变压器主保护与后备保护知识诠解.docx

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1、变压器的主保护和后备保护一、主保护1、主保护是满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度有选择地切除被保护设备和线路故障的保护。2、变压器的主保护是差动保护和瓦斯保护。1）差动保护变压器的差动保护是按循环电流原理设计的，它能正确区分变压器内、外故障，并能瞬时切除保护区内的故障。差动保护是套管引出线相间短路、变压器内部的保护，以及中性点直接接地系统侧的单相接地短路保护，还可以反应变压器内部绕组的匝间短路。这种保护方式对绕组引起的接触不良、变压器内部铁芯过热不能反应，当绕组匝间短路的匝数较少时也可能反应不出。2）瓦斯保护当变压器内部发生故障时，由于短路电流和短路点电弧的作用，变压器内部会产生大量气体

2、，同时变压器油流速度加快，利用气体和油流来实现的保护称为瓦斯保护。这种保护方式可以反应铁芯等部件漏油或过热、绕组匝间短路、单相接地短路以及绕组相间短路等故障。它虽然可以反应变压器油箱内部的各种故障，但是不能反应套管引出线的故障，所以瓦斯保护与差动保护共同组成变压器的主保护。瓦斯保护又分为轻瓦斯保护和重瓦斯保护。（1）轻瓦斯保护当变压器内部发生轻微故障或异常时，故障点局部过热，引起部分油膨胀，油内气体形成气泡进入气体继电器，轻瓦斯保护动作，发出轻瓦斯信号。（2）重瓦斯保护当变压器油箱内发生严重故障时，故障电流较大，电弧使变压器油大量分解，产生大量气体和油流，冲击档板使重瓦斯继保护动作，发出重瓦斯

3、信号并出口跳闸，切除变压器。重瓦斯保护是油箱内部故障的主保护，能反映变压器内部的各种故障。当变压器发生少数匝间短路，虽然故障电流很大，但在差动保护中产生的差流可能并不大，差动保护可能拒动。因此对于变压器内部故障，需要依靠重瓦斯保护切除故障。二、后备保护1、后备保护是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的和近后备保护两种。1）远后备保护远后备保护是当主保护或断路器拒动时，由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。2）近后备保护近后备保护是当主保护拒动时，由本电力设备或线路的另一套保护来实现；当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现的后备保护。2、变压器的后备保护一般

4、有零序电流保护、外部相间短路的后备保护、接地后备保护和过负荷保护。1）零序电流保护在中性点直接接地电网中运行的变压器都装设零序电流保护，当变压器高压侧或高压侧线路发生接地时，产生零序电流，零序电流保护动作。这里认为变压器低压侧绕组为三角形接线。它可作为变压器高压绕组引出线，母线接地短路的保护，同时还可做相邻线路及变压器本身主保护的后备保护。2）外部相间短路的后备保护为反应变压器外部短路引起的变压器过电流，并作为变压器主保护、相邻母线或线路的后备保护，变压器需装设过电流保护。根据变压器容量和系统短路电流水平不同，可采用过电流保护、低电压启动的过电流保护、复合电压启动的过电流保护及负序电流保护等。

5、3）接地后备保护对电压等级在IlOkV及以上的中性点直接接地系统变压器，应装设接地后备保护，作为变压器直接接地侧接地故障的近后备和外部相邻元件包括母线、线路接地故障的远后备保护。4）过负荷保护主要应用于变压器过载导致过电流的情况中。主变保护配置及整定原则一、主变保护配置1.22OkV变压器保护按双重化原则配置主、后一体化保护装置，双重化率100%。2 .非电量保护均按单套配置。3 .22OkV变压器高压侧配置复压过流保护、中压侧配置限时速断和复压过流保护，部分配置了阻抗保护。4 .按照典型设计主变保护动作直接启动失灵，配置失灵保护联跳主变三侧的回路。5 .非电量保护中本体重瓦斯、有载重瓦斯启动

6、跳闸，其他非电量保护发信号。全部220kV变电站强油循环风冷变压器”主变冷却器全停故障应投入跳闸保护功能，冷却器全停后运行时间超过20分钟，油温达到75C或运行时间超过1小时，主变应跳闸。IlokV及35kV常规站主变配置一套差动保护、一套非电量保护，各侧均独立配置一套后备保护。近期新投运或扩建改造的智能站，均双重化配置同厂家同型号的两套主后一体保护装置，每套保护装置均配置完备的差动保护及后备保护。二.主变保护的整定原则1.一般原则主保护:按照躲过外部故障的最大不平衡电流整定，并保证内部故障灵敏度。双重化配置的变压器差动保护投入不同的涌流闭锁方式。变压器配置双套保护的，CT断线闭锁差动保护功能

7、投入；配置单套保护的，CT断线闭锁差动保护功能不投或“12倍额定电流的差流开放差动保护。变压器电气量保护与非电量保护的出口分开。电气量保护启动失灵，并具备解除失灵保护的复压闭锁功能，非电量保护不启动失灵保护。规定：IIOkV侧限时速保护应保证本侧母线故障有灵敏度，跳本侧开关的动作时间不超过1.2S035kV或IokV侧限时速保护应保证本侧母线故障有灵敏度，跳本侧开关的动作时间不超过0.6S,特殊情况下（母线必须并列运行的）跳本侧开关的动作时间不超过0.9秒。由于对下级保护配合造成不利影响，不考虑220kV变电站35kV侧并列运行的方式。2.220kV变压器后备保护整定原则（1）相间后备保护高压

8、侧一般配置一段复压闭锁过流保护，不经方向闭锁：按躲变压器额定电流整定，时间大于中后备及中低压侧出线的最长时限，仅作为变压器安全的最后一级保护，而不参与对上一级保护的配合，动作跳各侧开关。通知要求：为防止中、低压侧故障向高压侧蔓延，保障变压器本体安全，220千伏变电站主变高压侧增设一段不大于1.8s的保护（简称1.8s段保护）。电流保护能够满足选择性与灵敏性要求的，应采用电流保护，否则采用阻抗保护。动作于跳各侧断路器。中压侧一般配置两段保护：限时速断电流保护，不经复压和方向闭锁，保证本侧母线故障有足够灵敏度（大于15）,与本侧出线距离II段配合；复压闭锁过流保护，不经方向闭锁,按躲本侧变压器额定

9、电流，与本侧出线距离HI段配合，同时考虑做本侧出线的远后备。对于配置中压侧阻抗保护的，则取消限时速断电流保护，与本侧出线距离II段配合。低压侧一般配置两段保护：限时速断保护，不经复压和方向闭锁，保证本侧母线故障有足够灵敏度，与本侧出线限时速断段配合；受压闭锁过流保护，不经方向闭锁，按躲本侧变压器额定电流，与本侧出线最末一段（过流段）配合，同时考虑做本侧出线的远后备。（2）接地后备保护220kV变压器零序电流保护与本侧出线零序保护配合。2016年要求22OkV线路零序保护仅保留5秒段，则变压器220kV侧零序仅与线路5秒段配合，方向指向系统，跳本侧开关。省调2017355号通知要求：变压器22O

10、kV侧零序53秒段，方向指向系统，跳本侧开关；5.6秒段，不带方向，跳主变三侧开关，配合级差压缩至0.3秒。220kV变压器IlOkV侧零序：与本侧IlOkV线路零序H、111.IV段配合,固定取值:1120A/0.8秒跳分段、1.1秒跳本侧、1.4秒跳三侧,方向指向系统;560A/1.3秒跳分段、1.6秒跳本侧、1.9秒跳三侧,方向指向系统；280ABO秒，不带方向，跳三侧。22OkV侧间隙保护零序电压取180V（二次值），间隙电流值取100A（一次值），二者构成或门0.5S跳各侧,由于220kV变压器IlOkV侧中性点均直接接地运行，220kV变压器IlOkV侧间隙保护均停用。（3）中压侧

11、阻抗保护指向母线方向的阻抗保护与出线距离11段配合，配合系数取0.8；指向变压器方向的阻抗保护躲过变压器其它侧故障，配合系数取0.5。3.110kV.35kV变压器后备保护整定原则高压侧一般配置一段复压闭锁过流保护，不经方向闭锁：按躲变压器额定电流整定，时间大于中后备及中低压侧出线的最长时限，仅作为变压器安全的最后一级保护，同时至少小于上一级线路保护的距离In段时间一个时间极差，动作跳变压器各侧开关。IlOkV侧间隙保护零序电压二次值取180V（外接）/120V（自产），间隙电流一次值取100A,二者构成或门”0.5S跳各侧。中（低）压侧一般配置两段：限时速断电流保护，不经复压和方向闭锁，保证

12、本侧母线故障有足够灵敏度（大于1.5）,与本侧出线瞬时速度或限时速断配合；复压闭锁过流保护，不经方向闭锁，按躲本侧变压器额定电流，与本侧出线最末一段配合，同时考虑做本侧出线的远后备。对于中低压侧有地区小电源的IlOkV变压器，其IlokV侧中性点应接地运行，IlokV侧零序保护定值按保IlokV线路末端（以小电源侧方向为始端）故障有足够灵敏度整定，1时限跳并网联络线，2时限跳主变各侧开关。为了保证零序网络稳定,对于中低压侧有光伏站并网的IlokV变压器中性点一般没有安排直接接地运行，其高压侧经间隙接地，间隙保护0.2秒跳并网联络线，0.5秒跳各侧开关。对于没有安装间隙的，则整定零序过压保护，0

13、2秒跳并网联络线，0.5秒跳各侧开关。有地区小电源并网的变电站，变压器的中低压侧有备用电源自投装置的，为保证备投可靠动作，接带小电源的变压器的差动、非电量、跳高压侧后备保护动作后应联切地区小电源并网线。当运行方式发生变化时，需注意及时调整。主变后备保护配置与案例主变后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电流，并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。后备保护是主保护或断路器拒动时，用以切除故障的保护。主变零序保护是中性点直接接地系统主变后备保护，对于中性点非直接接地系统，无此保护。变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压启

14、动的过电流保护、兔合电压启动的过电流保护以及负序过电流保护等，也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。Ol常见主变后备保护动作原因分析1 .复压闭锁方向过流方向指向母线：动作后一般是母线或者线路短路后保护装置拒动；方向指向主变：动作后一般是下级母线或者线路短路保护拒动，主变主保护拒动的几率很小。2 .登压闭锁过流：一般作为终端站主变的后备保护。330kV及以上电压等级变压器中高压侧的复压闭锁过流作为大后备，不带方向且延时较长，因为有距离保护（阻抗保护）作为灵敏后备（如：33OkV甘肃永登变全停事故）。主变中压侧若方向指向系统，作为后备保护，此时就是中压侧母线保护的后备：I段动作后一般是母线故障，一

15、时限动作后跳母联，二时限动作后跳本侧；Il段和线路保护配合，动作后一般是线路保护拒动；Ill段作为Il段后备，动作后跳开三侧开关。3 .主变后备保护动作跳闸，主保护未动作一般应视为外部故障即母线故障或线路故障越级使主变后备保护动作跳闸。4 .中性点间隙保护：动作后系统接地故障。5 .零序过流：零序电流保护I段作为变压器及母线的接地故障后备保护，Il段作为引出线接地故障的后备保护，其动作电流和延时应与相邻元件接地后备段相配合。02故障范围检查1 .变压器后备保护动作跳闸后线路越级跳闸的可能性要比母线故障大的多，因此跳闸后应重点检查线路开关保护有无动作，220KV以上线路还要重点检查保护装置是否故

16、障。2 .经检查，线路没有保护动作信号时有两种可能：一是故障时保护没动作，二是母线故障。3 .分路上有保护动作信号时应将动作线路开关断开，并检查母线及变压器跳闸开关无问题，重点检查线路开关拒跳原因。03故障隔离与处理1 .根据保护动作情况、信号、仪表指示等，判断故障范围和停电故障范围，打印故障录波报告，若站用变失去可先倒站用变，投入事故照明。2 .断开失压母线上的各分路开关，发现未有断开的，手动打跳，检查母线及变压器开关无异常后对失压,母线充电（高压侧开关跳闸后用母联开关对失压母线充电时投入充电保护,中低压侧开关跳闸后用主变开关对母线充电时一般应将后备保护时限改小）。3 .双母线接线的变电站，如是母线故障时，可用冷倒母