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1、精选优质文档-倾情为你奉上电力系统继电保护董双桥2009年3月 第一部分 电力系统继电保护的基本知识电力系统：由发电电厂中的电气部分、变电站、输、配电线路、用电设备等组成的统一体，它包括发电机、变压器、线路、用电设备以及相应的通信、安全自动装置、继电保护、调度自动化设备等。电力系统运行有如下特点：1、电能的生产，输送和使用必须同时进行。2、与生产及人们的生活密切相关。3、暂态过程非常短，一个正常进行的系统可能在几分钟，甚致几秒钟内瓦解。电力系统的故障或不正常工作状：电力系统故障：1、外部原因：雷击、大风、地震造成的倒杆、线路覆冰造成冰闪、绝缘污秽造成污闪等。2、内部原因：设备绝缘损坏、老化。3
2、、系统中运行、检修人员误操作。电力系统故障的类型：1、单相接地故障 D（1）2、两相接地故障 D（1.1）3、两相短路故障 D（2）4、三相短路故障 D（3）5、线路断线故障以上故障单独发生为简单故障。两个或以上故障同时发生称为复故障。电力系统短路故障的后果：1、短路电流在故障点引起电弧烧坏电气设备。2、造成部分地区电压下降。3、使系统电气设备，通过短路电流造成热效应和电动力。4、电力系统稳定性被破坏，可能引起振荡，甚至鲜列。不正常工作状态有：电力系统中电气设备的正常工作遭到破坏，但未发展成故障。电力系统不正常工作状态：1）电力设备过负荷，如：发电机、变压器 、线路过负荷。2）电力系统过电压。
3、3）电力系统振荡。4）电力系统低频、低压。电力系统事故：电力系统中，故障和不正常工作状态均可能引起系统事故，即系统全部或部分设备正常运行遭到破坏，对用非计划停电、少送电、电能质量达不到标准（频率，电压 、波形）、设备损坏等。继电保护的作用：就是检测电力系统中各电气设备的故障和不正常工作状态的信息，并作相应处理。继电保护的基本任务：1）将故障设备从系统中切除，保证非故障设备正常运行。2）发出告警信号通知运行值班人员，系统发生不正常工作状态或自动调整使系统恢复正常工作状态。电力系统对继电保护的基本要求：1）选择性：电力系统故障时，使停电范围最小的切除故障的方式2）快速性：电力系统故障对设备、人身、
4、系统稳定的影响与故障的持续时间密切相关，故障持续时间越长，设备损坏越严重，对系统影响也越大。因此，要求继电保护快速的切除故障。电力系统对继电保护快速性的要求与电网的电压等级有关。35kV及以下 要求故障切除时间 05-1秒110kV 要求故障切除时间 1000 ms220kV 要求故障切除时间 近端故障80ms 远端故障120ms500kV 要求故障切除时间 近端故障80ms 远端故障90ms快速切除故障，可提高重合闸成功率，提高线路的输送容量。3）灵敏性：继电保护装置在它的保护范围内发生故障和不正常工作状态的反应能力（各种运行方式，最大运行方式、最小运行方式），用灵敏系数K表示K=通入继电保
5、护装置的故障量/继电保护装置的整定值。反映过量动作的装置K=继电保护装置的整定值/通入继电保护装置的故障量。反映欠量动作的装置4）可靠性：保护范围内发生故障时，保护装置可靠动作切除故障,不拒动。保护范围外发生故障和正常运行时，保护可靠闭锁,不误动。常用的名词解释：主保护：满足系统稳定和设备安全的要求，能以最快的速度有选择性的切除电力设备及输电线路故障的保护。对于220kV以上线路,要求主保护全线速动，则其主保护为高频方向，高频距离,光纤差动等，距离保护不是主保护.后备保护：当主保护或断路器拒动时，用来切除故障的保护,后备保护可分为远后备保护和近后备保护。近后备保护：当主保护或断路器拒动时，由本
6、线路其它保护或本电力设备其它保护切除故障，当开关失灵时，由开关失灵保护切除故障。远后备保护：当主保护或断路器拒动时，由相邻线路保护切除故障.辅助保护：为补充主保护和后备保护的性能，或当主保护，后备保护退运行时而增设的保护。如：一个半开关接线的短线保护，运方跳闸保护，过电压保护,异常运行保护：反应被保护线路和设备异常运行状态的保护。如：过负荷、过励磁 、振荡鲜列、低周减负荷等。振荡鲜列装置：当系统正常运行时，两个系统发生振荡，将两系统分开的装置。第二部分 500kV变电站继电保护的配置 一、500kV变电站的特点1）容量大。一般装750MVA主变1-2台，容量为220kV变电站5-8倍。2）出线
7、回路数多一般：500kV出线4-10回 220kV出线6-14回3）低压侧装大容量的无功补偿装置（2120MAR）4）在电力系统中一般都是电力输送的枢纽变电站。其地位重要，变电站的事故或故障将直接影响主网的安全稳定运行。5）500kV系统容量大，（单机容量30万千瓦、70万千瓦机组）短路电流大，一次系统时常数增大（50-200ms）。保护必须工作在暂态过程中，需用暂态CT。6）500kV变电站。电压高，电磁场强，电磁干扰严重，包括对一些仪器仪表工作的干扰。二、500kV变电站主设备继电保护的要求1）500kV主变、500kV线路、220kV线路、500kV母线、220kV母线均采用双重化配置。
8、继电保护双重化配置的基本要求：1、 两套保护装置的交流电压应分别取自电压互感器的不同二次绕组； 2、两套保护装置的交流电流应分别取自电流互感器的不同二次绕组绕组。其保护范围应交叉重叠，避免死区3、 两套保护装置的直流电源应取自不同蓄电池组供电的直流母线段。4、 两套保护装置的跳闸回路应分别作用于断路器的两个跳闸线圈。5、 两套保护装置与其他保护、设备配合的回路应遵循相互独立的原则。6、 两套保护装置之间不应有电气联系。7、 线路纵联保护的通道（含光纤、微波、载波等通道及加工设备和供电电源等）、远方跳闸及就地判别装置应遵循相互独立的原则按双重化配置。2）近后备原则3) 复用通道（包用复用截波通道
9、，微波通道，光纤通道）。三、500kV线路保护的配置1、500kV线路的特点a）长距离200-300km ，重负荷可达150万千瓦。 使短路电流接近负荷电流，甚至可能小于负荷电流例：平武工程初期：、500kV姚双线在双河侧做人工短路试验。 姚侧故障相电流仅1200多A。送100万瓦千负荷电流=1300Ab）线路经过山区，土地的电导率小 ，塔脚的接地电阻大。c）500kV线路有许多同杆并架双回线，因其输送容易大，发生区内异名相跨线故障时，不允许将两回线同时切除。否则将影响系统的安全运行。（系统稳定导则 n-1原则 ，线路末端跨线故障时，首端距离保护，会看成相间故障。d）500kV一般采用1个半开
10、关接线，线路停电时，开关要合环 ，需加短线保护。e）并联电抗器保护、开关失灵保护需跳对侧开关,应加远方跳闸保护。f）线路输送功率大，稳定储备系数小，要保证系统稳定，要求保护动作速度快，整个故障切除时间小于100ms。保护动作时间一般要50ms。（全线任一点故障）g）线路分布电容大500kV线路、相间距离为13m、相对地距离12m。短路过程中，分布电容电流产生高频自由分量稳态电容电流使线路两侧电流幅值和相位产生差异。线路空投时，未端电压高。要加并联电抗器。h）为限制潜供电流，中性点要加小电抗器2、配置原则：1）500kV线路保护配置原则：设置两套完整、独立的全线速动保护,两套保护的交流电流、电压
11、、直流电源彼此独立，每一套主保护对全线路内部发生的各种故障（单相接地、相间短路，两相接地、三相短路、非全相再故障及转移故障）每套保护具有独立的选相相功能，实现分相和三相跳闸。断路器有2组挑圈时，每套保护分别起动一组跳闸线圈每套主保护分别使用独立的高频信号传输设备，若一套采用专用收发信机，另一套可与通信复用通道。2）500kV线路后备保护的配置原则线路保护采用近后备方式每条线路均应配反映系统D1、D1-1、D2、D3 各种类型故障的后备保护，当双重化的主保护均有完善后备保护时可不另配。对相间短路，配三段式距离、对接地故障，配三段接地距离和反时限零序保护，过度电阻300欧配过电压和远方跳闸保护。3
12、.500kV线路保护的配置1.主保护：满足系统稳定要求和设备安全，能以最快速度有选择性切除被保护线路的各种故障的保护。1.1纵联保护：由继电保护和通讯两部分组成1.1.1纵联方向保护：由线路两侧方向元件分别对故障方向作出判断，并将判断结果通过通道传送给对侧，两侧保护根据方向元件和通道信号进行综合判断，决定区内、区外故障。根据通道信号在综合判断中的作用，纵联方向保护可分为允许式和闭锁式。1.1.1.1纵联闭锁式方向保护 500KV线路用得较少（仅行波）1.1.1.2纵联允许式方向保护：纵联方向保护中的方向元件：a)另序方向元件 b)负序方向元件 c)相电压补偿式方向元件d)工频变化量方向元件e)
13、行波方向元件g)阻抗方向元件，1.1.2纵联距离保护1.1.2.1纵联闭锁式距离保护1.1.2.2纵联允许式距离保护1.1.2.2.1纵联超范围允许式距离保护1.1.2.2.2纵联欠范围允许式距离保护当方向元件由距离元件构成时，其构成方式有两种，由距离I段发讯的 为欠范围允许式 ，POTTII III 段发讯的叫超范围允许式， PUTTPOTT K1-3通PUTT K2-3通T1 1-8ms 抗干扰延时 记忆50ms保证对侧可 跳闸。纵联保护的通道：1.专用通道：1.1专用载波通道：保护装置自配高频收发机，直接利用电力线载波通道的一相或经分频器与其他保护和稳定装置复用（一般用220KV系统，常
14、用单频制）1.2专用光纤通道：保护装置与光、接点转换装置如POX-40E，JSJ-900配合，直接利用OPGW的光纤芯传送保护信息（小于60KM的线路）500KV线路保护、远跳公用光、接点转换装置。2.复用通道：2.1复用载波通道：一般载波机提供保护装置2个快速命令（A、B）2个慢速命令（C、D）主保护利用A或B命令，远跳利用C命令，稳定装置利用D命令2.2复用光纤通道：保护装置与光、接点转换装置如POX-40E，JSJ-900配合，利用64K/S经PCM复用SDH或PDH，或利用2M/S复用SDH或PDH，保护、远跳公用光、接点转换装置POX-40E，JSJ-9001.2相差高频保护：一般5
15、00KV线路不用。1.3导引线差动保护：短线路用。1. 4光纤电流差动保护：比较被保护线路两侧电流的幅值和相位，而两侧电流的幅值、相位、需用光纤通道传输。1.4.1 分相电流差动保护的特点：1） 分相电流差动保护原理简单、可靠2） 不受系统振荡的影响。3） 不受系统非全相的影响。4） 选相能力强。1.4.2 分相电流差动保护一般采用如下原理：1）用两侧电流矢量和的模作动作量，用两侧电流矢量差的模作制动量K制动系数 IO最小启动电流外部故障 Im In 相差1800 Im+In=0 Im-In=2Im或2In内部故障 Im In 相差00 Im+In较大 Im-In较小且乘1的K值。2）用两侧电
16、流矢量和的模作动作量，用两侧电流幅值和作制动量工作原理：Im+InKIm+InIo 目前差动保护厂家较多 ,各自有特点a）RCS-931A 光纤电流差动保护： 南端产品：变化量相差动：IM+In0.75IRIR为IM+IN标量和IM+INIHIH，为4倍实测电容电流和的最大值b）CSL-103光纤电流差动保护： 四方产品：变化量相差动：IM+In0.6IRIM+In0.8IR-IHIM+InIH 稳态量差动I、 II段IDIID0.6IR -03IHID0.8IR-IH - ID3IHIDILID0.6IR -03ILID0.8IR-IL - ID3IL另序差动ID0 I0ZID0 0.75I
17、R0c）PRS-753光纤电流差动保护： 深南端产品：相关差动IM(j)p03InIn(j)p03InIn(j) In(j)tEdz (pt10ms)其它原理同上1.4.3 电流采样同步：同步电路的作用：1）控制两侧三相电流同步采样2）保证两侧采样同步，补偿信号通信传输延时目前保护采用电流采样同步方法主要有采样数据修正法采样时刻调整法时钟校正法参考向量同步法GPS同步法电流采样同步的方法：1.采样数据修正法：M侧在第一个采样点向N侧传送信息，含采样点的序号。采样的时刻，N侧在收到M（1）的信息时，计算收到M（1）时刻与N侧上一个采样点的时间差t（N2）N侧在紧随的下一采样点（N3）向M侧发送信
18、息，含t1的值，M（1）N3的时刻及电流数据量。M侧在收到N3点的信息时计算收到N3与本侧上一采样点M（6）的时间差t2，并可由此计算通道延时。M侧用收到N3的时间Td延时。可知N侧N3的采样时间对应本侧的采样时间，进而确定两侧电流采样数据。在M侧同一时标下时间差t，即和M（4）的时间差。M侧在进行差动计算时，将N3的电流修正t时间所对应的角度即可。优缺点：线路两侧装置各自独立，地位相等，无主从之分。当通道收、发路由相同时，Td测好以后，一般不会变化。偶尔的通道干扰或通信中断时，不会影响采样同步。通道恢复后，根据收到的电流数据迅速进行差动计算。每次要计算Td延时，每帧数据要修正处理，只能用于传
19、送相量的差动，瞬时值差动不能用。2、 样时刻调整法假设：两采样周期相等，通道收发延时相同。未调整前，两侧采样间隔相等，则t=Tm-Tn/2从端（同步端）先发出一帧同步请求命令问主端（参考端）。主端收到从端同步命令时，计算从收到时刻到下一个采样点的时间Tm，并在紧随的采样点向从端发送信息，将Tm的值通知从端。从端收到信息后，将计算收到主端信息与下一采样点时间求差，即可算出两采样时间差，经过数次调整t=0，本侧按主侧时钟采样。优缺点：优：采样同步后，差动保护算法处理简单，即可传送矢量方式也可传送瞬时值方式缺点：通道中断后，同步较为复杂3、 钟校正法：同步端在tss时间向参考端发一帧报文，含tss时
20、刻，参考端在tmr时刻收到同步端报文，并在tms时刻向同步端返一帧报文，并告知tmr时刻。tms时刻及tms-tms时间差，同步端在tsr时刻收到报文，并可计算Td=Tsr-Tss-(tms-tmr)/2若两侧时钟无偏差，Td1=tsr-tms与上式计算相等。若两侧时钟有偏差，则不等。同步端根据Td-Td1来校正自己的时钟，消除偏差。时钟同步后，传输电流数据时带上时标，便可进行计算。4、 GPS同步法： 用GPS对两侧装置对时，和时钟调法相同5、 参考矢量同步法利用线路模型计算出代表同一个量的两个矢量，利用两个矢量的相位差实现同步。2. 对序号传诵数据时带上编号光纤电流差动保护的通道专用光纤通
21、道使用专用光纤芯作为保护信息传送通道，一般留两芯备用。其专用光纤芯中的信息根据保护装置不同，可以是64k/s，也可以是2M/s。时钟应设为主-主方式。即保护发送数据，采用装置时钟（也称内时钟方式）接收时从打包的数据流中提取时钟。复用光纤通道：时钟设置为从-从方式（外时钟方式）要用提取时钟作为写入时钟。采集到同一时刻的采样值后，在进行数据传送时，要传送该帧数据的编号（4）。主机在收到其编号后再将它送回，从机在采集第8组数据时，收到主机信号（第3组数据）其中包含本侧送去的编号4。从机便知道主机的第3组信号和本侧第6组信号（4+8）/2=6为同一时刻采样值。数据通讯的帧格式：一帧信号的格式，各装置不
22、尽相同，但其包含的基本要素相同，每帧包含有：控制字、采样标号：iA、 iB 、iC、开关量 、效验码CRC控制字采样标号iAiBiC开关量CRC1字节1字节4字节4字节4字节1字节2字节控制字： 含帧的性质、保护启动元件的逻辑状态、数据窗的选择、三跳位置。采样标号： 二进字的八位数,每采样一次加一。三相电流相量：每相4字节前2个 后三个 。CRC： 效验码。光纤差动保护的时钟设置：1）专用光纤通道发送数据采用内部时钟，两侧装置发送时钟工作在主一主方式,接收时钟采用从接收数据流中提取时钟。复用方式：若经PCM复用SDH（PDH）时，两侧保护装置发送时钟工作在从一从方式下，数据发送和接收均为同一时
23、钟源，但为2M/S复用SDH（ PDH）时，两侧保护装置设为主时钟，若主通道为PDH时，其PDH设备，一侧设为主时钟，另一侧设为从时钟。2 500KV线路的后备保护2.1配三段相间距离2.2配三段接地距离2.3配三段另序方向或另序反时限3 500KV线路的辅助保护3.1三相过电压保护，第一时间跳本侧，第二时间跳对侧3.2短线保护 （合环运行时用）3.3远方跳闸保护 （加就地判拒）4 500KV线路重合闸4.1 线路重合闸配置：按开关配置 每个开关仅配置一套重合闸装置4.2重合闸启动方式：保护启动、开关位置不对应启动。4.3重合闸沟三跳：只能沟开关本身三跳，不能沟线路保护三跳。4.4重合闸优先合
24、闸：回路优先、时间优先。4.5重合闸长、短延时：220KV有纵联保护，用短延时，无纵联保护5 500KV开关失灵保护：5.1 开关失灵保护配置：按开关配置，每个开关仅配置一套失灵保护，但应跳开关的两个跳圈。5.2 500KV变压器保护、500KV电抗器保护启动失灵保护时，应加负序电流、零序电流、低功率因数等作为相电流辅助判据。5.3 相邻开关的含义：电气上的相邻，500kV失灵保护的动作对象220kV断路器失误保护回路：5.4 变压器高、中压开关失灵保护在跳相邻开关的同时，应跳变压器各电源侧开关。5.5 断路器死区保护5.6 断路器充电、过流保护5.7 断路器三相不一致保护6、 500KV线路
25、保护的运行维护：6.1 断路器充电、过流保护在线路正常运行时，应停用，即停用出口压板。6.2 500KV线路短线保护在线路正常运行时，应停用，即停用出口压板。线路停电（合环运行时用）保护应加用。6.3 500KV线路保护在线路正常运行时，发TA断线报警时，在小负荷时，可停用电流差动保护出口压板。并强令运行人员立即检查TA二次回路，若发现是某一开关TA二次回路断线，应断开该开关，若发现是和电流回路TA二次断线，停线路或停保护按系统情况定，但在重负荷时，若发现是某一开关TA二次回路断线，应立即断开该开关，若发现是和电流回路TA二次断线，且二次断线处放电严重时，为防止火灾和保护TA，建议停线路。6.
26、4 500KV线路保护在线路正常运行时，发TV断线报警时，若两套保护同时报警，应停线路，仅一套报警时，停距离保护或全套保护。6.5 500KV线路保护在线路正常运行时，发复用载波通道报警时，若两套保护载波机同时报警，则为主通道问题，应停线路。仅一套报警时，应停本套主保护、远跳、安稳装置，。6.6 500KV线路保护在线路正常运行时，发复用光纤通道报警时，若两套保护同时报警，则为主通道问题，应停线路。仅一套报警时，应停本套主保护、远跳、安稳装置，。6.7 500KV线路保护在线路定检送电前，纵联保护应进行通道调试。6.8 500KV线路纵联保护停用时，应在两侧同时停用，以免主保护误动作。6.9
27、500KV线路保护在保护换型、二次回路改接线后，送电时应带负荷检查保护极性。第三部分 500kV电力变压器保护的配置一、500kV变压器保护的特点1.1 变压器工作电压高(500kV)，通过容量大（750MVA/750MVA/180-240MVA）在电网中的地位特别重要。1.2 变压器故障或其保护误动造成变压的停电，将引起重大经济损失。1.3 变压器造价高，组装、拆卸工作量大，抢修时间长。1.4 500kV电力变压器的低压侧，一般装有大容量无功补偿装置（360MaV电抗器，260Mavr）。大容量的电容器在变压器内部故障时，将提供谐波电流，影响保护动作的正确性。1.5 高压大电网的出现，大容量
28、机组增加，电力系统短路电流幅值增大，衰减时间常数大。短路的暂态时间加长，其保护必须在变压器故障的暂态过程中动作，因此，用于主变保护的CT、PT必须适合暂态工作条件。1.6 500kV变压器体积大（运输尺寸744m），重量（充氮165t），为了减少重量，提高材料的利用率，降低造价，其工作铁芯磁通密度高（一般在1.7t以上），铁芯采用冷扎硅钢片，磁化曲线硬，变压器过压力磁时，励磁电流增加大，过励磁对变压器影响大。1.7 为保证可靠性，500kV变压器保护采用双重化配置。二、电力变压器的故障2.1 油箱内部故障：匝间短路，单相接地短路，相间短路（500kV变压器为单相式，不存在相间短路）。内部故障电
29、流将产生电弧，会烧坏线圈的绝缘和铁芯，引起绝缘油气化使变压器爆炸。2.2 油箱外部故障：主要是绝缘套管和引出线的故障（包括引线相间短路，单相接地短路等）。2.3 变压器的异常运行方式：a）油箱内油位降低；b）外部短路引起的过流；c）甩负荷引起的过励磁；d）过负荷；e）温度高、压力异常、冷却器全停等。三、变压器保护的配置3.1 纵联差动保护：（主保护）3.1.1 基本要求：1）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。2）在变压器过励磁时，差动保护不误动。3）在变压器内部故障、CT饱和时，不拒动。4）在变压器内部故障、短路电流中含有谐波
30、分量时，不拒动。5）保护应反应区内各种短路故障，动作速度快，一般不大于30ms。3.1.2 差动保护的构成：基本原理：基尔霍夫定理：正常运行时或外部短路时，变压器三侧电流的向量和为0（归算到同一侧）。正常运行或外部故障时内部故障时3.1.2.1 差动速断保护：保护变压器内部严重故障产生较大的短路电流，其整定值大于励磁涌流，一般取大于6-8即可。3.1.2.2 比率制动功能：（门坎）K值取0.6-0.8之间。比率制动回路的几种接法：a）单侧电源双绕组变压器：一侧制动，制动绕组接负荷侧；b）双侧电源双绕组变压器：两侧制动，各接一侧电流；c）单侧电源三绕组变压器：两侧制动，均接负荷侧；d）多电源三绕
31、组变压器：采用三侧或四侧制动。比率制动的目的：1）防止外部故障时，产生的不平衡电流（主要是一侧CT饱和的情况）。2）正常运行的不平衡电流。a）各侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流 型号不同，饱和特性不一样，压力磁电流不同，不平衡电流较大。b）计算变比与实际变比不同而引起的不平稳电流 CT采用的标准变比（与计算相近的） 或 三者关系不能完全满足等式c）带负荷调整抽头引起的变化产生不平衡电流。励磁涌流：当变压器空载投入和外部故障切除后，电压恢复时，可能出现数值很大的励磁电流（即励磁涌流）。磁涌流产生的物理过程：负边空载，原边在时接入电网：原线圈电阻很小，忽略不计，则式中由初始条件决定，时合闸若
32、 直接进入稳态，不产生励磁涌流。若此时，主磁通开始由，即多一项非周期分量磁通，经过半个周期后，铁芯中磁通达到，此时铁芯严重饱和，励磁电流激剧增大。 激磁电流可达的几十倍，其值可达额定电流的6-8倍。此励磁涌流经变压器的一侧，如不采取措施，差动保护会误动。采取的措施：利用谐波制动分析压力磁涌流可发现其有如下特点：很大的非周期分量，偏于时间轴一侧；含有大量高次谐波，其中二次谐波为主，占基波30-50%。波形之间出现间断，在一个周期中间断角为60-65。3.1.2.3 谐波制动功能：基本原理：利用励磁涌流中的二次谐波分量制动。（二次谐波占基波15-20%时）判为励磁涌流，闭锁保护闭锁方式：1）三相制
33、动：即任何一相二次谐波占基波15-20%时，闭锁三相， 2）按相制动：即哪一相二次谐波占基波15-20%时，闭锁哪一相。3.1.2.4 间断角制动功能原理：利用励磁涌流波形出现间断的特点，检测间断角当某一角度时，闭锁。一般整定60-65。3.1.2.5 速饱和制动功能原理：利用励磁涌流的非周期分量使铁芯饱和制动。3.2 分侧差动保护上述差动保护，采取了许多措施来防止其误动。（但其正确动率仍很低 ）在大型变压器中，低压侧均装设大容量无功电容补偿装置，使得内部故障时短路电流谐波分量加大，可能造成差动拒动。因此，一些变压器开始采用此保护基本原理：流入变压器各侧绕组的电流，流出该绕组另一侧（外部故障和
34、空载时），则流入差动继电器的差流为0，不误动。 分侧差动保护，要求变压器的每侧绕组要装电流互感器，这对500kV电力变压器的高、中压侧可以做到。低压绕组有困难时，可以不装。原因是：低压侧为小电流接地系统单相故障不跳闸，500kV变压器为单相式，内部不可能有相间短路。500kV变压器高、低、中低之间阻抗大，低压侧短路对系统影响小。一般在低压组装电流速断。3.3 零序差动保护，当自耦变压器的差动保护，对接地故障的灵敏度不够时，应装设零序差动保护。用于零序差动保护的各侧CT，必须选用相的变比。4、变压器后备保护4、1 相间后备保护：相间阻抗保护为了运行方便，目前我国500kV变压器均是单相式，变压器
35、内部相间故障不可能存在。配置相间后备保护的目的是防止引线相间短路和相邻母线相间短路的后备。目前500kV变压器仅在高、中压侧各配一套带偏移特性的阻抗保护，低压侧配电流电压保护。方向：1）220kV阻抗，正方向指向变压器，反向10%偏移到220kV母线。T1时间跳变压器高压侧，T2时间跳变压器三侧 2）220KV阻抗，正方向指向线路，TI时间跳220KV母联，T2时间跳变压器三侧 5、接地后备保护5.1 接地阻抗保护，一般装于高、中压侧，方向与相间阻抗相同。5.2 另序电流方向保护5.2.1 普通三绕组变压器500kV接地保护另序过流保护分为二段：段与500kV出线另序段配合，若500kV为双母
36、线或单相分段接线，则从大于线路另序段时限，跳母联或分段开关, 时限跳500kV侧开关，跳主变各侧。若为1开关接线，线路另序段时限跳500kV侧开关时限跳主变各侧段按躲进线路出口相间短路的不平衡电流整定以大于时限跳主变三侧220kV侧另序过流保护：500kV变压器的220中性点是采取分级绝缘的，允许直接地运行和经间隙接地运行，一般装二套另序过流（装一套用定位切换），其段数和动作时间与500kV另序过流相同。5.2.2 自耦变压器的接地保护：有两个特点：1）自耦变压器高、中压侧有电的联系，有其公接地中性点，当高压侧或中压侧单相接地时，另序电流可以在高、中压之间流动，流经中性点的另序电流大小，随短路
37、点的位置和系统动量另序阻抗有关。2）自耦变压器另序电流保护需加方向元件。中性点另序电流的分析：当中压侧开路时，当中压接入大限系统时很小。所以自耦变压器另序保护的接线为其它与普通三绕组变压器相同。6、过励磁保护：变压器绕组的感应电压 频率，铁芯面积，线圈匝数，磁通密度一般大型变压器铁芯正常工作磁密比较高（1.7-1.8），T接近饱和状态（1.8-1.9），磁化曲线硬，过励磁时，铁芯饱和，励磁阻抗下降，激磁电流增加，当达到1.3-1.4时，一般厂家对变压器过励磁都进行时间限制，以下是法国、日本变压器过压力磁特性： 法国 日 本运载条件满载运载条件满载过电压倍数1.051.11.21.31.4过压倍
38、数1.051.21.3允许时间长期20min1minps1s允许时间长期10min3min一般装在500kV侧、220kV调压影响定值，分两段，一段报警，一段延时跳闸，微机变压器过励磁保护过励磁一般采用反时限特性。7、自耦变压器过负荷保护自耦变压器高、中、低压绕组的容量比100/100/3050，高、中变比为2，其公绕组长期允许的电流与高压绕组相同。1）中、低同时向高压侧送负荷，升压变压器，高压、低压侧均装过负荷保护。2）高同时向中压、代压侧供负荷，降压变压器，高、低压侧装过负荷。3）低压向高压、中压侧供负荷，高、低装过负荷。4）高、低同时向中压侧供负荷，或中压侧向高压侧、低压侧输送功率，其公
39、绕组容易过负荷。过负荷保护可采用单相式，用于发信号。正常运行时，起始负荷的等效起始电流，起始。变压器允许过负荷时间（小时）(冷却器全投)起始负荷倍数过负荷倍数=(负荷电流/定额电流)1.11.21.30.7541.2-0.54.51.50.58、低压绕组过电流保护 T1时间跳低压开关，T2时间变压器三侧9 公共绕组零序过电流保护10 变压器非电量保护瓦斯保护：（主保护）当变压器内部发生绕组的匝间短路、层间短路、绕组断线、调压开关接触不良、铁芯故障、绝缘老化、油位降低、套管内部故障及油箱内部各种接地和相间故障。其中铁芯故障、绝缘老化、油位降低等故障差动保护无法保护。 工作原理：当油浸式变压器内部
40、发生故障时，故障点的电弧会使绝缘材料分解并产生大量气体，产气的多少、产气的速度与故障的性质和严重程度有关，瓦斯保护就是利用反映气体变化状态的瓦斯继电器来保护的。 结构：当前瓦斯继电器一般采用复合式结构，既轻瓦斯采用开口杯、重瓦斯采用挡板， 整定：动作值按油流速度整定 重瓦斯 有强迫油循环 1-.1.5m/s 无强迫油循环 0.6-.1m/s 轻瓦斯 按气体在瓦斯继电器内部占有空间整定 范围 250-300cm 安装注意事项：安装时应使油箱本体向油枕方向倾斜1-1.5%，即油枕方向高，油管向油枕方向倾斜2-4%，以保证变压器内部发生故障时，气体顺利进入瓦斯继电器。 压力释放保护：当变压器内部发生
41、严重故障时，故障点的电弧会使绝缘材料分解并产生大量气体，使本体内部压力增大，利用压力释放阀将油排泻，防止变压器爆炸。 温度保护：当变压器内部油或绕组的温升超过厂家规定值时，发出告警信号或将变压器停运。国标规定：变压器额定使用条件：最高气温 40最高日平均温度 30最高年平均气温 20最低气温 30自然温循环、风冷 强油风冷绕组对空气的温升65平均值 65平均值绕组对油的温升21平均值 30平均值油对空气的温升44平均值 35平均值油对空气的温升55（最大值） 40（最大值）为使绕组对空气的平均温升不超过极限值，在环温40时自然油循环、风冷，顶层油温升不得超过95强油循环、风冷，顶层油温升不得超
42、过80绕组最热点温升，比平均温升高13，即651378 三个温度：温度Qo绕组温度Qw环温Qa两个温升：最大温升、平均温升最大温升：油或绕组最热处的温升平均温升：整个绕组或全部油的平均温升10.4 冷却器全停保护：（指风扇、油泵均停）不同变压器有不同的规定，并与负荷相关负荷100%额定值20分钟负荷75%额定值45分钟负荷50%额定值60分钟空载运行4小时此时应严密监视上层油温，其温升不得大于551）冷却器全停30分75跳闸2）冷却器全停60分跳闸非电量保护除瓦斯必须投入跳闸外，温度、压力、冷却器全停等保护各网省局有不同要求。变压器保护运行注意的一些问题：1） 当差动保护发出CT断线告警信号时
43、，应立即停用该保护，并查找原因。2） 当保护发出PT断线告警信号时，应立即停用阻抗保护、过励磁保护，并查找原因。3） 新投入变压器或大修后投入变压器，应检查瓦斯管道上的阀门在打开状态，呼吸器工作正常，其全套保护应加用，待运行正常后再按有关规定将重瓦斯保护改投信号4） 变压器重瓦斯保护不能启动开关失灵保护。5） 变压器瓦斯保护接线盒应有防雨措施。6） 对运行变压器进行补油、滤油等工作时，应停用瓦斯保护。7） 在瓦斯保护二次回路上工作时，应停瓦斯保护。8） 变压器双母线接线侧开关失灵时，应启动开关失灵保护并解除复压闭锁。（变压器低压侧故障，中压侧复合电压元件灵敏度不够。）BP-2B开关失灵是利用变压器启动中压侧开关失灵的另一对接点开人BP-2B装置，当此接点开人时，复压闭锁解除RCS-915是利用变压器启动中压侧开关失灵保护支路KG字来解除复压闭锁。第四部分 500kV母线保护的配置1、500kV母线保护的特点：a）母线发生短路的机率比线路少，但母线故障不能迅速可靠切除，对系统的影响大。b）5