变压器继电保护原理

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变压器继电保护原理范文第1篇

关键词：变压器；纵差保护；不平衡电流；稳态；暂态

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

纵差保护是发电机、变压器、输电线路的主保护之一，应用非常广泛，尤其在变压器保护上运用较为成功。变压器的纵差动保护用来反应变压器绕组、引出线及套管上的各种短路故障，是变压器的主保护。变压器纵差动保护的基本工作原理与线路的纵差动保护相同，是通过比较变压器各侧电流的大小和相位而构成的保护。它具有灵敏度高、选择性好的优点，但是变压器纵差保护一直存在不平衡电流难以鉴定的问题，虽然已经有几种较为有效的闭锁方案，又因为超高压输电线路长度的增加、静止无功补偿容量的增大以及变压器硅钢片工艺的改进、磁化特性的改善等因素，变压器纵差保护的固有原理性矛盾更加突出。本文从变压器纵差保护构成原理和不平衡电流产生的原因与克服方法方面对这个问题进行了分析探讨。

一、变压器纵差保护基本原理

纵差保护在发电机上的应用比较简单，但是作为变压器内部故障的主保护，纵差保护将有许多特点和困难。变压器具有两个或更多个电压等级，构成纵差保护所用电流互感器的额定参数各不相同，由此产生的纵差保护不平衡电流将比发电机的大得多，纵差保护是利用比较被保护元件各端电流的幅值和相位的原理构成的，根据KCL基本定理，当被保护设备无故障时恒有各流入电流之和必等于各流出电流之和。

当被保护设备内部本身发生故障时，短路点成为一个新的端子，此时电流大于0，但是实际上在外部发生短路时还存在一个不平衡电流。事实上，外部发生短路故障时，因为外部短路电流大，非凡是暂态过程中含有非周期分量电流，使电流互感器的励磁电流急剧增大，而呈饱和状态使得变压器两侧互感器的传变特性很难保持一致，而出现较大的不平衡电流。因此采用带制动特性的原理，外部短路电流越大，制动电流也越大，继电器能够可靠制动。

另外，由于纵差保护的构成原理是基于比较变压器各侧电流的大小和相位，受变压器各侧电流互感器以及诸多因素影响，变压器在正常运行和外部故障时，其动差保护回路中有不平衡电流，使纵差保护处于不利的工作条件下。为保证变压器纵差保护的正确灵敏动作，必须对其回路中的不平衡电流进行分析，找出产生的原因，采取措施予以消除。

二、纵差保护不平衡电流分析

1、稳态情况下的不平衡电流

变压器在正常运行时纵差保护回路中不平衡电流主要是由电流互感器、变压器接线方式及变压器带负荷调压引起。

由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生。正常运行时变压器各侧电流的大小是不相等的。为了满足正常运行或外部短路时流入继电器差动回路的电流为零，则应使高、低压两侧流入继电器的电流相等，即高、低侧电流互感器变比的比值应等于变压器的变比。但是，实际上由于电流互感器的变比都是根据产品目录选取的标准变比，而变压器的变比是一定的，因此上述条件是不能得到满足的，因而会产生不平衡电流。

由变压器两侧电流相位不同而产生。变压器经常采用两侧电流的相位相差30°的接线方式。此时，假如两侧的电流互感器仍采用通常的接线方式，则二次电流由于相位不同，也会在纵差保护回路产生不平衡电流。

由变压器带负荷调整分接头产生。在电力系统中，经常采用有载调压变压器，在变压器带负荷运行时利用改变变压器的分接头位置来调整系统的运行电压。改变变压器的分接头位置，实际上就是改变变压器的变化。假如纵差保护已经按某一运行方式下的变压器变比调整好，则当变压器带负荷调压时，其变比会改变，此时，纵差保护就得重新进行调整才能满足要求，但这在运行中是不可能的。因此，变压器分接头位置的改变，就会在差动继电器中产生不平衡电流，它与电压调节范围有关，也随一次电流的增大而增大。

2、暂态情况下的不平衡电流

1由变压器励磁涌流产生

变压器的励磁电流仅流经变压器接通电源的某一侧，对差动回路来说，励磁电流的存在就相当于变压器内部故障时的短路电流。因此，它必然给纵差保护的正确工作带来不利影响。正常情况下，变压器的励磁电流很小，故纵差保护回路的不平衡电流也很小。在外部短路时，由于系统电压降低，励磁电流也将减小。因此，在正常运行和外部短路时励磁电流对纵差保护的影响经常可忽略不计。但是，在电压忽然增加的非凡情况下，比如变压器在空载投入和外部故障切除后恢复供电的情况下，则可能出现很大的励磁电流，这种暂态过程中出现的变压器励磁电流通常称励磁涌流。

2由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生

纵差保护是瞬动保护，它是在一次系统短路暂态过程中发出跳闸脉冲。因此，必须考虑外部故障暂态过程的不平衡电流对它的影响。在变压器外部故障的暂态过程中，一次系统的短路电流含有非周期分量，它对时间的变化率很小，很难变换到二次侧，而主要成为互感器的励磁电流，从而使互感器的铁心更加饱和。

三、变压器纵差保护中不平衡电流的克服方法

从上面的分析可知，构成纵差保护时，如不采取适当的措施，流入差动继电器的不平衡电流将很大，按躲开变压器外部故障时出现的最大不平衡电流整定的纵差保护定值也将很大，保护的灵敏度会很低。若再考虑励磁涌流的影响，保护将无法工作。因此，如何克服不平衡电流，并消除它对保护的影响，提高保护的灵敏度，就成为纵差保护的中心问题。

1、由电流互感器变比产生的不平衡电流的克服方法

对于由电流互感器计算变比与实际变比不同而产生的不平衡电流可采用2种方法来克服：一是采用自耦变流器进行补偿。通常在变压器一侧电流互感器装设自耦变流器，将LH输出端接到变流器的输入端，当改变自耦变流器的变比时，可以使变流器的输出电流等于未装设变流器的LH的二次电流，从而使流入差动继电器的电流为零或接近为零。二是利用中间变流器的平衡线圈进行磁补偿。通常在中间变流器的铁心上绕有主线圈即差动线圈，接入差动电流，另外还绕一个平衡线圈和一个二次线圈，接入二次电流较小的一侧。适当选择平衡线圈的匝数，使平衡线圈产生的磁势能完全抵消差动线圈产生的磁势，则在二次线圈里就不会感应电势，因而差动继电器中也没有电流流过。采用这种方法时，按公式计算出的平衡线圈的匝数一般不是整数，但实际上平衡线圈只能按整数进行选择，因此还会有一残余的不平衡电流存在，这在进行纵差保护定值整定计算时应该予以考虑。

2、由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流的克服方法

对于由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流可以通过改变LH接线方式的方法来克服。对于变压器Y形接线侧，其LH采用形接线，而变压器形接线侧，其LH采用Y形接线，则两侧LH二次侧输出电流相位刚好同相。但当LH采用上述连接方式后，在LH接成形侧的差动一臂中，电流又增大了3倍，此时为保证在正常运行及外部故障情况下差动回路中没有电流，就必须将该侧LH的变比扩大3倍，以减小二次电流，使之与另一侧的电流相等。

3、由变压器外部故障暂态穿越性短路电流产生的不平衡电流的克服方法

在变压器外部故障的暂态过程中，使纵差保护产生不平衡电流的主要原因是一次系统的短路电流所包含的非周期分量，为消除它对变压器纵差保护的影响，广泛采用具有不同特性的差动继电器。

对于采用带速饱和变流器的差动继电器是克服暂态过程中非周期分量影响的有效方法之一。根据速饱和变流器的磁化曲线可以看出，周期分量很轻易通过速饱和变流器变换到二次侧，而非周期分量不轻易通过速饱和变流器变换到二次侧。因此，当一次线圈中通过暂态不平衡电流时，它在二次侧感应的电势很小，此时流入差动继电器的电流很小，差动继电器不会动作。

另外，采用具有磁力制动特性的差动继电器。这种差动继电器是在速饱和变流器的基础上，增加一组制动线圈，利用外部故障时的短路电流来实现制动，使继电器的起动电流随制动电流的增加而增加，它能可靠地躲开变压器外部短路时的不平衡电流，并提高变压器内部故障时的灵敏度。因此，继电器的启动电流随着制动电流的增大而增大。通过正确的定值整定，可以使继电器的实际启动电流不论在任何大小的外部短路电流的作用下均大于相应的不平衡电流，变压器纵差保护能可靠躲过变压器外部短路时的不平衡电流。

四、结束语

变压器纵差动保护其差动回路中的不平衡电流大，形成不平衡电流的因素多，所以必须采取措施躲开和减少不平衡电流的影响。由于励磁涌流产生的不平衡电流仍然是纵差保护的重点，不平衡电流的影响导致纵差保护方案的设计也不尽相同。因此，在实践的变压器差动保护中，应结合不同方案进行具体的设计。

参考文献

1、李火元，《电力系统继电保护与自动装置》，2002年1月.

2、翁昭华，《继电保护（I） 》，1999年9月.

变压器继电保护原理范文第2篇

关键词:高压 变压器 继电保护 问题 措施

随着经济的发展,工业农业对电力的需求也越来越大,电力事业也在随着时代的进步而发展,如笔者单位引进的南自微机保护。作为国家重要的经济支柱行业,随着电力的广泛应用,人们开始对高压变压器保护越来越关注。我们知道高压变压器是整个电力系统正常运行的保证,是继电保护安全运行的可靠保证,因此,针对高压变压器在运行过程中可能出现的问题进行简单的阐述。

1、高压变压器继电保护

这里的高压主要指6KV以上的电力系统,为了保护整个电力系统的安全运行,就需要对做出相应的保护动作,并确定变压器元件的安全。在高压变压器内的继电保护装置必须选择性的对故障进行部分自动切断保护,只有这样才能迅速、快捷、可靠的对其实施保护动作。变压器的继电保护是利用变压器内外发生故障时,由于电流、电压、油温等随之发生变化,通过这些突然变化来发现、判断变压器故障性质和范围,继而做出相应的反映和处理。继电保护动作后,如何确认是速断保护动作,可暂时解除信号音响。如果有瓦斯保护,先检查瓦斯保护是否动作,如果没有动作,说明故障点在变压器外部,重点检查变压器以及高压短路器向变压器供电的线路,看电缆、母线有否有相间短路的故障。此外,还应该重点检查变压器高压引线有无明显的故障点和其他明显异常现象,如变压器喷油、起火油温过高等。如果发现瓦斯动作,可基本判断故障在变压器内部。

继电保护装置运行中,发现异常现象应加强监视并立即报告主管部分负责,运行中的继电保护装置,除经调度部分或主管部门同意,不得任意除去保护设备,也不得随意改变整定值及二次线路,运行人员对运行中的继电保护装置投入或退出,须经过继电保护人员的检查合格才可以。

1.1 继电保护要求

电力变压器是继电保护的主要设备之一,对电力系统的安全稳定有重要作用。所以,一单发生故障突然切除变压器会对电力系统造成一定的干扰。因此,变压器对继电保护的要求很高。

1.2 对于一般的变压器保护一般要求解决以下技术问题

第一、快速的准确的区分出变压器的各种故障。第二、迅速的辨识出变压器过励磁情况,解决对变压器保护的影响。第三、提高变压器在带负荷运行的情况下发生轻微短路和高阻接地故障时保护的灵敏度。第四、提高变压器的过激磁保护对各种变压器励磁倍数曲线的适应性等。

2、高压变压器的常见故障

针对高压变压器的常见故障笔者总结如下:

2.1 变压器的故障

就高压变压器本身而言,其常见的故障主要是油箱,在油箱内部常见的故障是相间、绕组匝间的短路故障,在油箱外部主要是绝缘套管之间的短路和单相接地事故等。例如由于铜线质量问题,特修变I号主变A相绝缘套管破损,造成系统接地事故。

2.2 继电保护常见的故障

就继电本身而言,电压互感器的二次中性点接触不良、多次接地,继电保护器无良好抗干扰能力相关装置或零件质量差、精度低、性能差等都可能导致出现错误分析和判断造成零件失衡,丧失保护能力。

3、提高高压变压器继电保护措施

3.1 瓦斯保护

瓦斯保护,又称气体保护,在我国目前采用的瓦斯继电器有三种型式:浮筒式、挡板式和开口杯与挡板结构的复合式。但是随着技术的进步,运用后两者的比较多。瓦斯保护主要应用于当油浸式变压器中,通过对被电弧分解出的气体从油箱向油枕流动的强烈程度来判断故障,从而进行保护的一种高压变电器保护措施。其可分为轻瓦斯保护与重瓦斯保护两种,前者主要是发信号,后者是用于断路器。当变压器的内部发生严重的故障时,电流电弧变压器又强烈气化,体积骤然膨胀,在瓦斯继电器内形成冲击的油流,使对接触点接通并发出重瓦斯跳闸的信号。瓦斯保护可以总结为主要优点,动作快、灵敏度高、结构简单,可靠性比较高,但是缺点是不能反映邮箱以外的故障,因此瓦斯保护不能取代其他的保护作为变压器唯一的保护装置。

3.2 差动保护

差动保护是通过利用比较变压器高、低压侧的电流大小和相位,从而实现的保护,主要反应了高压变电器套管、引出线,以及内部短路故障。主要原理是当内部发生故障式,继电器就会自动切除故障。这种原理主要使用于故障点的短路现象。适用于2MVA及以上且流速断保护灵敏性满足不了要求的变压器、6.3MVA及以上并列运行变压器、10MVA及以上单独运行变压器。此外,高压侧电压为330kV及以上的变压器应采用双重差动保护;100MVA及以下高压变电器呲牙共用差动保护,以上的还应为发电机单独装设差动保护,确保其安全;对200～300MVA的变电器宜采用双重快速保护,虽然方法复杂但效果可靠。

3.3 速断保护

当然,为了使得用户的供电更为可靠,缩短故障发生的动作时间,就引伸出了速断保护。它主要是通过提高整定值,限制动作范围的方式来进行保护。适用于后备保护时限>0.5s的,6.3MVA以下的厂用工作变压器和并列或单独运行的变压器。虽然操作简单,但保护较为局限,不能保护整个线路。

3.4 其他措施

第一,继电器尽量选用较为先进的,时限差小的JSL集成电路型定时限过流继电器;第二,开关站至配电所出线柜的保护可不用,通过负荷开关来避免越级跳闸;还应尽量选用负荷开关与熔断器组合电器作为变压器的开关和保护设备;第三,对于滞高压配电室的开关站出线柜,必须选用断路器与继电保护结合的方式进行保护。

4、结语

总之,随着科技的发展,人们生活水平日益提高,不难发现智能化电力系统成为了电力发展的主要方向,如何才能提高高压变压器继电保护,成为了人们要考虑的问题,只有这样才能跟上时代的变化,确保继电保护的安全可靠运行。

参考文献

[1]丁永生.10kV供电系统中变压器继电保护分析[J].中国新技术新产品,2009,23:153.

变压器继电保护原理范文第3篇

关键词：500kV；电力变压器；继电保护

作者简介：温源（1975-），男，江西信丰人，广东电网公司佛山供电局，工程师。（广东 佛山 528000）

中图分类号：TM588 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）36-0209-02

一、500kV电力变压器的继电保护装置概述

继电保护装置能够在电力系统及其元件出现故障问题时，及时检测到故障并立即触发报警信号，再由控制系统接收报警信号并进行保护装置动作，从而实现对故障问题的有效排除，确保系统的正常运行。一般来说，继电保护装置的基本性能主要有灵敏性、可靠性、快速性和选择性等几种。其中，灵敏性一般是采用灵敏系数来加以表示的，装置灵敏系数越高，则其反应故障的能力也越好；可靠性是表现在继电保护过程中，装置不会发生拒动作；快速性体现在装置消除异常与故障问题的时间问题上；而选择性则是在可能的最小的区间内切除故障，以确保设备供电的正常。在供电系统当中，继电保护装置在检测系统运行情况、控制断路器工作以及记录故障问题等方面，有着极为重要的作用。

二、500kV电力变压器继电保护的相关问题分析

1.500kV电力变压器的常见继电保护问题

（1）瓦斯保护。在500kV电力变压器的继电保护中，往往容易因变压器在滤油、加油时未将内部空气及时排出，而导致变压器运行过程中油温升高将空气逐步排出，引起瓦斯保护信号动作。同时，受到500kV电力变压器穿越性短路的影响，也易于造成瓦斯保护信号动作。另外，由于内部严重故障、油位迅速下降等，也容易引起瓦斯保护动作及跳闸。

（2）差动保护。差动保护主要是通过对500kV电力变压器的高压侧和低压侧电流大小及相位差别加以利用，从而实现保护。由于差动保护灵敏度相对较高，能够无延时对各种故障做出选择性的准确切除，且又具有选择性好、实现简单以及区分故障性能好等特点，使得差动保护在当前大多数电路保护中受到广泛应用。

（3）过励磁保护。在500kV电力变压器的工作过程中，若在其高压侧出现500kV的高压，那么此期间变压器的磁密度会接近饱和状态，此时如果有频率降低、电压升高等情况出现，将很容易导致变压器发生过励磁现象。过励磁保护便是基于此原理来反映过励磁引起的过电流，以延长变压器使用寿命。

（4）过电流保护。电力变压器过电流保护作为瓦斯保护和差动保护的后备，通常可以根据变压器的容量以及短路电流的不同情况，进行过电流保护、复合电压启动的过电流保护以及负序电流及单项式低电压启动的过电流保护等。其中，过电流保护常用于降压变压器；复合电压启动的过电流保护通常是在升压变压器，或是在过电流保护的灵敏度不够等情况下方才采用；而负序电流及单项式低电压启动的过电流保护，则在63MV-A及以上大容量升压变压器，以及系统联络变压器较为常用。

2.500kV电力变压器常见故障

一般来说，500kV电力变压器的常见故障类型主要有两类，即油箱内部故障和油箱外部故障。油箱内部故障，常见的有高、低压侧绕组间的相间短路，轻微匝间短路、中性点接地系统的侧绕组处单相接地短路，铁芯绕损烧坏等故障。电力变压器内部发生故障时，往往会产生一些电流及电弧，给绕组绝缘、铁芯等造成损坏，严重时甚至会使变压器油受热分解大量气体，引起爆炸。为此，需要继电保护及时、有效地对这些内部故障予以切除。油箱外部故障，最常见的有绝缘套管和引出线上发生相间短路、接地短路等。

三、500kV电力变压器继电保护问题的解决对策

为了使500kV电力变压器的正常、稳定运行，保障系统供电的可靠性和整个电网运行的安全性和稳定性，并尽最大限度避免一旦停运给整个电网造成巨大的经济损失，可以考虑从以下几个步骤对电力变压器继电保护问题进行有效、彻底解决。

1.利用微机及相关信息，处理继电保护故障

首先，应对微机提供的故障信息加以充分利用，以排除简单的继电保护故障；其次，应重视对人为故障的处理，例如在有些继电保护故障发生后，单从现场的信号指示并无法找到发生故障的原因，可能与工作人员的重视程度不够、措施不力有关，对于这种情况，需要如实反映，以便分析和避免浪费时间。另外，还应重视对故障录波和事件记录的充分利用，包括微机事件记录、故障录波图形、装置灯光显示信号等。通过这些记录，能够对一、二次系统进行全面检查，此时若发现继电保护正确动作是由一次系统故障所致，则可判断不存在继电保护故障处理的问题；若发现故障主要出在继电保护上，则应该尽可能维持原状，做好故障记录，通过制定相应的故障处理计划后再进行故障处理。

2.合理应用检查方法

在变压器继电保护出现误动时，可采用逆序检查法，从故障发生的结果出发，逐级往前查找微机事件记录及故障录波等；在出现拒动时，可采用顺序检查法，通过外部检查绝缘检测定值检查电源性能测试保护性能检查的顺序，进行检验调试。另外，在检查继电保护装置的动作逻辑和动作时间时，还可应用整组试验法来进行。通过短时间内再现故障的方式，来判断继电保护发生故障的原因并加以解决。

3.继电保护常见故障的解决

结合瓦斯故障的处理方式来看，在发生瓦斯保护动作时，可通过复归音响，密切监视变压器电流、电压及温度，检查直流系统绝缘接地情况以及二次回路是否存在故障等来排除故障。若检查发现瓦斯继电器内存在氧化，则应即刻排出瓦斯继电器的气体，同时收集并检查气体，若气体无色、无臭且不可燃，则变压器仍可继续运行；若气体为白色、淡黄色，并带刺激味或为灰黑色且可燃，则说明变压器内部发生故障，需要取油样化验其闪点，若其闪点较前次低于5℃以上时，应停运变压器，并联系检修进行内部检查。

另外，结合差动保护故障的排除方法来看，可以为新安装的变压器进行5次空投变压器试验，以测试差动保护能够躲过励磁涌流，并检查TA回路接线是否正确，同时进行差压和差流测试等。例如在接线错误所致误动时，首先，应对变压器TA进行极性试验和一次通流试验，以检查其变比和二次回路的完好性，其次，应对电缆线、屏内二次接线等加以检查，以确保二次回路的绝缘性良好。此外，还应对TA二次回路的接地点进行检查，以确保其在保护屏内，且仅有一点接地。

四、结合差动保护，探讨500kV电力变压器继电保护的改进

为了更好地减少和预防电力变压器继电保护故障问题的出现，可以通过对变压器外部保护的死角加强控制来实现。为此，本研究拟采用差动保护来对500kV电力变压器继电保护的主保护进行强化，具体分析如下。

1.差动保护的构造

根据基尔霍夫定理，差动保护能够在电力变压器正常运行或外部短路期间，实现变压器三侧电流向量值相抵消，即三者之和为0，从而起到保护电路的作用。

在变电器内部出现故障时，；在变电器外部发生故障或是无故障问题存在时，。

2.差动保护的整定

结合图2来看，为满足500kV电力变压器侧动、热稳定、穿越功率等要求，通常情况下，1ct的变比均设定在2500/1A。不过受到启动变额定电流61A的影响，导致500kV电力变压器差动保护无法完成整定工作。此时若是根据变电器继电保护装置的最小整定电流整定，则会导致该装置的抗干扰能力发生相当程度的降低，并致使差动保护灵敏度发生下降。其中，差动保护整定的最小动作电流Id的表达式为：

Id=K（Ker+ΔU+Δm）In/n

式中，In表示电力变压器额定电流；n表示电流互感器变化比；K表示可靠系数；Ker表示电流互感器比误差；另外ΔU和Δm分别表示变压器调压误差和电流互感器变化比未安全匹配差产生的误差。

3.比率制动和谐波制动的应用

在差动保护整定要求满足的前提下，电力变压器的灵敏性、可靠性等，可以通过比率制动原理来实现提高，同时，应用比率制动，也可避免区外故障问题时产生误动。而在电力变压器空载投入或是外部故障问题切除完成后，利用谐波制动，可以使得变压器在电压恢复期间，借助产生的励磁涌流而对变压器进行分量制动。

五、结束语

继电保护是保障电力系统安全、稳定运行的重要装置。本研究对500kV电力变压器继电保护的相关问题以及电力变压器常见故障进行探讨，可以看出，电力变压器继电保护问题的处理，除了可以利用微机及相关信息处理之外，还可通过合理正确利用检查方法和针对性处理等方式加以解决，从而提高继电保护系统的工作可行性，减少故障问题的发生。另外，在500kV电力变压器继电保护中应用差动保护，还能够较为全面顾及到电力变压器内外部故障，进一步保障电力系统的安全、稳定运行。

参考文献：

[1]王雷，500kV启动/备用变压器继电保护配置的浅谈[J].大众科技，2009，（12）：112-113.

[2]梁凯.500kV变电站微机继电保护的技术改进研究[D].北京：华北电力大学，2006.

[3]鲁春燕，赵月，张伟.供电系统中继电保护问题的分析和探讨[J].科技致富向导，2011，（18）：326-327.

[4]李建萍.500kV线路串补系统保护与控制技术研究[D].北京：华北电力大学，2012.

变压器继电保护原理范文第4篇

【关键词】继电保护；变压器；保护动作

佛山电网是广东电网乃至南方电网的重要枢纽和西电东送的重要门户，西电东送广东的主力变电站500kV罗洞、西江变电站坐落在佛山，500kV沧江变电站为省内西部规划电源的分散接入创造良好条件，500kV顺德变电站是广东主网与中（山）珠（海）电网连接的重要结点。目前，佛山电网已形成了500kV分区分层供电、220kV链式双环、110kV三T接线，以500kV变电站为供电中心、220kV供电环网为骨架、110千伏布点深入负荷中心的环网分区供电网络。

2011年7月11日19时46分34秒，某500kV站220kV甲、乙线A相接地故障，电流变动保护动作，A相跳闸，重合成功；46分35秒。#3主变压器本体重瓦斯动作，跳开#3主变压器三侧开关。

1 继电保护动作概念

继电保护动作从字意上理解可以认为是继电保护的操作流程，是动作后继电器接点状态及发生变化的规律，接点变化将原先不导通的开关跳闸回路进行导通，形成了开关跳闸现象和模式。在继电保护工作中，主要是通过四项基本要求进行工作的，即灵活性、速动性、连环性、灵敏性。其中连环性和隐蔽性在继电保护工作中最值得我们去深究和探讨。

2 继电保护动作的基本任务

现阶段的继电保护系统是高度智能化和自动化的模式，在工作中能够自动、迅速、准确、有选择性的将故障元件从电力系统中及时的隔离出来，避免事故的进一步扩大，保证在电力系统中发生故障的同时不对其他元件造成影响和危害，使得其他元件能够正常合理的运行。

反应电气元件的不正常运行状态，并根据运行维护的条件（如有无经常值班人员）而动作于信号，以便值班员及时处理，或由装置自动进行调整，或将那些继续运行就会引起损坏或发展成为事故的电气设备予以切除。此时一般不要求保护迅速动作，而是根据对电力系统及其元件的危害程度规定一定的延时，以免暂短地运行波动造成不必要的动作和干扰而引起的误动。

继电保护装置还可以与电力系统中的其他自动化装置配合，在条件允许时，采取预定措施，缩短事故停电时间，尽快恢复供电，从而提高电力系统运行的可靠性。

3 气体继电保护

电力变压器的气体继电保护又称瓦斯保护，它是保护油沁式电力变压器内部故障的一种基本保护装置。在油沁电力变压器的油箱内发生短路故障时，由于绝缘油和其它绝缘材料要受热分解而产生气体。因此利用可反应气体变化情况的气体继电保护来作为变压器内部故障的保护。

气体继电保护的主要元件是气体继电器（又称瓦斯继电器），它装设在变压器的油箱与油枕之间的联通管上。一般当变压器内部发生故障时，变压器内部压力会突然增大。在通往储油柜的管路中1.2m/s的油流速时，重瓦斯信号被接通，并作用于跳闸。实践证明，装有气体继电器的变压器，在变压器本体发生放电性或由其他因素引起的绝缘油快速分解故障时，反映最灵敏的往往是气体继电器。它的正确动作能大大减少变压器故障后的损失。因此，搞清继电器的工作原理和故障原因有现实意义。最常用的开口杯式气体继电器的工作原理简单介绍如下：

变压器的气体继电保护分为“轻瓦斯动作”和“重瓦斯动作”。在变压器正常运行时，气体继电器的容器内的上下油杯中都充满了油，油杯因平衡锤的作用而升高，上下两个油杯上的触点都是断开的。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内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，从而使上油杯上的触点接通变电所控制室的信号回路，发出音响和灯光信号。这就是“轻瓦斯动作”。

4 事故前运行方式

主变部分：#3主变压器在运行状态，抽头位置为“7”；

500kV部分：500kV蝶沧乙线、沧砚甲线、沧砚乙线线路在运行状态，500kV1M/2M母线运行，第一、三、四串合环；

220kV部分：220kV1M、2M并行运行，220kV沧高甲线、#3主变压器变中运行于1M，220kV沧高乙线、220kV沧后乙线运行于2M，221PT、222PT、225PT、226PT在运行状态，220kV#2母联2012开关在运行状态。

5 事故经过

2011年7月11日19时46分34秒796毫秒，220kV沧后甲线、沧后乙线两侧主保护动作，A相开关跳闸，重合成功。19时46分35秒084毫秒，500kV沧江站#3主变压器A相重瓦斯保护动作，19时46分35秒105毫秒跳开主变各侧开关。

跳闸后，运行人员对#3主变进行外观检查，本体瓦斯继电器没有气体；查阅雷电定位系统记录当日19：46：34时，220kV沧后甲乙线8-10塔附近有多个落雷，雷电流达182.6kA。

检查试验主变本体无异常后于7月12日04时33分复电，正常。

6 动作原因分析

1）在#3主变保护屏处检测本体重瓦斯二次回路：

（1）检测“至变压器本体端”二次回路绝缘，对地和节点间的阻值均在100兆瓦以上。

（2）检测“至保护端”二次回路性能：

继电器电阻值：A相716欧，B相715欧，C相712欧；

动作压力值：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主变压器本体重瓦斯二次回路正常。

2）在#3主变压器本体模拟重瓦斯继电器动作，本体重瓦斯保护传动试验正确。

3）油泵启动检测：

分别模拟相继启动#3主变压器4台油泵和同时启动4台 油泵，本体重瓦斯均不动作。

4）由主变故障录波图可见：变高、变中侧A相出现故障电流，变高约4400A（一次值），变中约为13000A（沧后甲线故障电流为3.18A，CT变比为2400/1，折算到一次值为7632A；沧后乙线故障电流为2.50A，CT变比为2400/1，折算到一次值为6000A，故障持续时间约为60毫秒）。变高、变中出现故障电流后经过300毫秒延时，本体重瓦斯保护动作，持续约80毫秒后复归。

综合以上分析初步判断：由于220kV沧后甲、乙线同时发生雷击，#3主变流过较大的短路电流，出现油流涌动，涌动推动瓦斯继电器挡板，导致重瓦斯保护动作跳开主变各侧开关。

7 结论

大型变压器是电力系统的重要设备，如何保证变压器的安全运行，一直以来都是电力工作者面临的重要任务。一旦变压器发生故障，变压器保护应当快速准确地动作，切除故障。作为继电保护专业人员，在变压器发生故障后，都需要尽最大努力检查、分析继电保护装置的动作行为，排除疑问，得出正确结论：

（1）#3主变压器本体重瓦斯二次回路各项性能指标正常；

变压器继电保护原理范文第5篇

关键词: 原理；构成；继电保护

中图分类号：TM63 文献标识码：A

1 继电保护的基本原理和保护配置构成

1.1 基本原理

继电保护的基本工作任务是正确区分系统的正常与非正常运行状态，利用电力系统各个组成原件的安全运行既定参数值，对故障进行识别，当确定有故障产生时候，准确、迅速的切断故障原件或者发出预警信号，以避免故障的扩大，进而保护电力系统的安全运行。其保护方式主要为：①故障时电流 I：增大-过电流保护。②正常时 I 入＝I 出=>故障时 I 入≠I 出－电流差动保护。③故障时电压 U：降低－低电压保护。④故障时阻抗 Z：减小－阻抗（距离）保护。⑤阻抗角 ：正常时：约 20°；正方向 K3：60°～85°；K3：180°＋（60°～85°）；－方向电流保护反方向。⑥相序量：正序=> 负序/零序。⑦非电气量：温度升高－ 瓦斯保护。

1.2 保护配置

继电保护配置主要分为：系统测量部分、逻辑关系部分和命令执行部分。配置图1如下：

图 1 继电保护配置图

测量部分：测量有关电气量,与整定值比较, 判断保护是否应该

启动。逻辑部分：根据测量部分各输出量的大小、性质、出现的顺序

或它们的逻辑组合，确定是否应该使断路器跳闸或发出报警信号，

并将有关命令传达给执行部分。执行部分：根据逻辑部分的结果，立

即或延时发出报警信号和跳闸信号（故障、不正常运行时）

2变电运行中继电保护的配置问题分析

2.1继电保护配置方案

在变电运行的继电保护配置方案中，是由变电站层与过程层共同构建成变电系统继电保护的主设备。其配置原理图如下图 2所示。

图2继电保护配置原理图

对变电系统中的一次设备，过程层的配置需进行独立主保护，如一次设备为智能设备，需将保护设备安置在内部，如不是智能设备，则应将保护设备、测控设备等就近安置在汇控柜中，以降低对设备维护与运行的工作量。该方案避免了因通信链路跳闸、采样而引起的保护功能失效，同时降低了继电保护需消耗的网络数据份额。

2.2继电保护配置原则

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》的要求，变电运行中继电保护配置还应当遵循以下几方面原则:①继电保护的智能化应以提高保护的可靠性作为基本出发点，应充分满足“可靠性、选择性、灵敏性、速动性”的要求。变电运行中的继电保护，不仅仅是传统的继电保护装置，而是继电保护系统，需要一次设备与二次回路的协调配合。②电子式互感器内需由两路独立的采样系统进行采集，每路采样系统均应采用双 A/D 系统，并接入合并单元( MU) ，每个合并单元输出两路数字采样值由同一路通道进入一套保护装置。③保护应直接采样，对单间隔的保护需直接跳闸，当涉及多间隔保护宜直接跳闸。如有必要进行其他的跳闸方式，相应设备应满足保护对快速性和可靠性的需要。④继电保护之间的失灵启动、联闭锁等信息宜采样GOOSE 网络传输方式。断路器位置接点经点对点和网络传输，本间隔可采用 GOOSE 点对点方式，而间隔间则采用GOOSE 网络方式。⑤变电运行中各电压等级的网络需相互独立。为避免同一装置接入不同网络时，各网络间的互相干扰，要求装置内部各网络的数据接口控制器也应当完全独立。⑥110KV 及以上电压等级双母线、单母线分段等接线型式，各间隔宜配置独立的三相 ECVT，以提高保护的可靠性，并简化二次回路。⑦继电保护装置适宜就地安装、独立分散，保护装置的安装运行环境应符合相关的标准技术要求。

3变电运行中各设备继电保护问题分析

3.1主变压器的继电保护

变压器是变电运行中的重要电气设备之一。它的故障对变电运行中的正常运行和供电可靠性都会带来严重的影响。因此必须根据变压器的容量和重要性，装设安全可靠、性能良好的保护装置。按照规范要求，变压器的电量保护适宜按照双套配置，此时各侧合并单元( MU) 与智能终端也双套配置，在配置时采用主、后备保护一体化配置。差动保护与第一套智能终端和 MU 对应，后备保护与第二套智能终端和 MU 对应。变压器保护实施方案如下图 3所示。

图3 变压器保护实施方案示意图

从图3可以看出，一方面，变压器的高、中、低压侧的合并单元得到的电流电压信号被直接传至变压器保护装置与 SV网络，实现了保护装置不通过 SV 网络获取数据，对信号的直接采样。另一方面，变压器的智能终端除了与保护装置相连接以外，还连接 GOOSE 网络，实现了保护装置可通过智能终端进行跳闸。按照图3的实施方案示意图，变压器非电量保护需就地直接电缆跳闸，现场配置本体智能终端，并由 GOOSE网络传输接地刀闸控制信息，以及非电量动作报文与调档。

3.2线路的继电保护

在变电运行中，测控功能与保护功能应结合一体，并按照间隔单套配置。线路保护通过直接跳断路器和直接采样，并具有 GOOSE 网络启动断路器失灵、重合闸等功能。实施方案如下图4所示。

图4线路保护实施方案示意

线路两间隔之内的保护测控装置，不但与智能终端、合并单元相对应进行依次连接，而且通过 GOOSE 网络连接交换息。保护测控装置和智能终端的连接，实现了直接跳闸功能;与合并单元的数据传输，则实现了直接采用的功能。安装在母线和线路上的电子式互感器，在得到电压或电流信号以后，先将其接入合并单元中，然后经过数据打包后，再经过光纤送达保护测控装置和 SV 网络。

3． 母线的继电保护

母线的继电保护通常采用的是分布式设计进行相应的配置。利用单套配置实现母线保护，有利于测控装置和保护装置集成的实现。具体实施方案如下图5所示。

图5母线保护实施方案示意图

由图5可以看出，母线保护的实施方案与线路保护较为类似，但结构更加简单。母线保护装置直接和智能终端与合并单元连接，分别实现直接跳闸功能和直接采样的功能。跨间隔信号通过互不干涉的SV 网和 GOOSE 网络进行传输。