，它與電壓調節范圍有關，也隨一次電流的增大而增大。
2、暫態情況下的不平衡電流
1由變壓器勵磁涌流產生
變壓器的勵磁電流僅流經變壓器接通電源的某一側，對差動回路來說，勵磁電流的存在就相當于變壓器內部故障時的短路電流。因此，它必然給縱差保護的正確工作帶來不利影響。正常情況下，變壓器的勵磁電流很小，故縱差保護回路的不平衡電流也很小。在外部短路時，由于系統電壓降低，勵磁電流也將減小。因此，在正常運行和外部短路時勵磁電流對縱差保護的影響經常可忽略不計。但是，在電壓忽然增加的非凡情況下，比如變壓器在空載投入和外部故障切除后恢復供電的情況下，則可能出現很大的勵磁電流，這種暫態過程中出現的變壓器勵磁電流通常稱勵磁涌流。
2由變壓器外部故障暫態穿越性短路電流產生
縱差保護是瞬動保護，它是在一次系統短路暫態過程中發出跳閘脈沖。因此，必須考慮外部故障暫態過程的不平衡電流對它的影響。在變壓器外部故障的暫態過程中，一次系統的短路電流含有非周期分量，它對時間的變化率很小，很難變換到二次側，而主要成為互感器的勵磁電流，從而使互感器的鐵心更加飽和。
三、變壓器縱差保護中不平衡電流的克服方法
從上面的分析可知，構成縱差保護時，如不采取適當的措施，流入差動繼電器的不平衡電流將很大，按躲開變壓器外部故障時出現的最大不平衡電流整定的縱差保護定值也將很大，保護的靈敏度會很低。若再考慮勵磁涌流的影響，保護將無法工作。因此，如何克服不平衡電流，并消除它對保護的影響，提高保護的靈敏度，就成為縱差保護的中心問題。
1、由電流互感器變比產生的不平衡電流的克服方法
對于由電流互感器計算變比與實際變比不同而產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行補償。通常在變壓器一側電流互感器裝設自耦變流器，將LH輸出端接到變流器的輸入端，當改變自耦變流器的變比時，可以使變流器的輸出電流等于未裝設變流器的LH的二次電流，從而使流入差動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行磁補償。通常在中間變流器的鐵心上繞有主線圈即差動線圈，接入差動電流，另外還繞一個平衡線圈和一個二次線圈，接入二次電流較小的一側。適當選擇平衡線圈的匝數，使平衡線圈產生的磁勢能完全抵消差動線圈產生的磁勢，則在二次線圈里就不會感應電勢，因而差動繼電器中也沒有電流流過。采用這種方法時，按公式計算出的平衡線圈的匝數一般不是整數，但實際上平衡線圈只能按整數進行選擇，因此還會有一殘余的不平衡電流存在，這在進行縱差保護定值整定計算時應該予以考慮。
2、由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流的克服方法
對于由變壓器兩側電流相位不同而產生的不平衡電流可以通過改變LH接線方式的方法來克服。對于變壓器Y形接線側，其LH采用形接線，而變壓器形接線側，其LH采用Y形接線，則兩側LH二次側輸出電流相位剛好同相。但當LH采用上述連接方式后，在LH接成形側的差動一臂中，電流又增大了3倍，此時為保證在正常運行及外部故障情況下差動回路中沒有電流，就必須將該側LH的變比擴大3倍，以減小二次電流，使之與另一側的電流相等。
3、由變壓器外部故障暫態穿越性短路電流產生的不平衡電流的克服方法
在變壓器外部故障的暫態過程中，使縱差保護產生不平衡電流的主要原因是一次系統的短路電流所包含的非周期分量，為消除它對變壓器縱差保護的影響，廣泛采用具有不同特性的差動繼電器。
對于采用帶速飽和變流器的差動繼電器是克服暫態過程中非周期分量影響的有效方法之一。根據速飽和變流器的磁化曲線可以看出，周期分量很輕易通過速飽和變流器變換到二次側，而非周期分量不輕易通過速飽和變流器變換到二次側。因此，當一次線圈中通過暫態不平衡電流時，它在二次側感應的電勢很小，此時流入差動繼電器的電流很小，差動繼電器不會動作。
另外，采用具有磁力制動特性的差動繼電器。這種差動繼電器是在速飽和變流器的基礎上，增加一組制動線圈，利用外部故障時的短路電流來實現制動，使繼電器的起動電流隨制動電流的增加而增加，它能可靠地躲開變壓器外部短路時的不平衡電流，并提高變壓器內部故障時的靈敏度。因此，繼電器的啟動電流隨著制動電流的增大而增大。通過正確的定值整定，可以使繼電器的實際啟動電流不論在任何大小的外部短路電流的作用下均大于相應的不平衡電流，變壓器縱差保護能可靠躲過變壓器外部短路時的不平衡電流。
四、結束語
變壓器縱差動保護其差動回路中的不平衡電流大，形成不平衡電流的因素多，所以必須采取措施躲開和減少不平衡電流的影響。由于勵磁涌流產生的不平衡電流仍然是縱差保護的重點，不平衡電流的影響導致縱差保護方案的設計也不盡相同。因此，在實踐的變壓器差動保護中，應結合不同方案進行具體的設計。
參考文獻
1、李火元，《電力系統繼電保護與自動裝置》，2002年1月.
2、翁昭華，《繼電保護（I） 》，1999年9月.
變壓器繼電保護原理范文第2篇
關鍵詞:高壓 變壓器 繼電保護 問題 措施
隨著經濟的發展,工業農業對電力的需求也越來越大,電力事業也在隨著時代的進步而發展,如筆者單位引進的南自微機保護。作為國家重要的經濟支柱行業,隨著電力的廣泛應用,人們開始對高壓變壓器保護越來越關注。我們知道高壓變壓器是整個電力系統正常運行的保證,是繼電保護安全運行的可靠保證,因此,針對高壓變壓器在運行過程中可能出現的問題進行簡單的闡述。
1、高壓變壓器繼電保護
這里的高壓主要指6KV以上的電力系統,為了保護整個電力系統的安全運行,就需要對做出相應的保護動作,并確定變壓器元件的安全。在高壓變壓器內的繼電保護裝置必須選擇性的對故障進行部分自動切斷保護,只有這樣才能迅速、快捷、可靠的對其實施保護動作。變壓器的繼電保護是利用變壓器內外發生故障時,由于電流、電壓、油溫等隨之發生變化,通過這些突然變化來發現、判斷變壓器故障性質和范圍,繼而做出相應的反映和處理。繼電保護動作后,如何確認是速斷保護動作,可暫時解除信號音響。如果有瓦斯保護,先檢查瓦斯保護是否動作,如果沒有動作,說明故障點在變壓器外部,重點檢查變壓器以及高壓短路器向變壓器供電的線路,看電纜、母線有否有相間短路的故障。此外,還應該重點檢查變壓器高壓引線有無明顯的故障點和其他明顯異常現象,如變壓器噴油、起火油溫過高等。如果發現瓦斯動作,可基本判斷故障在變壓器內部。
繼電保護裝置運行中,發現異常現象應加強監視并立即報告主管部分負責,運行中的繼電保護裝置,除經調度部分或主管部門同意,不得任意除去保護設備,也不得隨意改變整定值及二次線路,運行人員對運行中的繼電保護裝置投入或退出,須經過繼電保護人員的檢查合格才可以。
1.1 繼電保護要求
電力變壓器是繼電保護的主要設備之一,對電力系統的安全穩定有重要作用。所以,一單發生故障突然切除變壓器會對電力系統造成一定的干擾。因此,變壓器對繼電保護的要求很高。
1.2 對于一般的變壓器保護一般要求解決以下技術問題
第一、快速的準確的區分出變壓器的各種故障。第二、迅速的辨識出變壓器過勵磁情況,解決對變壓器保護的影響。第三、提高變壓器在帶負荷運行的情況下發生輕微短路和高阻接地故障時保護的靈敏度。第四、提高變壓器的過激磁保護對各種變壓器勵磁倍數曲線的適應性等。
2、高壓變壓器的常見故障
針對高壓變壓器的常見故障筆者總結如下:
2.1 變壓器的故障
就高壓變壓器本身而言,其常見的故障主要是油箱,在油箱內部常見的故障是相間、繞組匝間的短路故障,在油箱外部主要是絕緣套管之間的短路和單相接地事故等。例如由于銅線質量問題,特修變I號主變A相絕緣套管破損,造成系統接地事故。
2.2 繼電保護常見的故障
就繼電本身而言,電壓互感器的二次中性點接觸不良、多次接地,繼電保護器無良好抗干擾能力相關裝置或零件質量差、精度低、性能差等都可能導致出現錯誤分析和判斷造成零件失衡,喪失保護能力。
3、提高高壓變壓器繼電保護措施
3.1 瓦斯保護
瓦斯保護,又稱氣體保護,在我國目前采用的瓦斯繼電器有三種型式:浮筒式、擋板式和開口杯與擋板結構的復合式。但是隨著技術的進步,運用后兩者的比較多。瓦斯保護主要應用于當油浸式變壓器中,通過對被電弧分解出的氣體從油箱向油枕流動的強烈程度來判斷故障,從而進行保護的一種高壓變電器保護措施。其可分為輕瓦斯保護與重瓦斯保護兩種,前者主要是發信號,后者是用于斷路器。當變壓器的內部發生嚴重的故障時,電流電弧變壓器又強烈氣化,體積驟然膨脹,在瓦斯繼電器內形成沖擊的油流,使對接觸點接通并發出重瓦斯跳閘的信號。瓦斯保護可以總結為主要優點,動作快、靈敏度高、結構簡單,可靠性比較高,但是缺點是不能反映郵箱以外的故障,因此瓦斯保護不能取代其他的保護作為變壓器唯一的保護裝置。
3.2 差動保護
差動保護是通過利用比較變壓器高、低壓側的電流大小和相位,從而實現的保護,主要反應了高壓變電器套管、引出線,以及內部短路故障。主要原理是當內部發生故障式,繼電器就會自動切除故障。這種原理主要使用于故障點的短路現象。適用于2MVA及以上且流速斷保護靈敏性滿足不了要求的變壓器、6.3MVA及以上并列運行變壓器、10MVA及以上單獨運行變壓器。此外,高壓側電壓為330kV及以上的變壓器應采用雙重差動保護;100MVA及以下高壓變電器呲牙共用差動保護,以上的還應為發電機單獨裝設差動保護,確保其安全;對200～300MVA的變電器宜采用雙重快速保護,雖然方法復雜但效果可靠。
3.3 速斷保護
當然,為了使得用戶的供電更為可靠,縮短故障發生的動作時間,就引伸出了速斷保護。它主要是通過提高整定值,限制動作范圍的方式來進行保護。適用于后備保護時限>0.5s的,6.3MVA以下的廠用工作變壓器和并列或單獨運行的變壓器。雖然操作簡單,但保護較為局限,不能保護整個線路。
3.4 其他措施
第一,繼電器盡量選用較為先進的,時限差小的JSL集成電路型定時限過流繼電器;第二,開關站至配電所出線柜的保護可不用,通過負荷開關來避免越級跳閘;還應盡量選用負荷開關與熔斷器組合電器作為變壓器的開關和保護設備;第三,對于滯高壓配電室的開關站出線柜,必須選用斷路器與繼電保護結合的方式進行保護。
4、結語
總之,隨著科技的發展,人們生活水平日益提高,不難發現智能化電力系統成為了電力發展的主要方向,如何才能提高高壓變壓器繼電保護,成為了人們要考慮的問題,只有這樣才能跟上時代的變化,確保繼電保護的安全可靠運行。
參考文獻
[1]丁永生.10kV供電系統中變壓器繼電保護分析[J].中國新技術新產品,2009,23:153.
變壓器繼電保護原理范文第3篇
關鍵詞：500kV；電力變壓器；繼電保護
作者簡介：溫源（1975-），男，江西信豐人，廣東電網公司佛山供電局，工程師。（廣東 佛山 528000）
中圖分類號：TM588 文獻標識碼：A 文章編號：1007-0079（2013）36-0209-02
一、500kV電力變壓器的繼電保護裝置概述
繼電保護裝置能夠在電力系統及其元件出現故障問題時，及時檢測到故障并立即觸發報警信號，再由控制系統接收報警信號并進行保護裝置動作，從而實現對故障問題的有效排除，確保系統的正常運行。一般來說，繼電保護裝置的基本性能主要有靈敏性、可靠性、快速性和選擇性等幾種。其中，靈敏性一般是采用靈敏系數來加以表示的，裝置靈敏系數越高，則其反應故障的能力也越好；可靠性是表現在繼電保護過程中，裝置不會發生拒動作；快速性體現在裝置消除異常與故障問題的時間問題上；而選擇性則是在可能的最小的區間內切除故障，以確保設備供電的正常。在供電系統當中，繼電保護裝置在檢測系統運行情況、控制斷路器工作以及記錄故障問題等方面，有著極為重要的作用。
二、500kV電力變壓器繼電保護的相關問題分析
1.500kV電力變壓器的常見繼電保護問題
（1）瓦斯保護。在500kV電力變壓器的繼電保護中，往往容易因變壓器在濾油、加油時未將內部空氣及時排出，而導致變壓器運行過程中油溫升高將空氣逐步排出，引起瓦斯保護信號動作。同時，受到500kV電力變壓器穿越性短路的影響，也易于造成瓦斯保護信號動作。另外，由于內部嚴重故障、油位迅速下降等，也容易引起瓦斯保護動作及跳閘。
（2）差動保護。差動保護主要是通過對500kV電力變壓器的高壓側和低壓側電流大小及相位差別加以利用，從而實現保護。由于差動保護靈敏度相對較高，能夠無延時對各種故障做出選擇性的準確切除，且又具有選擇性好、實現簡單以及區分故障性能好等特點，使得差動保護在當前大多數電路保護中受到廣泛應用。
（3）過勵磁保護。在500kV電力變壓器的工作過程中，若在其高壓側出現500kV的高壓，那么此期間變壓器的磁密度會接近飽和狀態，此時如果有頻率降低、電壓升高等情況出現，將很容易導致變壓器發生過勵磁現象。過勵磁保護便是基于此原理來反映過勵磁引起的過電流，以延長變壓器使用壽命。
（4）過電流保護。電力變壓器過電流保護作為瓦斯保護和差動保護的后備，通常可以根據變壓器的容量以及短路電流的不同情況，進行過電流保護、復合電壓啟動的過電流保護以及負序電流及單項式低電壓啟動的過電流保護等。其中，過電流保護常用于降壓變壓器；復合電壓啟動的過電流保護通常是在升壓變壓器，或是在過電流保護的靈敏度不夠等情況下方才采用；而負序電流及單項式低電壓啟動的過電流保護，則在63MV-A及以上大容量升壓變壓器，以及系統聯絡變壓器較為常用。
2.500kV電力變壓器常見故障
一般來說，500kV電力變壓器的常見故障類型主要有兩類，即油箱內部故障和油箱外部故障。油箱內部故障，常見的有高、低壓側繞組間的相間短路，輕微匝間短路、中性點接地系統的側繞組處單相接地短路，鐵芯繞損燒壞等故障。電力變壓器內部發生故障時，往往會產生一些電流及電弧，給繞組絕緣、鐵芯等造成損壞，嚴重時甚至會使變壓器油受熱分解大量氣體，引起爆炸。為此，需要繼電保護及時、有效地對這些內部故障予以切除。油箱外部故障，最常見的有絕緣套管和引出線上發生相間短路、接地短路等。
三、500kV電力變壓器繼電保護問題的解決對策
為了使500kV電力變壓器的正常、穩定運行，保障系統供電的可靠性和整個電網運行的安全性和穩定性，并盡最大限度避免一旦停運給整個電網造成巨大的經濟損失，可以考慮從以下幾個步驟對電力變壓器繼電保護問題進行有效、徹底解決。
1.利用微機及相關信息，處理繼電保護故障
首先，應對微機提供的故障信息加以充分利用，以排除簡單的繼電保護故障；其次，應重視對人為故障的處理，例如在有些繼電保護故障發生后，單從現場的信號指示并無法找到發生故障的原因，可能與工作人員的重視程度不夠、措施不力有關，對于這種情況，需要如實反映，以便分析和避免浪費時間。另外，還應重視對故障錄波和事件記錄的充分利用，包括微機事件記錄、故障錄波圖形、裝置燈光顯示信號等。通過這些記錄，能夠對一、二次系統進行全面檢查，此時若發現繼電保護正確動作是由一次系統故障所致，則可判斷不存在繼電保護故障處理的問題；若發現故障主要出在繼電保護上，則應該盡可能維持原狀，做好故障記錄，通過制定相應的故障處理計劃后再進行故障處理。
2.合理應用檢查方法
在變壓器繼電保護出現誤動時，可采用逆序檢查法，從故障發生的結果出發，逐級往前查找微機事件記錄及故障錄波等；在出現拒動時，可采用順序檢查法，通過外部檢查絕緣檢測定值檢查電源性能測試保護性能檢查的順序，進行檢驗調試。另外，在檢查繼電保護裝置的動作邏輯和動作時間時，還可應用整組試驗法來進行。通過短時間內再現故障的方式，來判斷繼電保護發生故障的原因并加以解決。
3.繼電保護常見故障的解決
結合瓦斯故障的處理方式來看，在發生瓦斯保護動作時，可通過復歸音響，密切監視變壓器電流、電壓及溫度，檢查直流系統絕緣接地情況以及二次回路是否存在故障等來排除故障。若檢查發現瓦斯繼電器內存在氧化，則應即刻排出瓦斯繼電器的氣體，同時收集并檢查氣體，若氣體無色、無臭且不可燃，則變壓器仍可繼續運行；若氣體為白色、淡黃色，并帶刺激味或為灰黑色且可燃，則說明變壓器內部發生故障，需要取油樣化驗其閃點，若其閃點較前次低于5℃以上時，應停運變壓器，并聯系檢修進行內部檢查。
另外，結合差動保護故障的排除方法來看，可以為新安裝的變壓器進行5次空投變壓器試驗，以測試差動保護能夠躲過勵磁涌流，并檢查TA回路接線是否正確，同時進行差壓和差流測試等。例如在接線錯誤所致誤動時，首先，應對變壓器TA進行極性試驗和一次通流試驗，以檢查其變比和二次回路的完好性，其次，應對電纜線、屏內二次接線等加以檢查，以確保二次回路的絕緣性良好。此外，還應對TA二次回路的接地點進行檢查，以確保其在保護屏內，且僅有一點接地。
四、結合差動保護，探討500kV電力變壓器繼電保護的改進
為了更好地減少和預防電力變壓器繼電保護故障問題的出現，可以通過對變壓器外部保護的死角加強控制來實現。為此，本研究擬采用差動保護來對500kV電力變壓器繼電保護的主保護進行強化，具體分析如下。
1.差動保護的構造
根據基爾霍夫定理，差動保護能夠在電力變壓器正常運行或外部短路期間，實現變壓器三側電流向量值相抵消，即三者之和為0，從而起到保護電路的作用。
在變電器內部出現故障時，；在變電器外部發生故障或是無故障問題存在時，。
2.差動保護的整定
結合圖2來看，為滿足500kV電力變壓器側動、熱穩定、穿越功率等要求，通常情況下，1ct的變比均設定在2500/1A。不過受到啟動變額定電流61A的影響，導致500kV電力變壓器差動保護無法完成整定工作。此時若是根據變電器繼電保護裝置的最小整定電流整定，則會導致該裝置的抗干擾能力發生相當程度的降低，并致使差動保護靈敏度發生下降。其中，差動保護整定的最小動作電流Id的表達式為：
Id=K（Ker+ΔU+Δm）In/n
式中，In表示電力變壓器額定電流；n表示電流互感器變化比；K表示可靠系數；Ker表示電流互感器比誤差；另外ΔU和Δm分別表示變壓器調壓誤差和電流互感器變化比未安全匹配差產生的誤差。
3.比率制動和諧波制動的應用
在差動保護整定要求滿足的前提下，電力變壓器的靈敏性、可靠性等，可以通過比率制動原理來實現提高，同時，應用比率制動，也可避免區外故障問題時產生誤動。而在電力變壓器空載投入或是外部故障問題切除完成后，利用諧波制動，可以使得變壓器在電壓恢復期間，借助產生的勵磁涌流而對變壓器進行分量制動。
五、結束語
繼電保護是保障電力系統安全、穩定運行的重要裝置。本研究對500kV電力變壓器繼電保護的相關問題以及電力變壓器常見故障進行探討，可以看出，電力變壓器繼電保護問題的處理，除了可以利用微機及相關信息處理之外，還可通過合理正確利用檢查方法和針對性處理等方式加以解決，從而提高繼電保護系統的工作可行性，減少故障問題的發生。另外，在500kV電力變壓器繼電保護中應用差動保護，還能夠較為全面顧及到電力變壓器內外部故障，進一步保障電力系統的安全、穩定運行。
參考文獻：
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[3]魯春燕，趙月，張偉.供電系統中繼電保護問題的分析和探討[J].科技致富向導，2011，（18）：326-327.
[4]李建萍.500kV線路串補系統保護與控制技術研究[D].北京：華北電力大學，2012.
變壓器繼電保護原理范文第4篇
【關鍵詞】繼電保護；變壓器；保護動作
佛山電網是廣東電網乃至南方電網的重要樞紐和西電東送的重要門戶，西電東送廣東的主力變電站500kV羅洞、西江變電站坐落在佛山，500kV滄江變電站為省內西部規劃電源的分散接入創造良好條件，500kV順德變電站是廣東主網與中（山）珠（海）電網連接的重要結點。目前，佛山電網已形成了500kV分區分層供電、220kV鏈式雙環、110kV三T接線，以500kV變電站為供電中心、220kV供電環網為骨架、110千伏布點深入負荷中心的環網分區供電網絡。
2011年7月11日19時46分34秒，某500kV站220kV甲、乙線A相接地故障，電流變動保護動作，A相跳閘，重合成功；46分35秒。#3主變壓器本體重瓦斯動作，跳開#3主變壓器三側開關。
1 繼電保護動作概念
繼電保護動作從字意上理解可以認為是繼電保護的操作流程，是動作后繼電器接點狀態及發生變化的規律，接點變化將原先不導通的開關跳閘回路進行導通，形成了開關跳閘現象和模式。在繼電保護工作中，主要是通過四項基本要求進行工作的，即靈活性、速動性、連環性、靈敏性。其中連環性和隱蔽性在繼電保護工作中最值得我們去深究和探討。
2 繼電保護動作的基本任務
現階段的繼電保護系統是高度智能化和自動化的模式，在工作中能夠自動、迅速、準確、有選擇性的將故障元件從電力系統中及時的隔離出來，避免事故的進一步擴大，保證在電力系統中發生故障的同時不對其他元件造成影響和危害，使得其他元件能夠正常合理的運行。
反應電氣元件的不正常運行狀態，并根據運行維護的條件（如有無經常值班人員）而動作于信號，以便值班員及時處理，或由裝置自動進行調整，或將那些繼續運行就會引起損壞或發展成為事故的電氣設備予以切除。此時一般不要求保護迅速動作，而是根據對電力系統及其元件的危害程度規定一定的延時，以免暫短地運行波動造成不必要的動作和干擾而引起的誤動。
繼電保護裝置還可以與電力系統中的其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。
3 氣體繼電保護
電力變壓器的氣體繼電保護又稱瓦斯保護，它是保護油沁式電力變壓器內部故障的一種基本保護裝置。在油沁電力變壓器的油箱內發生短路故障時，由于絕緣油和其它絕緣材料要受熱分解而產生氣體。因此利用可反應氣體變化情況的氣體繼電保護來作為變壓器內部故障的保護。
氣體繼電保護的主要元件是氣體繼電器（又稱瓦斯繼電器），它裝設在變壓器的油箱與油枕之間的聯通管上。一般當變壓器內部發生故障時，變壓器內部壓力會突然增大。在通往儲油柜的管路中1.2m/s的油流速時，重瓦斯信號被接通，并作用于跳閘。實踐證明，裝有氣體繼電器的變壓器，在變壓器本體發生放電性或由其他因素引起的絕緣油快速分解故障時，反映最靈敏的往往是氣體繼電器。它的正確動作能大大減少變壓器故障后的損失。因此，搞清繼電器的工作原理和故障原因有現實意義。最常用的開口杯式氣體繼電器的工作原理簡單介紹如下：
變壓器的氣體繼電保護分為“輕瓦斯動作”和“重瓦斯動作”。在變壓器正常運行時，氣體繼電器的容器內的上下油杯中都充滿了油，油杯因平衡錘的作用而升高，上下兩個油杯上的觸點都是斷開的。當變壓器油箱內部發生輕微故障時，由故障產生的少量氣體慢慢升起。進入氣體繼電器的容器內并由上而下地排除其中的油，使油面下降，上油杯因其中盛有殘余的油而使其力矩大于另一端平衡錘的力矩而降落，從而使上油杯上的觸點接通變電所控制室的信號回路，發出音響和燈光信號。這就是“輕瓦斯動作”。
4 事故前運行方式
主變部分：#3主變壓器在運行狀態，抽頭位置為“7”；
500kV部分：500kV蝶滄乙線、滄硯甲線、滄硯乙線線路在運行狀態，500kV1M/2M母線運行，第一、三、四串合環；
220kV部分：220kV1M、2M并行運行，220kV滄高甲線、#3主變壓器變中運行于1M，220kV滄高乙線、220kV滄后乙線運行于2M，221PT、222PT、225PT、226PT在運行狀態，220kV#2母聯2012開關在運行狀態。
5 事故經過
2011年7月11日19時46分34秒796毫秒，220kV滄后甲線、滄后乙線兩側主保護動作，A相開關跳閘，重合成功。19時46分35秒084毫秒，500kV滄江站#3主變壓器A相重瓦斯保護動作，19時46分35秒105毫秒跳開主變各側開關。
跳閘后，運行人員對#3主變進行外觀檢查，本體瓦斯繼電器沒有氣體；查閱雷電定位系統記錄當日19：46：34時，220kV滄后甲乙線8-10塔附近有多個落雷，雷電流達182.6kA。
檢查試驗主變本體無異常后于7月12日04時33分復電，正常。
6 動作原因分析
1）在#3主變保護屏處檢測本體重瓦斯二次回路：
（1）檢測“至變壓器本體端”二次回路絕緣，對地和節點間的阻值均在100兆瓦以上。
（2）檢測“至保護端”二次回路性能：
繼電器電阻值：A相716歐，B相715歐，C相712歐；
動作壓力值：A相70V，B相76V，C相78V；
功率P=U2/R：A相功率6.85W，B相功率8.08W，C相功率8.54W（均≥5W）；
由此可知，#3主變壓器本體重瓦斯二次回路正常。
2）在#3主變壓器本體模擬重瓦斯繼電器動作，本體重瓦斯保護傳動試驗正確。
3）油泵啟動檢測：
分別模擬相繼啟動#3主變壓器4臺油泵和同時啟動4臺 油泵，本體重瓦斯均不動作。
4）由主變故障錄波圖可見：變高、變中側A相出現故障電流，變高約4400A（一次值），變中約為13000A（滄后甲線故障電流為3.18A，CT變比為2400/1，折算到一次值為7632A；滄后乙線故障電流為2.50A，CT變比為2400/1，折算到一次值為6000A，故障持續時間約為60毫秒）。變高、變中出現故障電流后經過300毫秒延時，本體重瓦斯保護動作，持續約80毫秒后復歸。
綜合以上分析初步判斷：由于220kV滄后甲、乙線同時發生雷擊，#3主變流過較大的短路電流，出現油流涌動，涌動推動瓦斯繼電器擋板，導致重瓦斯保護動作跳開主變各側開關。
7 結論
大型變壓器是電力系統的重要設備，如何保證變壓器的安全運行，一直以來都是電力工作者面臨的重要任務。一旦變壓器發生故障，變壓器保護應當快速準確地動作，切除故障。作為繼電保護專業人員，在變壓器發生故障后，都需要盡最大努力檢查、分析繼電保護裝置的動作行為，排除疑問，得出正確結論：
（1）#3主變壓器本體重瓦斯二次回路各項性能指標正常；
變壓器繼電保護原理范文第5篇
關鍵詞: 原理；構成；繼電保護
中圖分類號：TM63 文獻標識碼：A
1 繼電保護的基本原理和保護配置構成
1.1 基本原理
繼電保護的基本工作任務是正確區分系統的正常與非正常運行狀態，利用電力系統各個組成原件的安全運行既定參數值，對故障進行識別，當確定有故障產生時候，準確、迅速的切斷故障原件或者發出預警信號，以避免故障的擴大，進而保護電力系統的安全運行。其保護方式主要為：①故障時電流 I：增大-過電流保護。②正常時 I 入＝I 出=>故障時 I 入≠I 出－電流差動保護。③故障時電壓 U：降低－低電壓保護。④故障時阻抗 Z：減小－阻抗（距離）保護。⑤阻抗角 ：正常時：約 20°；正方向 K3：60°～85°；K3：180°＋（60°～85°）；－方向電流保護反方向。⑥相序量：正序=> 負序/零序。⑦非電氣量：溫度升高－ 瓦斯保護。
1.2 保護配置
繼電保護配置主要分為：系統測量部分、邏輯關系部分和命令執行部分。配置圖1如下：
圖 1 繼電保護配置圖
測量部分：測量有關電氣量,與整定值比較, 判斷保護是否應該
啟動。邏輯部分：根據測量部分各輸出量的大小、性質、出現的順序
或它們的邏輯組合，確定是否應該使斷路器跳閘或發出報警信號，
并將有關命令傳達給執行部分。執行部分：根據邏輯部分的結果，立
即或延時發出報警信號和跳閘信號（故障、不正常運行時）
2變電運行中繼電保護的配置問題分析
2.1繼電保護配置方案
在變電運行的繼電保護配置方案中，是由變電站層與過程層共同構建成變電系統繼電保護的主設備。其配置原理圖如下圖 2所示。
圖2繼電保護配置原理圖
對變電系統中的一次設備，過程層的配置需進行獨立主保護，如一次設備為智能設備，需將保護設備安置在內部，如不是智能設備，則應將保護設備、測控設備等就近安置在匯控柜中，以降低對設備維護與運行的工作量。該方案避免了因通信鏈路跳閘、采樣而引起的保護功能失效，同時降低了繼電保護需消耗的網絡數據份額。
2.2繼電保護配置原則
根據《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的要求，變電運行中繼電保護配置還應當遵循以下幾方面原則:①繼電保護的智能化應以提高保護的可靠性作為基本出發點，應充分滿足“可靠性、選擇性、靈敏性、速動性”的要求。變電運行中的繼電保護，不僅僅是傳統的繼電保護裝置，而是繼電保護系統，需要一次設備與二次回路的協調配合。②電子式互感器內需由兩路獨立的采樣系統進行采集，每路采樣系統均應采用雙 A/D 系統，并接入合并單元( MU) ，每個合并單元輸出兩路數字采樣值由同一路通道進入一套保護裝置。③保護應直接采樣，對單間隔的保護需直接跳閘，當涉及多間隔保護宜直接跳閘。如有必要進行其他的跳閘方式，相應設備應滿足保護對快速性和可靠性的需要。④繼電保護之間的失靈啟動、聯閉鎖等信息宜采樣GOOSE 網絡傳輸方式。斷路器位置接點經點對點和網絡傳輸，本間隔可采用 GOOSE 點對點方式，而間隔間則采用GOOSE 網絡方式。⑤變電運行中各電壓等級的網絡需相互獨立。為避免同一裝置接入不同網絡時，各網絡間的互相干擾，要求裝置內部各網絡的數據接口控制器也應當完全獨立。⑥110KV 及以上電壓等級雙母線、單母線分段等接線型式，各間隔宜配置獨立的三相 ECVT，以提高保護的可靠性，并簡化二次回路。⑦繼電保護裝置適宜就地安裝、獨立分散，保護裝置的安裝運行環境應符合相關的標準技術要求。
3變電運行中各設備繼電保護問題分析
3.1主變壓器的繼電保護
變壓器是變電運行中的重要電氣設備之一。它的故障對變電運行中的正常運行和供電可靠性都會帶來嚴重的影響。因此必須根據變壓器的容量和重要性，裝設安全可靠、性能良好的保護裝置。按照規范要求，變壓器的電量保護適宜按照雙套配置，此時各側合并單元( MU) 與智能終端也雙套配置，在配置時采用主、后備保護一體化配置。差動保護與第一套智能終端和 MU 對應，后備保護與第二套智能終端和 MU 對應。變壓器保護實施方案如下圖 3所示。
圖3 變壓器保護實施方案示意圖
從圖3可以看出，一方面，變壓器的高、中、低壓側的合并單元得到的電流電壓信號被直接傳至變壓器保護裝置與 SV網絡，實現了保護裝置不通過 SV 網絡獲取數據，對信號的直接采樣。另一方面，變壓器的智能終端除了與保護裝置相連接以外，還連接 GOOSE 網絡，實現了保護裝置可通過智能終端進行跳閘。按照圖3的實施方案示意圖，變壓器非電量保護需就地直接電纜跳閘，現場配置本體智能終端，并由 GOOSE網絡傳輸接地刀閘控制信息，以及非電量動作報文與調檔。
3.2線路的繼電保護
在變電運行中，測控功能與保護功能應結合一體，并按照間隔單套配置。線路保護通過直接跳斷路器和直接采樣，并具有 GOOSE 網絡啟動斷路器失靈、重合閘等功能。實施方案如下圖4所示。
圖4線路保護實施方案示意
線路兩間隔之內的保護測控裝置，不但與智能終端、合并單元相對應進行依次連接，而且通過 GOOSE 網絡連接交換息。保護測控裝置和智能終端的連接，實現了直接跳閘功能;與合并單元的數據傳輸，則實現了直接采用的功能。安裝在母線和線路上的電子式互感器，在得到電壓或電流信號以后，先將其接入合并單元中，然后經過數據打包后，再經過光纖送達保護測控裝置和 SV 網絡。
3． 母線的繼電保護
母線的繼電保護通常采用的是分布式設計進行相應的配置。利用單套配置實現母線保護，有利于測控裝置和保護裝置集成的實現。具體實施方案如下圖5所示。
圖5母線保護實施方案示意圖
由圖5可以看出，母線保護的實施方案與線路保護較為類似，但結構更加簡單。母線保護裝置直接和智能終端與合并單元連接，分別實現直接跳閘功能和直接采樣的功能。跨間隔信號通過互不干涉的SV 網和 GOOSE 網絡進行傳輸。
