主变压器保护配置
浅析变电站主变压器的保护配置
浅析变电站主变压器的保护配置发布时间：2022-10-30T02:34:57.404Z 来源：《科技新时代》2022年第12期作者：郝飞进[导读] 本文浅析了变电站主变压器的保护配置，主要是为了保障主设备在运行过程中的安全性郝飞进国网山西省电力公司超高压变电分公司山西太原 030000摘要：本文浅析了变电站主变压器的保护配置，主要是为了保障主设备在运行过程中的安全性。
分析了变电站中的主变压器保护配置的内容并提出了相关的方案，提出变电站主变压器保护配置中的一些不足之处，为变电站中的工作人员提供一些参考，从而提高工作的质量和水平。
关键词：变电站；主变压器；保护配置引言变电站内主变压器的保护配置分为三个层次:变电站按站控层、间隔层和过程层。
首先，主变压器的站控层的组成部分为主机操作员站、分站控制设备及智能化装置接口机器，缺一不可。
它能够较好地显示人机界面，完成对间隔层及过程层中的相关装置的管理和控制。
另外还可以加强远距离监控、调度集中控制站的两者之间的关联，此过程中利用二次子系统形成了间隔层，遇到站控层或者无法使用网络的情况，同时它也能够实现对位于间隔层中的各装置的实时监控目标;常规性的互感器及合并单元、智能终端最终导致了过程层的形成。
就其作用进行分析，主要表现在采集电气量、监管并检测装置的运转情况上［1］。
1变压器主要部件及可能出现的故障变压器主要包括器身、调压装置、油箱和冷却装置以及保护装置等。
在器身中主要包括铁心、绕组、绝缘部件及引线；调压装置主要为分接开关、无励磁调压及有载调压；而在保护装置中包含储油柜、安全气道、吸湿器等六大重要装置。
主变压器作为变电站中的重要电气设备，它能够满足用户的基本电力网安全需求以及经济的运行需求，并且能够在调度时拥有较强的灵活性，因此在变电站的运行过程中，若是由两台以上的变压器同时进行并联运行，那么大多数都是采用分级绝缘且合理的中性点接地方式［2］。
变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。
主变保护配置
差动保护感受到的二次电流和的正比于故 变压器一次额定电流I1e
nTA：各侧CT变比 3、差动保护范围及时限要求
障点电流，差动继电器动作 =5 × 107/ 〔√3〕×230000≈125.
在绕组变压器的两侧均装设电流互感器，其二次侧按循环电流法接 线，即如果两侧电流互感器的同级性端都朝向母线侧，那么将同级 性端子相连，并在两接线之间并联接入电流继电器。在继电器线圈 中流过的电流是两侧电流互感器的二次电流之差，也就是说差动继
4.2 平衡系数计算
按照习惯，各侧CT二次额定以数值小的为 基准值，故，本例以高压侧为基准值。 高压侧：K高= I高2e / I高2e =1 低压侧：K低= I低2e / I高2e =3.4367/1.0458 ≈0.304 不平衡电流： IK= 〔I高2e × K高〕 - 〔I低2e × K低〕 ≈0
差动继电器不动作。当变压器内部故障时， 主要用来保护双绕组或三绕组变压器绕组内部及其引出线上发生的各种相间短路故障
= 5 × 107/ 〔√3〕×35000 ≈ 824. •由于差动保护对保护区外故障不会动作，因此差动保护不需要与保护区外相邻元件保护在动作值和动作时限上相互配合，所以在区内
两侧〔或三侧〕向故障点提供短路电流， 故障时，可以瞬时动作。
区内故障时，可以瞬时动作。
4、平衡系数的简单计算与说明
公式：I1e=Se/〔√3〕Ue，I2e=I1e/nTA Se：变压器全容量 Ue：电压等级
I1e：变压器一次额定电流 I2e：变压器二次额定电流
nTA：各侧CT变比
4.1 举例计算
1#主变参数：Se：50MVA U高e：230kV，U低e：35kV n高TA：600/5，n低TA：1200/5 高压侧： I高1e=Se/〔√3〕U高e =5 × 107/ 〔√3〕×230000≈125.5A I高2e=I高1e/n高TA=125.5/120 ≈ 1.0458A 低压侧： I低1e=Se/〔√3〕U低e = 5 × 107/ 〔√3〕×35000 ≈ 824.8A I低2e=I低1e/n低TA=824.8/240 ≈ 3.4367A
主变压器中性点过电压保护配置原则
主变压器中性点过电压保护配置原则由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；———系统以有效接地方式运行、发生单相接地故障时，间隙不应动作。
2变压器中性点保护配置方式的分析根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
取中性点绝缘老化累计安全系数为0．85，参考GB311．1—1997《高压输变电设备的绝缘配合》，取雷电冲击安全系数为0．714，工频电压安全系数为1．0，则中性点综合耐受雷电冲击裕度系数为0．6，综合耐受工频裕度系数为0．85。
35KV负荷变电站各个保护定置配置原则
1
-30°灵敏角投退（ALM2）
0
电流II段电压投退（UBS2）
1
电流II段方向投退（DBS2）
0
3.电流Ⅲ段保护
电流Ⅲ段定值（Idz3）
与变压器高压侧III段定置相同（注：需则算为进线定值）
延时方式(YSFS)
0
电流Ⅲ段时限（T3）
1
电流Ⅲ段电压定值（Udz3）
70
-30°灵敏角投退（ALM3）
比率制动系数（S）
一般取0.5
谐波制动系数（K2）
一般取0.2
差动平衡系数（Kb）
Kb＝1.732*（Un低*N低）/（Un高*N高）
TA断线闭锁投退（TABS）
1
TA二次接线(TAJX)
根据现场接线设置1
4. 差流越限保护
差流越限定值（Iyx）
0.5倍的最小动作电流
差流越限时限（Tyx）
5～10S
进线不投重合闸
重合闸同期角（Ach）
进线不投重合闸
重合闸方式（Mch）
进线不投重合闸
抽取电压相别（TUx）
进线不投重合闸
遥控合闸方式（Myh）
进线不投重合闸
6.零序电流保护（R1版）
零序电流定值（I0dz）
一般不投0.12
零序电流时限（T0）
一般不投5
零序电流跳闸（I0TZ）
一般不投0
7．零流I段
保护（R2版）
0.1
零序时限(Tlx)
10
跳闸控制字(LXTZ)
0
8低电压保护
低电压定值(Udy)
50
低电压时限(Tdy)
0.5
9过电压保护
过电压定值(Ugy)
主变压器的运行维护与保护配置
主变压器的运行维护与保护配置摘要:变压器是电力系统中关键的电力设备之一,其安全性直接关系着系统稳定运行。
因此,在实际运行过程中,有必要对其运行维护与保护配置的要点进行深入的总结与分析。
关键词:主变压器运行维护保护配置1、引言变压器是电力系统中关键是设备之一,其种类繁多、结构复杂,且随着经济的高速增长,部分电网系统变得陈旧或不堪重负,尤其是配电变压器的负载率持续增长,变压器经常过载,导致故障上升,增容费用也大大增加。
因此,正确了解变压器的过负荷运行与维护、保护配置对于保障电力系统的稳定运行有着重要的意义。
2、主变压器的运行维护2.1 温度监视电力变压器在运行中,要产生铁芯损耗和绕组损耗,这些损耗将使变压器发热,温度升高。
变压器运行中允许温度及温升应遵照部颁规程规定执行,若制造工艺有特殊要求,应遵照厂家规定。
对于B级绝缘材料自然油循环风冷变压器,当安装地点的海拔高度不超过1000 m 时,绕组的温升限值为65℃。
为防止变压器由于温度高而加快劣化速度,一般变压器的正常上层油温控制在85℃以内,最高上层油温应不超过95℃。
对于强迫油循环风冷变压器,由于上层油温不能完全反映绕组的温度,所以规定强迫油循环风冷变压器的正常上层油温应小于75℃,最高上层油温应小于85℃。
2.2 电压监视变压器在运行时,由于系统电压与变压器额定电压有一定的偏移,所以常常造成变压器的实际电压不等于额定电压的现象。
当系统电压低于变压器的额定值时,对变压器本身不会有任何不良影响,只是降低供电质量。
当系统电压高于变压器的额定值时,变压器的励磁电流增加,使磁通饱和,引起二次绕组电压波形发生畸变,造成二次侧电压中含有高次谐波,降低了供电电压质量,因此值班人员应根据规程规定的电压值及时进行调整。
2.3 负荷监视电力变压器运行中,负荷是经常变化的,有时是高峰,有时是低谷。
高峰时,允许变压器的负荷大于额定容量,称变压器的正常过负荷运行。
其允许值应根据变压器允许过负荷的倍数和时间来确定。
主变压器微机保护
主变压器微机保护 保护配置主保护配置后备保护配置差动保护本体主保护后备保护中、低压变电所主变压器的保护配置主保护配置 二次谐波闭锁原理的比率制动式差动保护差动速断保护本体主保护包括本体重瓦斯有载调压重瓦斯压力释放后备保护配置后备保护采用按侧配置，各侧后备之间、各侧后备保护与主保护之间软件、硬件均相互独立。
中性点不接地系统（只装相间后备保护）①三段复合电压闭锁方向过电流保护。
Ⅰ段跳本侧分段断路器，Ⅱ段跳本侧断路器，Ⅲ段跳三侧断路器。
②三段过负荷保护。
Ⅰ段发信，Ⅱ段启动风冷，Ⅲ段闭锁有载调压。
③冷控失电，主变压器过温报警。
中性点直接接地系统对于高压侧中性点接地的变压器，除装设上述相间后备保护外，还应考虑设置接地后备保护。
根据中性点接地方式的不同，设置如下保护：①中性点直接接地运行，配置两段式零序过电流保护。
②中性点可能接地运行，配置一段两时限零序电流闭锁零序过电压保护。
③中性点经放电间隙接地运行，配置一段两时限间隙零序过电流保护。
二次谐波闭锁原理的比率制动式变压器差动保护 保护差动保护必须考虑的两个问题比率制动式差动保护二次谐波闭锁原理变压器的差动速断保护电流互感器断线闭锁保护范围（保护区）保护区为各侧电流互感器之间的区域即包括变压器绕组、套管及引出线。
反应变压器绕组、套管及引出线的各种故障。
单相原理接线问题 外部故障时的不平衡电流保护动作电流按大于区外故障时的最大不平衡电流整定变压器的励磁涌流数值与区内故障时的短路电流接近二次谐波闭锁原理的比率制动式差动保护差动电流速断部分①动作电流随制动电流的增大而线性增大。
②动作量取差动电流，制动量选取不同则形成不同的比率制动特性，从而构成不同的比率制动式差动保护。
③制动特性曲线和差式比率制动差动保护的原理制动特性和差式比率制动差动保护的原理以双绕组变压器为例：动作量Id=制动电流Ires=其中：Ih、I L分别为高、低压侧经电流互感器变换后的电流。
Id=Ires=①外部故障Id最小而Ires最大，保护不动作②内部故障时Id最大而Ires最小，保护动作制动特性曲线三段式Iopmin－最小动作电流，按躲过变压器正常运行时的最大不平衡电流判据：Id ＞Iop 注 ：①区外故障时制动作用显著，区内故障时 仍有制动作用。
变压器保护配置及运行规定详细讲解(变压器保护的基本要求,变压器保护配置,运行规定)
极性接错时：
外部短路 误动
(二) 变压器保护配置
CJ
(二) 变压器保护配置
不平衡电流的概念：
正常运行或外部短路时，
I/2
CJ
IJ = I/2 – I//2 = Ibp
不平衡电流过大的影响：
降低保护的灵敏度，或使
保护误动。
I//2
➢ 消除方法：
(二)
变压器保护配置
CJ
利用励磁涌流中的 非周期是分根量据助鉴磁别使波形间断 L J 根铁据心二饱角次和原谐，理波自构制动成动增的原。理它构利 采用具成有大速的差。动用它保励利护磁用的涌励动流磁作的涌波流形中有 饱差和动铁继含心电电的器有流大，较量以大二躲的次开间谐励断波磁角分，量而作短 为涌制流动的路量影电这响流一。的点波进形行是工连作续 利用的二次谐波这制一动 点进行工作的
检查的设备有变压器本体、
220kV母线
三侧的避雷器、
电压互感器、
各设备的接线端头、
出线瓷套管等。
110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
主变差动保护范围示意图(取套管CT)
第二种情况： 检查的设备有变压器本体、 中低压侧的避雷器、 中低压侧设备的接线端头、 出线瓷套管
220kV母线 110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
主变差动保护范围 (取旁路开关CT)
第三种情况：
检查的设备有变压器本22体0kV母、线
三侧的避雷器、 各设备的接线端头、
220kV旁母线
出线瓷套管
检查旁路母线及旁路刀闸 不检查主变3刀闸
110kV母线
10kV母线
(二) 变压器保护配置
变压器的主保护 分侧差动保护
简述110kV主变压器保护的基本配置
简述110kV主变压器保护的基本配置【摘要】本文主要从运行的角度，对主变保护的基本原理、接线、装置空开配置、装置硬压板配置做了简单的概述，理顺主变保护的配置，对装置接线、空气开关、硬压板有清晰的认识。
【关键词】主变保护；空开配置；压板配置1 概述随着电力系统一体化管理的全面展开，对变电站运行人员的要求有了很大的变化，尤其是对个人业务技能水平的要求会更加苛刻，不学习就满足不了现在的运行要求，就不能保证安全的运行，学习势在必行。
作为变电站的核心设备，主变压器我们不但需要懂得一次部分的维护，也需要知道二次部分的基本保护配置及原理，为此下面就对主变保护基本配置进行简单的梳理。
主变保护根据反映参数不同，可分为电气量保护和非电气量保护；而根据保护的不同作用分为主保护和后备保护，具体是：重瓦斯保护和差动保护构成了主变的主保护，而主变各侧配置相应的后备保护。
2 主变差动保护差动保护即是主变的主保护之一，是归属于电气量保护，以各侧的电流为参数，用于保护变压器内部、套管及引出线上的各类故障，保护范围为三测电流互感器之间，差动保护动作后跳开三侧断路器，一般配有专门的差动保护装置。
差动保护装置具体有差动速断和比率差动，还会配置有各侧的过流保护（一般不投），具体原理如图1所示，其中：Id为差动电流，Id =︱I1+ I2+ I3︱I r 为制动电流，I r =0.5﹡（︱I1︱+ ︱I2︱+ ︱I3︱）ICDSD为差动速断电流定值，ICDQD为差动启动电流定值（与比率差动有关）。
KB1、KB2为制动系数，与比率差动有关。
由于差动保护是完全以三测电流值为唯一的判断依据，如发生任一侧的CT 断线均将导致差动保护闭锁，保护拒动，应特别重视CT断线对其保护的影响。
差动保护装置因只需取入各侧的电流，无需电压，装置仅有一个二次空开，即差动保护装置装置电源空开。
差动保护装置压板有三个出口压板：跳高压侧断路器压板、跳中压侧断路器压板、跳低压侧断路器压板；功能压板有：投差动保护压板、投过流保护压板（一般不投）。
220_110_10kV主变压器选型及保护配置方案_任永胜
关键词： 极薄缓倾斜矿脉；全面法；采幅；贫化率；提高品位；面积承包
Key words： extremely thin slant vein；comprehensive method；mining site；dilution rate；to improve the quality；area contracting
摘要： 结合 220/110/10kV 主变压器相数、台数、绕组数、调压/冷却方式的分析，总结主变压器选。
Abstract： Combined with the analysis of phase, number and winding and voltage/cooling method of 220/110/10kV main transformer,
1.4 调压方式的确定 在调压过程中，在允许范围内 控制电压，进而在一定程度上保障发电厂或变电站的供电 质量。在对变压器的电压进行调整时，通常情况下采用分 接开关对变压器的分接头进行切换，从而改变变压器变 比。对于切换方式，可以分为两种：不带电切换和带负荷切
①自然风冷却：一般适用小容量的变压器，为使热量 发散到空气中，装有片状或管形辐射冷却器，用以增大油 箱的冷却面积。②强迫空气冷却：又称风冷式。容量大于 1000kVA 变压器在绝缘允许的油箱尺寸下，即使有辐射 器、散热装置仍达不到要求用人工风冷。在辐射器之间加 装数台电动风扇。③强迫油循环水冷却：一般水源充足的 情况下可以采用潜油泵强迫油循环，让水对油管道进行散 热，散热效率高，节省材料，减小变压器尺寸。但对冷却密 封性的要求较高，维护工作量大。④强迫油循环风冷却：该 冷却方式与强迫油循环水冷却原理相同，但是该冷却方式 需要用风进行冷却。对于大容量变压器来说，通常情况下 采用强迫油循环风对变压器进行冷却。⑤强迫油循环导向 冷却：大型变压器采用较多利用潜油泵将冷却油压入线圈 之间。线饼之间和铁芯油道内抽出，然后经风冷却后循环 使用。⑥水内冷变压器：变压器绕组由空心导线制成，运行 将纯水注入空心绕组中，借水循环带电热量，其水系统复 杂，变压器价格较高。
主变保护装置的配置原则和典型方案
解读主变保护
◦ 变压器通常有以下的后备保护：
过流保护（可经方向和复合电压闭锁）.变压器的过流保护 可作为本身的后备保护亦可作为系统的后备保护，或兼作低 压侧的母线（后备）保护。 阻抗保护 通常在单独配置过流保护无法满足要求或过流保 护无法整定时增设阻抗保护，包含正方向及反方向。 零序过流保护（可经方向和零序电压闭锁） 间隙零序电流电压保护
变压器成套保护装置RCS-978
RCS－978装置中可提供一台变压器所需要的全部电量 保护，主保护和后备保护可共用同一TA。这些保护包括： ◦ 稳态比率差动 ◦ 差动速断 ◦ 工频变化量比率差动 ◦ 零序比率差动/分侧比率差动 ◦ 复合电压闭锁方向过流 ◦ 零序方向过流 ◦ 零序过压 ◦ 间隙零序过流 ◦ 后备保护可以根据需要灵活配置于各侧
◦ 熟悉地区典型
◦ 变压器成套保护装置RCS-978 ◦ 变压器非电量及辅助保护装置RCS-974A/AG/FG ◦ 操作箱 CZX-22R2/CZX-12R2/CJX
变压器非电量及辅助保护装置RCS-974A/AG/FG
◦ 变压器非电量保护
通常变压器内部故障直接反映于变压器内部瓦斯、压力、温度等 非电量特征的变化，特别是轻微故障（如少许的匝间故障）时往 往这些非电量特征的变化比常规的稳态比率差动保护更加灵敏。 非电量保护主要是重动主变本体来的信号。非电量保护动作通常 跳主变各侧，在有备投的情况下有可能需考虑闭锁备投。
解读主变保护
◦ 电力变压器保护主要有电量保护和非电量保护，针对电力变压 器的故障和不正常工作状态进行处理。电力变压器的故障和不 正常工作状态主要有： 绕组及其引出线的相间短路和在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； 过励磁； 中性点非直接接地侧的单相接地故障 油面降低； 变压器温度及油箱压力升高和冷却系统故障
简述110kV主变压器保护的基本配置
简述110kV主变压器保护的基本配置【摘要】本文主要从运行的角度，对主变保护的基本原理、接线、装置空开配置、装置硬压板配置做了简单的概述，理顺主变保护的配置，对装置接线、空气开关、硬压板有清晰的认识。
【关键词】主变保护；空开配置；压板配置1 概述随着电力系统一体化管理的全面展开，对变电站运行人员的要求有了很大的变化，尤其是对个人业务技能水平的要求会更加苛刻，不学习就满足不了现在的运行要求，就不能保证安全的运行，学习势在必行。
作为变电站的核心设备，主变压器我们不但需要懂得一次部分的维护，也需要知道二次部分的基本保护配置及原理，为此下面就对主变保护基本配置进行简单的梳理。
主变保护根据反映参数不同，可分为电气量保护和非电气量保护；而根据保护的不同作用分为主保护和后备保护，具体是：重瓦斯保护和差动保护构成了主变的主保护，而主变各侧配置相应的后备保护。
2 主变差动保护差动保护即是主变的主保护之一，是归属于电气量保护，以各侧的电流为参数，用于保护变压器内部、套管及引出线上的各类故障，保护范围为三测电流互感器之间，差动保护动作后跳开三侧断路器，一般配有专门的差动保护装置。
差动保护装置具体有差动速断和比率差动，还会配置有各侧的过流保护（一般不投），具体原理如图1所示，其中：Id为差动电流，Id =︱I1+ I2+ I3︱I r 为制动电流，I r =0.5﹡（︱I1︱+ ︱I2︱+ ︱I3︱）ICDSD为差动速断电流定值，ICDQD为差动启动电流定值（与比率差动有关）。
KB1、KB2为制动系数，与比率差动有关。
由于差动保护是完全以三测电流值为唯一的判断依据，如发生任一侧的CT 断线均将导致差动保护闭锁，保护拒动，应特别重视CT断线对其保护的影响。
差动保护装置因只需取入各侧的电流，无需电压，装置仅有一个二次空开，即差动保护装置装置电源空开。
差动保护装置压板有三个出口压板：跳高压侧断路器压板、跳中压侧断路器压板、跳低压侧断路器压板；功能压板有：投差动保护压板、投过流保护压板（一般不投）。
主变保护
主变保护一、主变压器保护的配置1、主保护配置：（1）二次谐波制动和波形制动相配合的比率差动保护；（2）差流速断保护；2、后备保护配置：零序电流、零序过电压；3、非电量保护：主变重瓦斯、轻瓦斯；主变温度；机组负序电流、电压；失灵保护引入等。
二、主变压器保护的特点1、为了保护机组，必须实现主变高压侧开关全部三相跳闸后，立即联跳主变低压侧开关。
2、高压侧零序过流设两段时限，分别动作跳高压侧开关和低压侧开关。
但是两段时限必须整定为相同的时间定值：即t1=t23、间隙零序电流保护只设一段时限，短延时跳两侧开关：t=0.5s4、本装置不仅有启动失灵保护的回路，还具有失灵保护动作出口本保护装置的回路。
5、装置通过主变中性点地刀辅助接点信号，判断中性点直接接地零序保护和间隙接地保护。
三、保护动作条件及后果1、差动保护：反映主变内部相间短路，高压侧单相接地短路及主变匝间层间短路故障。
上述故障突变量电流分量大于或等于整定值保护瞬时动作出口，跳两侧开关。
2、差流速断保护：当任一相差动电流大于差动速断整定值时瞬时动作出口，跳两侧开关。
3、重瓦斯保护：反映主变器内部故障时，短路电流产生的电弧使变压器油和其他绝缘材料分解，而产生的大量可燃（称瓦斯气体）气体。
当变压器内部发生严重故障，瓦斯气体越多，流速越快。
瓦斯保护就是利用变压器油受到热分解所产生的热气流和热油流来动作保护，保护动作瞬时出口，跳两侧开关。
4、变压器油温过高保护：由于各种原因，如水冷式变压器冷却水中断、循环油泵电源中断、风冷式风机电源中断、负荷不平衡以及过负荷等致使变压器油温上升到整定值，并经一定延时（极限温度外）保护动作出口，跳两侧开关。
5、零序保护：作为变压器内部接地短路故障的近后备保护和外部接地短路时的远后备保护。
保护由两种方式构成：反映接地短路后出现的零序电流和反映接地短路后出现的零序过电压。
此保护是在主保护拒绝动作的情况下经过一定的延时动作出口，跳两侧开关。
主变压器保护
变压器的过负荷电流，大多数情况下都是三相对称的，因此只需装设单相式过负荷保护，过负荷保护一般经追时动作于信号，而且三绕组变压器各侧过负荷保护均经同一个时间继电器。
5.1.2.4 变压器的零序过流保护
对于大接地电流的电力变压器，一般应装设零序电流保护，用作变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护，一般变电所内只有部分变压器中性点接地运行，因此，每台变压器上需要装设两套零序电流保护，一套用于中性点接地运行方式，另一套用于中性点不接地运行方式。
5.2限流电抗器的选择
为了选择10kV侧各配电装置，因短路电流过大，很难选择轻型设备，往往需要加大设备型号，这不仅增加投资，甚至会因断流容量不足而选不到合乎要求的电器，选择应采取限制短路电流，即在10kV侧需装设电抗器。一般按照额定电压、额定电流、电抗百分数、动稳定和热稳定来进行选择和检验。
5.2.1额定电压和额定电流的选择
操作过电压 操作电感负荷过电压 开断并联电抗器过电压
开断高压电动机过电压
角列过电压
间歇电弧过电压
5.3.2 防雷保护的设计
5.3.2.2 避雷器的配置原则
1）配电装置的每组母线上均应装设避雷器。
2）旁路母线上是否应装设避雷器，应视当旁路母线投入运行时，避雷器到被保护设备的电气距离是否满足而定。
3）330kV及以上变压器和并联电抗器处必须装设避雷器，并应尽可能靠近设备本体。
4）220kV及以下变压器到避雷器的电气距离超过允许值时，应在变压器附近增设一组避雷器。
甩负荷
消弧线圈线性谐振
过电压 暂时过电压 线性谐振
传递过电压
5）三绕组变压器低压侧的一相上宜装设一台避雷器。
110kV主变压器保护技术条件保护配置
110kV主变压器保护技术条件保护配置（一）主保护（1）纵联差动保护：装置应满足包含主变高低压侧差动功能，包括差动速断、比率差动保护，保护变压器绕组及其引出线的相间短路故障，保护动作跳开变压器各侧断路器。
（2）设有CT二次回路断线检查告警信号或闭锁差动保护（不包括差流速断）的功能。
（3）主保护启动跳开高压侧、低压侧断路器。
（二）后备保护1、110kV侧后备保护（1）复合电压闭锁过流（方向）保护，保护为二段式。
第一段带方向，方向可整定，设两个时限。
第二段不带方向。
第一时限跳开高压侧断路器，第二时限跳开高压侧、低压侧断路器。
第二段不带方向，延时跳开高压侧、低压侧断路器。
（2）零序过流（方向）保护，保护为二段式。
第一段带方向，方向可整定，设两个时限，第一时限跳开高压侧断路器，第二时限跳开高压侧、低压侧断路器。
第二段不带方向，延时跳开高压侧、低压侧断路器。
（3）中性点间隙电流保护、零序电压保护。
延时跳开各侧断路器。
（4）过负荷保护。
带延时动作于信号，无人值守动作于信号与跳闸。
（5）变压器高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。
变压器高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。
2、35kV侧后备保护（1）复合电压闭锁过流保护：保护为二段式，第一段第一时限跳开分段断路器，第二时限跳开本侧断路器；第二段第一时限跳开分段断路器，第二时限跳开本侧断路器，第三时限跳开主变压器各侧断路器。
（2）限时速断过电流保护，设一段二时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。
（3）过负荷保护：动作于发信号。
（三）非电量保护非电量保护：包括本体轻/重瓦斯保护、压力释放、油温升高/过高、绕组温度升高/过高、油位异常保护等，保护动作于跳闸和信号。
跳闸型非电量瞬时或延时跳闸，信号型非电量瞬间发信号。
跳闸型非电量保护出口继电器动作时间范围为10ms～35ms，当其动作电压低于额定电压55%时应可靠不动作。
35kV主变保护配置与计算
35kV变压器的差动保护
比率差动保护的判据
K2是二次谐波系数 I2cd是差流中的二次谐波 Icd是差流中的基波
35kV变压器的差动保护
• 波形对称； • 二次谐波制动，制动系数取15%； • 间断角判别；
不平电流的产生
35kV变压器的后备保护
后备保护 为了实现继电保护的选择性，某些主保护往往不能保护被
保护元件的全部，尤其是变压器保护范围外的近区故障，变压 器各侧需要搭配后备保护在主保护不动作时切除故障。变压器 的后备保护既可以作为主保护的近后备，也可以作为近区故障 的远后备。
比率差动保护的比率制动特性图
35kV变压器的差动保护
差动保护基本要求
应能躲过励磁涌流和外部故障的不平衡电流，以免变压器 在空 载投入或切除外部穿越性故障时，出现励磁涌流误动。 在变压器过励磁时，差动保护不误动。 在变压器内部故障、CT饱和时，不拒动。 在变压器内部故障、短路电流中含有谐波分量时，不拒动。 保护应反应区内各种短路故障，动作速度快，一般不大于
导入
那么问题来了，继电保护装 置是如何保护我们的主变的呢？
课程目标
培训对象：电力调度员
01
能了解35kV变压器的故障类型和 相应的继电保护配置
02
Байду номын сангаас
熟悉35kV变压器继电保护装置 的定值单
03
学会使用35kV变压器的继电保护 整定计算
目录
一、变压器的常见故障类型及保护配置 二、35kV变压器常见保护配置
主变保护
工频变化量比率差动动作特性
ΔI d 0.75
0.2I e 0
0.6 2Ie ΔI r
稳态比率差动保护
•因此，装置采用初始带制动的比率制 动特性，稳态比率差动元件由低值比率 差动（灵敏）和高值比率差动（不灵敏） 两个元件构成。稳态比率差动元件的动 作方程如下：
稳态比率差动保护
动作方程： 动作方程：
当装置判断出本侧TV断线或异常时，自动退 出阻抗保护。此时可通过整定控制字是否选 择投入一段过流保护作为后备保护。若‘阻 ‘ 抗退出投入过流保护’ 抗退出投入过流保护’控制字为‘1’时，表 ‘ 示在TV断线时投入一段过流保护，其动作后 跳变压器各侧开关。若‘阻抗退出投入过流 ‘ 保护’ 保护’控制字为‘0’时，则不投入过流保护。 ‘
励磁涌流判别原理
利用谐波识别励磁涌流 RCS-978系列变压器成套保护装置采用三相差动电流中二次谐波、三次谐波 的含量来识别励磁涌流，判别方程如下： I 2 nd > K 2 xb * I 1 st I 3 rd > K 3 xb * I 1 st 利用波形畸变识别励磁涌流 故障时，差流基本上是工频正弦波。而励磁涌流时，有大量的谐波分量 存在，波形发生畸变，间断，不对称。利用算法识别出这种畸变，即可识 别出励磁涌流。 故障时，有如下表达式成立：
∑I
i =1
m
i
稳态高值比率差动保护
I d > 0.6[ I r − 0.8 I e ] + 1.2 I e I r > 0 .8 I e
稳态比率差动保护
动作电流 无 TA饱 和 判据区
动作特性
1.2Ie
有 TA 饱 和 判据区
Icdqd
0.5Ie 0.8Ie 6Ie 制动电流
主变压器中性点过电压保护配置原则
主变压器中性点过电压保护配置原则由于电力系统运行的需要，110～220 k V有效接地系统的变压器中性点大部分采用不接地运行方式，变压器一般采用分级绝缘结构，绝缘水平相对较低，所以不接地运行的变压器中性点需要考虑对雷电过电压、操作过电压和暂时过电压的保护。
根据DL／T620—1997《交流电气装置的过电压保护和绝缘配合》的有关规定，提出以下保护配置意见：a）对110 kV和220 k V有效接地系统中可能偶然形成的局部不接地系统（如接地变压器误跳开关等原因引起）、低压侧有电源的变压器不接地中性点应装设间隙保护。
b）经验算，如断路器因操作机构故障出现非全相和严重不同期产生的铁磁谐振过电压可能危及中性点为标准分级绝缘、运行时中性点不接地的110 kV和220 k V变压器的中性点绝缘，宜在中性点装设间隙。
c）变压器中性点间隙值的确定应综合考虑———间隙的标准雷电波动作值小于主变压器中性点的标准雷电波耐受值；———因接地故障形成局部不接地系统时间隙应动作；———系统以有效接地方式运行、发生单相接地故障时，间隙不应动作。
2变压器中性点保护配置方式的分析根据以上配置原则，参照广东省电力试验研究所的试验数据，直径16 mm、水平布置、半球头圆钢的棒－棒间隙放电电压与间隙距离的关系见图1，在Ucp（1±σ）和U50％（1±σ）区间内放电的概率为99．7％［1］。
2．1变压器中性点绝缘水平的选取根据GB 311.7-1998《高压输变电设备的绝缘配合使用导则》，对3～220 k V油纸绝缘设备，耐受操作冲击电压的能力为耐受雷电冲击的0．83倍，其值远超过预期操作过电压水平，所以绝缘水平主要由雷电过电压决定，不需考虑操作过电压的影响。
主变压器保护
1 主变压器保护#1主变保护由RCS-9671C差动保护装置、RCS-9681C后备保护测控装置、RCS-9661C 非电量保护装置。
1.1.1 RCS-9671C差动保护的主要功能有：差动速断保护、比率差动保护、中低侧过流保护、CT断线判别, 异常检测。
变压器差动保护动作后，瞬时跳开主变高、低压侧开关。
1.1.2 RCS-9681C后备保护主要功能有：两段式复合电压闭锁（方向）过流保护和一段复合电压闭锁过流保护、两段式零序过流保护、间隙零序保护、闭锁调压、过负荷告警、CT、PT断线检测。
1.2主变后备保护的设置及动作结果如下：高压侧复合电压闭锁过流保护动作后，第一时限跳开主变高压侧断路器，第二时限跳开主变低压侧断路器。
1.2.1高压侧零序过流保护动作后，第一时限跳开主变高压侧断路器，第二时限跳开主变低压侧断路器。
1.2.2间隙零序过流及零序过压保护动作后经0.5s延时跳开主变高、低压侧断路器。
1.2.3低压侧复合电压闭锁过流保护动作后，第一时限跳开主变低压侧断路器，第二时限跳开主变高压侧断路器。
1.2.4低压侧限时电流速断保护动作后，第一时限跳开主变低压侧断路器。
1.2.5高、低压侧过负荷保护反映变压器在异常状态下因过负荷而引起的过电流，动作后发出告警信号，并闭锁有载调压操作。
1.2.6 RCS-9661C非电量保护主要功能有：本体重瓦斯、调压重瓦斯、油温高跳闸、绕组超温跳闸、本体压力释放、调压压力释放、本体轻瓦斯、油温高发信、绕组超温发信、本体油位高发信、本体油位低发信、调压油位异常发信。
非电量保护与电量保护出口分开，出口直接接入操作箱。
非电量保护的设置及动作结果如下：1.2.7变压器本体或有载调压开关重瓦斯动作后，对应压板投入时，瞬时跳开主变高、低压侧断路器；出口压板解除时，不跳开关、仅发信号。
1.2.8变压器本体或有载调压开关压力释放阀接点动作后，出口压板投上时，瞬时跳开主变高、低压侧断路器；出口压板解除时，不跳开关，仅发信。
主变保护配置的保护及保护范围
主变保护配置的保护及保护范围主变保护是电力系统中重要的保护措施之一，其作用是保护主变压器免受故障和损坏。
主变保护配置的保护及保护范围涉及到多个方面，下面将对其进行详细讨论。
主变保护的配置包括过流保护、差动保护、欠频保护、过温保护等。
过流保护是主变保护的基础，它通过检测主变压器的电流是否超过额定值来判断是否存在故障。
差动保护是一种常用的主变保护方式，通过比较主变压器两侧电流的差值来确定是否存在故障。
欠频保护主要用于检测主变压器的供电频率是否低于额定值，以防止过负荷运行。
过温保护是通过监测主变压器的温度来判断是否存在过载或短路故障。
主变保护的保护范围包括主变压器的各个部分，如高压侧绕组、低压侧绕组、中性点等。
过流保护通常应覆盖主变压器的各个绕组，以便及时发现绕组的短路或过负荷故障。
差动保护则需要将主变压器的两侧绕组都纳入保护范围，以确保对故障的准确判断。
欠频保护通常只需覆盖主变压器的高压侧绕组，因为低压侧绕组通常受系统负荷的影响较小。
而过温保护应覆盖整个主变压器，包括油箱、绕组、冷却器等部分，以避免主变压器因过载而损坏。
主变保护的配置还需要考虑主变压器的不同工作模式。
例如，在主变压器的冷态启动过程中，由于冷油的粘度较大，电流会出现瞬时过流现象，因此需要设置相应的过流保护延时。
在主变压器的热态运行过程中，由于油温的升高，电流会出现一定的热稳态过流现象，因此需要设置适当的过流保护定值。
主变保护的配置还需要考虑主变压器的运行环境和特殊要求。
例如，在污染严重的地区，主变保护应增加油位保护和油色谱保护，以避免因污染引起的绝缘击穿和绝缘老化。
在高海拔地区，由于气压的降低，主变压器的绝缘强度会降低，因此需要增加闪络保护。
主变保护配置的保护及保护范围涉及到多个方面，包括过流保护、差动保护、欠频保护、过温保护等。
保护范围包括主变压器的各个部分，如高压侧绕组、低压侧绕组、中性点等。
配置主变保护还需要考虑主变压器的不同工作模式、运行环境和特殊要求。
主变保护配置及整定原则
1.变压器的故障类型有哪些？变压器的故障可分为内部和外部故障两种。
变压器的内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障。
油箱内故障包括各相绕组之间发生的相间短路、单相绕组部分线匝之间发生的匝间短路、单相绕组或引出线通过外壳发生的单相接地故障、以及铁芯的烧损等，对变压器来说，这些故障都是十分危险的。
油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈气化，从而可能引起爆炸。
这些故障应立即加以切除。
变压器的外部故障是指油箱外故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路故障。
内部故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器；外部故障，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，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或保护拒动时,则由变压器后备保护动作延时跳开相应开关使变压器脱离故障。
2.变压器的不正常运行状态有哪些？（1）由外部相间、接地短路引起的过电流；（2）中性点过电压；（3）超过额定容量引起的过负荷；（4）漏油引起的油面降低；（5）冷却系统故障及因此而引起的温度过高；（6）大容量变压器的过励磁和过电压问题等。
（对于大容量变压器，由于其额定工作时的磁通密度相当接近于铁芯的饱和磁通密度，因此在过电压的作用下，还会发生变压器的过励磁故障。
）3.电力变压器继电保护装置配置原则？为了防止变压器在发生各种类型故障和不正常运行时造成不应有的损失，保证电力系统安全连续运行，变压器应装设以下保护：（1）、针对变压器内部的各种短路及油面下降应装设瓦斯保护，其中轻瓦斯瞬时动作于信号，重瓦斯瞬时动作于断开各侧断路器。
带负荷调压变压器充油调压开关，亦应装设瓦斯保护动作于跳闸。
（2）、应装设反应变压器绕组和引出线的多相短路及绕组匝间短路的纵联差动保护或电流速断保护作为主保护，瞬时动作于断开各侧断路器。
（3）、对由外部相间短路引起的变压器过电流，根据变压器容量和运行情况的同以及对变压器灵敏度的要求不同，可采用过电流保护、复合电压起动的过电流保护、负序电流和单相式低电压起动的过电流保护，带时限动作于跳闸；同时可作为变压器内部短路及相应母线及出线的后备保护。
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主变压器保护配置
1、主变差动保护 （1） 采用了二次谐波制动的比率差动保护，变压器正常运行时励磁电流不超过额定电流的2—10%，外部短路时更小。
但变压器空载合闸或断开外部故障后，系统电压恢复时出现的励磁电流，大小可达额定电流的6—8倍，称励磁涌流。
励磁涌流只流经变压器的电源侧，因而流入差动回路成为不平衡电流，励磁涌流高次谐波分量中以二次谐波分量最显著，根据这一特点采用励磁涌流中二次谐波分量进行制动，以防止保护误动作。
（2）作为主变绕组内部、出线套管及引出线短路故障的主保护，其保护范围为发电机出口至主变高压侧及高厂变高压侧各CT 安装处范围内。
（3）主变差动出口逻辑：
（4）差动保护瞬时动作全停，启动快切、启动失灵。
（5）TA 断线闭锁功能，当差电流大于一定值时（一倍额定电流）TA 断线闭锁功能自动退出，开放保护动作出口。
TA 断线0.5S 发信号。
2、发变组差动保护 与主变差动保护构成原理相同，但其保护范围是发变组及其引出线范围内的短路故障，即发电机中性点及主变高压侧，高厂变高压侧各CT 安装处范围以内的短路故障。
发变组差动保护瞬时动作于发-变组全停，启动快切、启动失灵。
3、阻抗保护
（1）作为发变组相间短路的后备保护，同时作为220KV 系统发变组相邻元件如线路故障后备保护。
（2）作为近后备保护，按与相邻线路距离相配合的条件进行整定，正向阻抗Z dz 1：按与之配合的高压侧引出线路距离保护Ⅰ段配合，反向阻抗Z dz 2：按正向阻抗
的10%整定。
（3）时限t 1与线路距离Ⅲ段相配合，时限45.05.31′′=′′+′′=t 发信号，该时限较
长，能可靠躲过振荡。
时限t 2与t 1配合5.45.042′′=′′+′′=t 解列灭磁、启动快切、
启动失灵。
（4）该保护测量元件是主变220KV 侧CT 及220KV 母线PT 。
即阻抗保护装于
高压侧，高压母线上发生相间短路时有较高的灵敏度。
（5）发变组低阻抗保护原理图：
4、220KV侧断路器失灵保护
（1）由于断路器灭弧室和液压机构制造不良、控制回路和运行维护工作出现问题，都能使断路器在电力系统发生故障时偶尔发生拒动现象，拒动率在千分之一至千分之二左右，为此，提高断路器的制造质量，完善控制回路的可靠性，如采用双套主保护和断路器双跳闸线圈分别由两个独立的直流电源供电，可使断路器的拒动率大为减少，但不能根除。
因此必须装设失灵保护将故障点切除，减少对电网的危害。
（2）原理当某一保护已发出跳闸命令但断路器拒跳且回路有电流则启动失灵保护。
电流取自变压器高压侧CT。
出口逻辑如下：
（3）保护整定1）相电流整定为保证变压器低压侧单相接地短路时有足够的灵敏度，整定为1.3倍的额定相电流。
2）零序电流整定按躲过0.3倍的额定相电流大小的零序电流进行整定。
5、主变通风保护
（1）主变共有4组冷却器，正常运行时三组工作，一组备用。
在夏季高温季节根据主变温度情况，要将备用的冷却器改为辅助方式。
（2）主变冷却器如果如果有一组在辅助位，当运行中变压器高压侧电流达到75%额定电流时，辅助位的冷却器将自动投入运行。
当运行中变压器高压侧电流降至75%额定电流以下时，辅助位的冷却器将自动停止运行。
（3）主变通风保护电流整定为75%额定电流，延时5S启动辅助冷却器。
6、非电量保护：
（1）瓦斯保护1）主变压器是强油风冷变压器，在变压器内部短路时在电弧作用下部分变压器油将汽化，同时变压器油受热膨胀。
有剧烈的油流和气体冲向油枕，利用这一特点，在油箱和油枕间装设瓦斯继电器作为执行元件，构成了变压器的主保护之一---瓦斯保护。
2）对于变压器油箱内某些短路故障，差动保护往往不能反映。
如绕组少数线匝的匝间短路，虽然短路匝内循环电流很大，会造成局部绕组严重过热，但表现在相电流上确不大，所以差动保护不能反映。
但瓦斯保护能灵敏的反映，所以差动保护不能代替瓦斯保护。
3）瓦斯保护只能反映油箱内部故障，而不能反映油箱外部故障，因此不能作为变压器唯一的主保护，通常与差动保护相配合作为变压器的主保护。
4）主变重瓦斯保护瞬时动作全停，启动快切。
（2）主变冷却器全停：
1)当主变冷却器全停后,延时20S发信号(K13)；
2)当冷却器油泵和风扇电机全部停止运行时,若油面温度在75℃以上,变压器允许满载运行20min(k11),若油面温度在75℃以下,允许延长运行60min(k12)
3)保护动作解列灭磁，启动快切。
（3）主变上层油温及绕组温度
主变上层油温75度发信号。
主变绕组温度：
o
60
t停辅助冷却器；
≤
o
t启动辅助冷却器；
≥
65
o
t发绕组温度高信号；
100
≥
o
125
t动作于发变组全停，启动快切；
≥
7、主变压器零序保护
在直接接地系统中，接地故障几率较大，因此直接接地系统中的变压器装设接地故障保护，用其作为变压器主保护的后备保护及相邻元件接地故障的后备保护。
（1）我厂主变压器为分级绝缘变压器，其中性点绝缘耐压强度较低，为了保护中性点绝缘，采用了中性点接地刀闸、放电间隙、避雷器并联接地方式。
中性点直接接地系统发生接地短路时，零序电流的大小和分布与变压器中性点接地数目和位置有关，为了使零序电流大小和分布少受系统运行方式的影响，我厂规定双机运行时（#1主变、启备变运行于220KVI母线，#2主变运行于220KVII母线）#1主变中性点接地刀闸合上，#2主变中性点接地刀闸断开。
（2）保护原理图：
（3）反映中性点直接接地的零序电流保护主要作用是保护母线，同时也对相邻线路接地故障和变压器内部接地故障起后备保护作用。
零序电流保护定值与相邻线路零序电流末段相配合，动作时间为与之配合的所有相邻线路零序保护段最长的时间相配合。
如上图，我厂该保护只设了零序电流保护II段，经t4延时4.5S 出口。
（4）变压器中性点间隙接地保护为了防止工频过电压对变压器的危害，对220KV中性点不直接接地的变压器采用经放电间隙的方式。
放电电压整定为额定相电压值，当系统发生单相接地故障时，有关中性点直接接地的变压器全部跳开后，带电源的中性点不直接接地的变压器，因接地点未消除而引起接地点零序电位升高，使放电间隙放电，降低了对地电压。
为防止变压器绝缘损坏，保护采用零序电流与电压并联启动方式，在放电间隙放电时，通过间隙零序电流保护切除变压器（根据经验整定一次动作电流为100A），若间隙由于气象条件及调整精度问题而拒动未放电，则利用零序过电压切除变压器（整定为系统发生单相接地而未失去接地中性点时可靠不动作，取180V），以防中性点工频过电压。