第七章电力变压器的继电保护
第一节变压器故障、不正常状态与保护方式
根据我国的实际情况，变压器和发电机与高压输电线路元件相比，故障概率比较低，但其故障后对电力系统的影响却很大。但是保护装置本身的不合理，将给变压器本身造成极大的危害。因此，对电力变压器应该配置完善可靠的继电保护装置。
一、变压器的故障
变压器的故障主要包括以下几类。
(1)相间短路。这是变压器最严重的故障类型。它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线(从套管出口到电流互感器之间的电气一次引出线)的相间短路。由于相间短路会严重地烧损变压器本体设备，严重时会使得变压器整体报废，因此，当变压器发生这种类型的故障时，要求瞬时切除故障。
(2)接地(或对铁芯)短路。显然这种短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧。对这种故障的处理方式和相间短路故障是相同的，但同时要考虑接地短路发生在中性点附近时保护的灵敏度。
(3)匝间或层间短路。对于大型变压器，为改善其冲击过电压性能，广泛采用新型结构和工艺，匝间短路故障发生的几率有增加的趋势。当短路匝数少，保护对其反应灵敏度又不足时，在短路环内的大电流往往会引起铁芯的严重烧损。如何选择和配置灵敏的匝间短路保护，对大型变压器就显得比较重要。
(4)铁芯局部发热和烧损。由于变压器内部磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降等因素，会使铁芯局部发热和烧损，继而引发更严重的相间短路。因此，应及时检测这一类故障。
(5)油面下降。由于变压器漏油等原因造成变压器内油面下降，会引起变压器内部绕组过热和绝缘水平下降，给变压器的安全运行造成危害。因此当变压器油面下降时，应及时检测并予以处理。
二、变压器不正常运行状态
变压器不正常运行状态，是指变压器本体没有发生故障，但外部环境变化后引起了变压器的非正常工作状态。这种非正常运行状态如果不及时处理或告警，预示着将会引发变压器的内部故障。因此，从这种观点看，这一类保护也可称之为故障预测保护。
(1)过负荷。变压器有一定的过负荷能力，但若长期处于过负荷下运行，会使变压器绕组的绝缘水平下降，加速其老化，缩短其寿命。运行人员应及时了解过负荷运行状态，以便能作相应处理。
(2)过电流。过电流一般是由于外部短路后，大电流流经变压器而引起的。由于变压器在这种电流下会烧损，一般要求和区外保护配合后，经延时切除变压器。
(3)零序过流。由于变压器的绕组一般都是分级绝缘的，绝缘水平在整个绕组上不一致，当区外发生接地短路时，会使中性点电压升高，影响变压器安全运行。
(4)其他故障。如通风设备故障、冷却器故障等。这些故障也都必须作相应的处理。
三、变压器保护配置
根据《电力系统继电保护及自动装置技术规程》规定，对电力变压器的下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置：
1．0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器，当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。
2．对变压器引出线套管及内部的短路故障应装设相应的保护装置并应符合下列规定：
（1）10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护6.3MVA及以下单独运行的重要变压器亦可装设纵联差动保护；
（2）10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护2MVA及以上的变压器当电流速断灵敏系数不符合要求时宜装设纵联差动保护；
（3）0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两相三继电
器式的过流保护；
4）本条规定的各项保护装置应动作于断开变压器的各侧断路器。
3．对由外部相间短路引起的变压器过电流，应装设相应的保护装置。保护装置动作后应带时限动作于跳闸并应符合下列规定：
（1)过电流保护宜用于降压变压器；
（2)复合电压起动的过电流保护或低电压闭锁的过电流保护宜用于升压变压器系统联络变压器和过电流不符合灵敏性要求的降压变压器；
（3）外部相间短路保护应符合下列规定：
1）双绕组变压器应装于主电源侧，根据主接线情况保护装置可带一段或两段时限，以较短的时限动作于缩小故障影响范围，以较长的时限动作于断开变压器各侧断路器；
2）三绕组变压器宜装于主电源侧及主负荷侧。主电源侧的保护，应带两段时限，以较短的时限断开未装保护侧的断路器；当不符合灵敏性要求时，可在各侧装设保护装置，各侧保护装置应根据选择性的要求装设方向元件。
（3）三绕组变压器的外部相间短路保护可按下列原则进行简化：
1）除主电源侧外，其它各侧保护可仅作本侧相邻电力设备和线路的后备保护；
2）保护装置作为本侧相邻电力设备和线路保护的后备时，灵敏系数可适当降低，但对本侧母线上的各类短路应符合灵敏性要求；
4．中性点直接接地的110kV电力网中，当低压侧有电源的变压器中性点直接接地运行时，对外部单相接地引起的过电流应装设零序电流保护并应符合下列规定：
（1）零序电流保护可由两段组成，每段应各带两个时限并均应以较短的时限动作于缩小故障影响范围，以较长的时限有选择性地动作于断开变压器各侧断路器；
（2）双绕组及三绕组变压器的零序电流保护应接到中性点引出线上的电流互感器上。
（3）110kV中性点直接接地的电力网中，当低压侧有电源的变压器中性点可能接地运行或不接地运行时，对外部单相接地引起的过电流以及对因失去接地中性点引起的电压升高，应装设相应的保护装置并应符合下列规定：
1）全绝缘变压器应按本规范规定装设零序电流保护，并应装设零序过电压保护。当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序过电压保护宜经0.3~ 0.5s时限动作于断开变压器各侧断路器；
2）分级绝缘变压器的零序保护应符合下列要求：
①中性点装设放电间隙时，应按本规范规定装设零序电流保护，并增设反应间隙回路的零序电压和间隙放电电流的零序电流保护，当电力网单相接地且失去接地中性点时，零序流电压保护宜经0.3 ~0.5s 时限动作于断开变压器各侧断路器；
②中性点不装设放电间隙时，可装设两段零序电流保护和一套零序电流电压保护。零序电流保护第一段宜设置一个时限，第二段宜设置两个时限。当每组母线上至少有一台中性点接地变压器时，第一段和第二段的较短时限宜动作于缩小故障影响范围，零序电流电压保护用于在中性点不接地运行时保护变压器，其动作时限应与零序电流保护第二段时限相配合，先切除中性点不接地变压器，后切除中性点接地变压器；当某一组母线上的变压器中性点均不接地时，零序电流保护不应动作于断开母线联络断路器，应先断开中性点不接地的变压器。
5．0.4MVA及以上变压器当数台并列运行或单独运行并作为其他负荷的备用电源时，应根据可能过负荷的情况装设过负荷保护，对三绕组变压器保护装置应能反应各侧过负荷的情况。过负荷保护采用单相式带时限动作于信号，在无经常值班人员的变电所，过负荷保护可动作于跳闸或断开部分负荷；
6．对变压器温度升高和冷却系统故障应按现行电力变压器标准的要求装设可作用于信号或动作于跳闸的装置。
(1)差动保护。能反应变压器内部各种相间、接地以及匝间短路故障，同时还能反应引出线套管的短路故障。它能瞬时切除故障，是变压器最重要的保护。
图 7-1 双绕组单相变压器纵差动保护的原理接线
(2)气体[重(轻)瓦斯]保护。能反应铁芯内部烧损、绕组内部短路及断线、绝缘逐渐劣化、油面下降等故障，不能反应变压器本体以外的故障。它的优点是灵敏度高，几乎能反应变压器本体内部的所有故障。但也有其缺点，动作时间较长。
(3)零序电流保护。能反应变压器内部或外部发生的接地性短路故障。一般是由零序电流、间隙零序电流、零序电压共同构成完善的零序电流保护。
(4)过负荷保护。反应变压器过负荷状态。
(5)后备保护。阻抗保护、复合电压过流保护、低压过流保护、过流保护都能反应变压器的过流状态。但它们的灵敏度不一样，阻抗保护的灵敏度最高，过流保护的灵敏度最低。
(6)开入量保护。温度保护、油位保护、通风故障保护、冷却器故障
保护等等。反应相应的温度、油位、通风等故障。
第二节 变压器纵差保护
一、变压器纵差保护的基本原理和接线方式
如图7-1所示为双绕组变压器单相纵差保护的原理接线图。1I ?、2
I ?分别为变压器一次侧和二次侧的一次电流，参考方向为母线指向变压器；
'
1I ?、'2I ?为相应的电流互感
器的二次侧电流。流入差动
继电器的电流为
..''12d I I I ?=+ 纵差保护的动作判据为
d set I I ≥ （7-1）
式中set I 为纵差动保护的动
作电流，'
'12d I I I ??
?=+为差动电流的有效值。
忽略变压器损耗，正常运
行时和外部故障时，由于变
压器两侧电流相位相差180°，所以差动电流为零，保护不会误动作；当变压器发生内部故障时，差动继电器中，将流入两侧的短路电流之和，只要故障电流大于保护的动作电流，保护即可以迅速动作。
1．相位补偿
由于三相电力变压器的通常采用Y ，d11的接线方式，在正常运行时，两侧电流存在30°的相位差，若仍然采用上述的变压器的单相差动保护接线方式，将两侧电流直接引入差动保护，则会在继电器中产生很大的差动电流。通常采用相位补偿法接线方式来消除这个电流，即变压器的Y 侧电流互感器二次侧采用△连接，△侧电流互感器二次侧采用Y 连接，如图7-2所示。这样引入差动继电器的Y 侧电流就是两相电流差，即
'''.d Y Y d '''.d Y Y d '''.d Y Y d ()()()U U V U V V W V W W U W I I I I I I I I I I I I ?=-+?=-+??=-+?
（7-2）
图7-2 双绕组三相变压器纵差动保护原理接线图 （a ）接线图；（b ）对称工况下的相量关系
图7-3 相位补偿电流相量图 （a ）变压器高压侧电流相量；（b ）变压器低压侧电流相量
式中，.d U I 、 .d V I 、.d W I 分别为流入三个差动继电器的差动电流。
这样就可以消除两侧电流的相位的不对应。由于Y 侧采用了两相电流差，该侧流入差动继电器的电
在微机保护中，如果Y 侧电流互感器三
相电流采样值为'
Y U I 、 '
Y V I 、'
Y W I ，则软
件按下式可求得差动保护所需要计算的三
相电流U I 、 V I 、W I ，其相量图如图7-3
所示。
''Y Y ''Y Y ''Y Y ()3()3()3U U V V V W W W U I I I I I I I I I ?=-??=-??=-?? （7-3） 经软件转换后的U I 、 V
I 、W I 就与'
d U I 、 '
d V I 、'
d W I 同相位了。
2．提高单相接地短路灵敏度方法
如图7-4所示，在变压器高压侧发生单相接地短路与在保护区外发生单相接地短路时，流过差动回路高压侧电流互感器的零序分量电流与变压器中性点零序电流互感器的零序电流分量的方向不同。
差动保护在变压器高压侧采用下式方法进行二次电流的匹配方程为
图7-4 单相接地短路时零序电流分量流向图
（a ）外部单相接地短路时零序电流分量；（b ）内部单相接地短路
时零序电流分量
图7-5 相位补偿电流相量图 （a ）变压器高压侧电流相量（b ）变压器低压侧电流相量
'Y 'Y 'Y 131313U U n V V n W W n I I I I I I I I I ?=+???=+???=+??
（7-4） 变压器低压侧采用的相位补偿方程
为
''d d ''d d ''d d ()3()3()3u U W v V U w W V I I I I I I I I I ?=-??=-??=-?? （7-5） 式中 r U I 、 r V I 、r V I 就与r u I 、 r v I 、r w I 加入继电器的电流。
若不计零序电流分量，相位补偿相量图如图7-5所示。
由图7-5可知，经软件计算后，变压器在不计零序分量电流的情况下(即变压器在对称的情况下)高、低两侧电流相位得到了补偿。这种补偿方式克服了一相涌流三相闭锁的缺点，可以实现涌流情况下的分相闭锁。
差动保护电流互感器采用全星形接线，由于继电器采用内部算法实现相位补偿，差动保护仅感受到星形侧绕组的零序电流，而感受不到三角形侧的零序电流 (事实上三角形侧变压器引出线也不存在零序分量电流)。现就算法中引人变压器中性点的零序分量电流作用分析如下:
设变压器外部U 相发生单相接地短路故障时，流过变压器高压侧U 相的短路电流I UK 为：K K1K2K0U U U U I I I I =++，变压器中性点的电流为03n I I =，方向与U 相零序电流方向相反，加入U 相继电器的电流为K1K2Ur U U I I I =+，由于变压器的低压侧不存在零序电流分量，故在外部发生单相接地短路时不会产生不平衡电流。若在变压器的内部发生单相接地短路，此时变压器高压侧加入U 相继电器的电流为K 0Ur U I I I =+。也就是说，在变压器内部发生单相接地短路时，加入继电器的短路电流增大了I 0，从而提高了差动保护的灵敏度。
从分析可知，相位补偿采用方式不同，将影响在变压器高压侧发生单相接地短路时差动保护的灵敏度，加入变压器中性点零序电流分量补偿后，在变压器外部发生单相接地短路故障时不会产生不平衡电流，而在变压器内部发生单相接地短路时又可以提高变压器差动保护的灵敏度。
二、不平衡电流产生的原因及消除
变压器的纵联差动保护的主要特点是需要避开流过差动回路中的不平衡电流。现对其不平衡电流产生的原因和消除方法分别讨论如下：
(1)由变压器励磁涌流I μ所产生的不平衡电流
变压器的励磁电流I μ，仅流经变压器的电源侧，因此，通过电流互感器反应到差动回路中不能被平衡：在正常运行情况下此电流很小，一般不超过额定电流的2％~10％；在外部故障时，由于电压降低，励磁电流减小，它的影响就更小。
但是当变压器空载投入和外部故障切除后电压恢复时，则可能出现数值很大的励磁电流(又称励磁涌流)。这是因为在稳态工作情况下，铁芯中的磁通应滞后与外加电压90°，如图7-6(a)所示，如果空载合闸时，正好在电压瞬时值0u =时接通电路，则铁芯中应该具有磁通-m Φ。由于铁芯内的磁通不能突变，将出现—个非周期分量的磁通，其幅值为+m Φ。经过半个周期以后，铁芯中的磁通就达到2m Φ。如果铁芯中还有剩余磁通s Φ，则总磁通将为2m Φ+s Φ，如图7-6(b)所示。此时变压器的铁芯严重饱和，励磁电流I μ将剧烈增大，如图7-6(c)所示。此电流称为变压器的励磁涌流I μ。其数值最大值可达额定电流的6~8倍，同时包含有大量的非周期分量和高次谐波分量，如图7-6(d)所示。励磁涌流的大小和衰减时间，与外加电压的相位、铁芯中剩磁的大小和方向、电源容量的大小、回路的阻抗，以及变压器容量的大小和铁芯性质等都有关系。例如：对单相变压器来说，当电压瞬时值为最大时合闸，就不会出现励磁涌流，而只有正常时的励磁电流。对三相变压器而言，无论在任何瞬间合闸，至少有两相要出
现程度不同的励磁涌流。
表7-1所示的数据，是对几次励磁涌流试验数据的分析。由此可见，励滋涌流具有以下特点： 表7-1 励磁涌流试验数据举例
图7-6 变压器励磁涌流的产生及变化曲线 （a ）稳态情况下，磁通与电压的关系；（b ）在u=0瞬间空载合闸时，磁通与电压的关系；（c ）变压器铁芯的磁化曲线；（d ）励磁涌流的波形
1)包含有很大成分的非周期分量，往往使涌流偏于时间轴的一侧；
2)包含大量的高次谐波，而以二次谐波为主；
3)波形之间出现间断，如图7-7所示．在一个周期中间断角为α。
根据以上特点，在变压器纵联差动保护中防止励滋涌流影
响的办法有：
1)鉴别短路电流和励磁涌流波形的差别；
2)利用二次谐波制动等。 (2)
由变压器两侧电流相位不同而产生的不平衡电流
由于变压器常常采用Y ，d11的接线方式，因此，其两侧
电流的相位差30°。此时，如果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，也会有一个差电流流入继电器。为了消除这种不平衡电流的影响，通常都是将变压器星形侧的三个电流互感器接成三角形，而将变压器三角形
侧的三个电流互感器接成星形，称为相位补偿法接线，这样就把二次电流的相位校正过来。在微机继电保护中可用软件自动校正其相位。
(3)由两侧电流互感器型号不同而产生的不平衡电流
由于两侧电流互感器的型号不同，它们的饱和特性、励磁电流(归算至同一侧)也就不同，因此，在差动回路中所产生的不平衡电流也就较大。此时应采用电流互感器的同型系数st K ＝1，不平衡电流按式(7-6)计算。另外，由于电流互感器的计算变比与实际变比不同也会有不平衡电流存在，整定计算时应一并考虑。
(4)由变压器带负荷调整分接头而产生的不平衡电流
带负荷调整变压器的分接头，是电力系统中采用带负荷调压的变压器来调整电压的方法，实际上改变分接头就是改变变压器的变比TA n 。如果差动保护已按照某一变比调整好(如利用平衡线圈)，则当分接头改换时，就会产生一个新的不平衡电流流入差动回路。此时不可能再用重新选择平衡线圈匝数的方法来消除这个不平衡电流，这是因为变压器的分接头经常在改变，而差动保护的电流回路在带电的情况下是不能进行操作的。因此，对由此而产生的不平衡电流，应在纵联差动保护的整定值中予以考虑。 根据上述分析，在稳态情况下，为整定变压器纵联差动保护所采用的最大不平衡电流.max unb I 可由下式确定：
.max unb I =(st K ?10%+十u ?+za f ?)K.max I ／TA n (7-6)
式中 10%——电流互感器容许的最大相对误差；
st K ——为电流互感器的同型系数，型号不同取为1；
u ?——由带负荷调压所引起的相对误差；
za f ?——由所采用的互感器变比与计算值的不同所引起的相对误差；
图7-7 励磁涌流波形
图7-8 三段折线制动特性
.max K I ／TA n ——保护范围外部最大短路电流归算到二次侧的数值。
三、保护原理
1．比率制动原理
为了减小或消除不平衡电流的影响，使变压器外部短路时，差动保护不至于误动作，在电流差动原理基础上引入了制动量，以改善继电器的特性。
以图7—1为例，基波相量比率制动差动保护的动作判据中，差动量d I 和制动量res I 分别为
d d 12res res 12I I I I I I I I ==+==- （7-7）
式中 d I ——差动电流幅值；
res I ——制动电流幅值； 1I 、2I ——分别为变压器两侧的基波电流相量。
比率制动式纵联差动保护的动作方程如下：
set.min res res.1set 1res res.1set.min res.1res res.22res res.21res res.1set.min ()() ()()() I I I I K I I I I I I K I I K I I I <≥-+<<-+-+； ； ；
res res.2()I I ????>?（7-8）
式中 set.min I ——不带制动时差动电流的
最小动作值；
1K 、2K ——分别为第一段和第二段折
线的斜率，2K ＞1K ； res1I 、res2I ——分别为第一折点和第二
折点对应的制动电流，且res1I ＜res2I ；
对了三绕组变压器，设第三绕组侧电流
为3I ，则有差动电流 d d 123I I I I I ==++ （7-9）
制动电流res I 的计算应根据变压器的各侧绕组的实际功率、流向选择。制动电流选择可以有下面两种方案： res I =123I I I ++ res I =123max(,,)I I I （7-10）
制动电流的选择直接影响纵联差动保护的选择性和灵敏度。制动量大，纵联差动保护的选择性就增强，抵御因外部故障所引起的保护误动作能力增强，但对内部故障的灵敏度则降低，因此，应结合变压器实际工作情况合理选择确定制动电流。
2．励磁涌流鉴别原理
根据前面分析，变压器空载合闸和突然丢失负荷时所产生的励磁涌流特别严重，差动保护必须采取措施防止误动，—般有下面两种方法：
二次谐波制动。保护利用三相差动电流中的二次谐波分量作为励磁涌流闭锁判据，动作方程如下：
1.2.set set I K I ?= （7-11）
式中 set.2I ——U 、V 、W 三相差动电流中各自的二次谐波电流；
K ——二次谐波制动系数，
set.1I ——对应的三相基波差动电流动作值。
闭锁方式为“或”门出口。即任一相涌流满足条件，同时闭锁三相保护。
对于220KV 超高压变压器的差动保护，还可以增加五次谐波制动量。
3．差流速断保护元件
当在变压器内部发生不对称短路时，差动电流中会产生较大的二次谐波分量，使纵联差动保护制动，直到二次谐波衰减后才能动作，这将会延迟保护动作时间，造成严重后果。因此提出加速差动保护动作的方法，即当任一相差动电流大于差流速断整定值时，瞬时动作于出口，即无时限出口。其判据为
N set I K I ?= （7-12）
式中 set I ——速断保护动作值；
K ——大于2的可靠系数；
N I ——变压器高压侧的额定电流。
另外，变压器出现励滋涌流时母线电压较高，而内部短路时母线电压较低。利用这一特点将变压器母线电压降低，作为差动速断的辅助判据，即
N set U K U ?= （7-13）
式中 set U ——动作电压；
N U ——额定电压：
K ——加速系数，一般取0.65~0.7。
4．差流越限告警
正常情况下监视各相差流。如果任一相差流大于越限动作门槛(一般取最小动作电流的1／2)，则起动越限告警。
5．TA 断线判别(要求主变各侧TA 二次全星形接线)
当任一相差动电流大于0.1N I 时，启动TA 断线判别程序。如果本侧三相电流中一相无电流且其他两相与启动前电流相等，认为是TA 断线。
6．差动保护逻辑
变压器谐波制动差动保护逻辑框图见图7-9。
四、保护定值整定
1）差动平衡系数的计算。计算变压器各侧一次电流为
N I =（7-14）
式中 N S ——变压器额定容量；
N U ——计算侧相间电压。
各侧流入装置的二次电流为
TA
N com N n I K I ?=2 （7-15） 式中 TA n ——电流互感器变比；
com K
1。
差动保护平衡系数均以主变高压侧二次电流为基准，中压侧平衡系数为
N2h bm N2m
I K I =
（7-16） 低压侧的平衡系数为 l
N h N bl I I K 22= （7-17） 式中 N2h I ——变压器高压侧二次电流；
N2m I ——变压器中压侧二次电流；
N2l I ——变压器低压侧二次电流。
2)差动最小动作电流。差动最小动作电流一般取变压器额定电流的0.3~0.5倍。
图7-9 变压器谐波制动的差动保护逻辑图
3)比例制动系数res K 。比例制动系数res K 一般取0.5。
4)二次谐波制动系数。变压器空载投入时、励磁涌流中二次谐波含量很大。其他高次谐波也占相当比例，通过对装置的合理调整。使谐波分量占基波的15%~25%，保护不动作，达到变压器空载投人时闭锁差动保护的目的。
5)差流速断。差流速断按躲过变压器的励磁涌流、最严重外部故障时的不平衡电流及电流互感器饱和等整定。
6)最小制动电流。一般取变压器二次额定电流值
2N I （一般取变压器较大的一侧）。
第三节 主变压器瓦斯保护
用来反应变压器油箱内部各种短路故障及油面降
低，是油浸式变压器的内部故障的主保护。它反应油箱
内部所产生的气体或油流而动作。其中轻瓦斯保护动作
于信号，重瓦斯保护动作于跳开变压器各电源侧的断路
器。
瓦斯继电器安装在变压器本体和油枕之间管路上。
油浸式变压器内部短路时，在电弧作用下，部分变压器
油将气化，使变压器体内压力增大，迫使大量油、气冲
入油枕中，使气体继电器动作。这就是变压器瓦斯保护
的工作原理。变压器内部故障时，可能会出现以下三种
情况：
（1）只产生少量油气，这部分油气进入管路后就
停留在瓦斯继电器上部。这种情况表明变压器内部并未
发生严重永久性故障，少量气体可能是由于瞬时局部放
电产生的。
（2）大量油及油气经管路冲向油枕，这表明变压器内部发生了严重的持续性短路。
（3）瓦斯继电器中油消失。这表明变压器发生大量漏油故障，油面严重下降。
瓦斯继电器的结构原理如图7-10所示：轻瓦斯继电器由开口杯、干簧触点组成，作用于信号；重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧触点等组成，作用于跳闸。
下面以开口杯挡板式继电器说明：
正常运行时，瓦斯继电器充满油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。当变压器内部故障时，故障点局部发出高热，引起局部的变压器油膨胀，油内溶解的空气被逐出，形成气泡上升，同时油和其它材料在电弧和放电等作用下电离而产生瓦斯。当故障轻微时，排出的瓦斯缓慢上升而进入瓦斯继电器，使油面下降，开口杯产生的支点为轴逆时针方向的转动，使干簧触点接通，发出信号。
当变压器内部故障严重时，产生强烈的瓦斯，使变压器内部压力突增，产生很大的油流向油枕方向冲击，因油流冲击挡板，挡板克服弹簧的阻力，带动磁铁向干簧触点移动，使干簧触点接通，作用于跳闸。
逻辑图如图7-11所示，当瓦斯保护触点闭合后，经延时（瞬动保护，可以将t 整定为零）动作于保护出口。
图7-11 变压器瓦斯保护原理图
图7-10 开口杯档板式气体继电器结构图 1-罩；2-顶针；3-气塞；4-永久磁铁；5-开口杯；6-重锤；7-探针；8-开口销；9-弹簧；10-档板；11-永久磁铁；l2-螺丝杆；13-干簧触点(重瓦斯用)；14-调节杆；15-干簧触点(轻瓦斯用)；16-套管；17-排气口。
图7-13 相间方向元件与TA 、TV 极性连
接图
图7-12 复合方向过流保护逻辑框图 第四节 变压器过电流及过负荷保护
为反应变压器外部故障而引起的变压器绕组过电流，以及在变压器内部故障时，作为差动保护和瓦斯保护的后备，变压器应装设过电流保护。根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现保护的方式有过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护以及负序过电流保护等。
下面主要介绍复合电压起动的方向过电流保护的原理。
复合电压起动的方向过流(简称复压方向过流)保护作为变压器或相邻元件的后备保护，过流起动值可按要求配置若干段，每段可配不同的时限。
1）保护原理
复合电压方向过流由复合电压元件(负序过电压和正序低电压)、相间方向元件及三相过流元件构成“与”门。其中相间方向元件可由软件控制字整定“投入”或“退出’，相间方向的最大灵敏角也可由软件控制字整定为-45°(-30°)或135°(150°)。在保护中，一般设有两组电压输入，复合电压元件和相间方向元件的电压输入可取自不同的电压互感器。保护逻辑框图如图7-12，相间方向元件的接线图如图7-13。当发生多种不对称短路时，由于出现负序过压，保护会动作，当发生对称短路时会出现低电压，保护也会动作：
1.复合电压
元件
复合电
压元件由负
序过电压和
低电压部分
组成。负序
电压反映系
统的不对称
故障，低电
压反映系统
对称故障。
复合电压元
件可单独出口，可以方
便实现三侧复合电压元件的“或”逻辑关系。当下列两个条件中任一条得到满足时，复合电压元件动作； 22set U U ?> 2set U ?为负序电压整定值，一般取额定电压
的（0.06~0.12）U N ；
1set U U > set U 为低电压整定值，1U 为三个正序线电
压中最小的一个，一般取额定电压的（0.6~0.7）U N 。
2.过流元件
过流元件接于电流互感器二次三相回路中，保护共有三段
定值，每段电流和时限均可单独整定。当任一相电流大于动作
电流整定值set I 时，保护动作，即set I I >。
动作电流按躲过变压器的额定电流整定，即
rel set N re
K I I K = （7-18） 式中 rel K ——可靠系数，一般取1.2~1.3；
re K ——返回系数，一般取0.85~0.9。
3.相间功率方向元件
方向元件的软件算法常用90°接线方式，当方向指向变压器的动作判据为(以U I ，VW U 为例)： 30e R 0j VW U U I e ???>?? 或 45e R 0j VW U U I e
???>?? 式中Ｒe 表示取向量的实部，-30°或-45°为最大灵敏角。动作区如图7-14所示。
当方向指向母线时，灵敏角为135°，动作区如图7-15。
为防止三相短路失去方向性，相间方向元件的电压可由另一只电压互感器提供，也可以记忆方法保
存故障前电压信息进行计算。
4.三绕组变压器后备保护的配置原则
对于三
绕组变压器
的后备保
护，当变压
器油箱内部
故障时．应
断开各侧断路器．当油箱外部故障
时．只断开
近故障点侧的变压器断路器，使变压器的其余两侧继续运行。
(1) 对单侧电源的三绕组变压器，应设置两套后备保护，分别装于主电源侧和负荷侧。负荷侧保护的动作时限1t ，按比该侧母线所连接的元件保护的最大动作时限大一个阶梯时限t 选择。电源侧保
护带两级时限，以较小的时限'2t （'2t =1t +t )跳开变压器本侧断路器，以较大的时限2t (2t ='2t +t )
断开变压器各侧断路器。
(2) 对于多侧电源的三绕组变压器，应在三侧都装设后备保护。对动作时限最小的保护，应加方向元件，动作功率方向取为由变压器指向母线。各侧保护均动作于跳开本侧断路器。在装有方向性保护的一侧，加装一套不带方向的后备保护，其时限比三侧保护最大的时限大一个阶梯时限t ，保护动作后，断开三侧断路器，作为内部故障的后备保护
5.变压器的过负荷保护
变压器的过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择：
(1)对双绕组升压变压器，装于发电机电压侧。
(2)对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。
(3)对三侧有电源的三绕组升压变压器，三侧均应装设。
(4)对于双绕组降压变压器，装于高压侧。
图7-14 相间方向指向变压器的动作区φsen=45° 图7-15相间方向指向母线的动作区φsen=135°
图7-16 变压器过负荷保护
(5)仅—侧电源的三绕组降压变压器，若三侧容量相等，只装于电源侧；若容量不等，则装于电源侧及容量较小侧。
(6)对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均装设。装于
各侧的过负荷保护均检测一相电流的大小，并经相同延时动作
于信号。原理如图7-16所示。
过负荷保护的动作电流，应按躲过变压器的额定电流整定，
即 rel set T n re
K I I K ?= （7-19） 式中 r e l
K ——可靠系数，一般取1.05； re K ——返回系数，一般取0.85；
T n I ?——变压器相应侧的额定电流。
为了防止过负荷保护在外部短路时误动作，其动作时限应变压器后备保护动作时限大一个t ?。
第五节 主变压器零序保护
在电力系统中，接地故障是最常见的故障形式。接于中性点直接接地系统中的变压器，一般要求在变压器上装设接地保护，作为变压器主保护和相
邻元件接地保护的后备保护，发生接地故障时中
性点将出现零序电流，母线将出现零序电压，变
压器接地保护通常都是反应这些电气量而构成
的。
一、零序电流保护
在变压器中性点接地时该保护反应变压器
零序电流大小来反应接地故障，零序电流取自变
压器中性点TA 电流。零序电流保护通常采用二段
四延时出口，零序电流Ⅰ段与出线零序电流Ⅰ段
配合，Ⅱ段与出线零序过电流保护配合，每段带
有两段时限，以短时限跳母联减少故障影响范围，以较长时限跳变压器各侧断路器。
零序过电流保护的逻辑框图，如图7-17(a)所示。
零序电流Ⅰ段的动作电流按下式整定
set rel b lx.set I I I K K I = （7-20） 式中 r e l
K ——可靠系数，一般取1.2； b K ——零序分支系数；
lx.set
I I ——相邻元件零序Ⅰ段的动作电流。 零序电流Ⅰ段的短时限取1t =0.5~1s ；长时限取t t t ?+=12。
图7-17(a) 变压器零序电流保护出口逻辑
图7-18 多台变压器并联运行的变电所
图7-17(b) 变压器接地保护原理接线图 零序电流Ⅱ段的动作电流也按式（7-20）整定，只是lx.set I I 理解为相邻元件零序电流保护后备段的
动作电流。动作时限t t t ?+'='33（'3t 为相邻元件零序电流保护后备段的动作电流），t t t ?+=34。
对于三绕组变压器，往往有两侧的中性点直接接地，应该在两侧的中性点上装设零序电流保护。各侧的零序电流保护作为本侧相邻元件的后备保护和变压器主保护的后备保护，在动作电流整定时须考虑对侧接地故障的影响，灵敏度不够可装设方向元件，当零序功率方向指向变压器时，灵敏角取-110°；若零序功率方向指向母线时，灵敏角取70°。不是双母线运行，各段设两段时限，短时限动作于跳开本侧断路器，长时限跳开各侧断路器。若是双母线运行，也尽量减少故障影响范围，有选择性的跳开母联断路器、变压器本侧断路器和各侧断路器。
二、并列运行变压器的接地保护
对于多台变压器并联运行的变电所，通常
用一部分变压器中性点接地运行，而分变压器
中性点不接地运行的方式。这样可以将接地故
障电流水平限制在合理范围内，同时也使整个
电力系统零序电流的大小和分布情况尽量不
受运行方式变化的影响，以提高系统零序电流
保护的灵敏度。如图7-18所示，T 2和T 3中性点
接地运行，T l 中性点不接地运行。K 2点发生单相接地故障时，T 2和T 3仍由零序电流保护动作而被切除，T l 由于无零序电流，仍将带故障运
行。此时由于失去接地中性点，变成了中性点不接地系统单相接地故障的情况，将产生接近额定相电压的零序电压，危及变压器和其他电力设备的绝缘，因此需要装设中性点不接地运行方式下的接地保护将T l 切除。中性点不接地运行方式下的接地保护根据变压器绝缘等级的不同，分别用如下的保护方案。
1．全绝缘变压器的接地保护
全绝缘变压器在所连接的系统发生单相接地故障的同时又变为中性点不接地 (即图7-18中T 2和T 3先跳闸)时，绝缘不会受到威胁，但此时产生的零序过电压会危及其他电力设备的绝缘，需装设零序电
压保护将变压器切除。接地保护的原理接线如图7-17(b)所示。
零序电流保护作为变压器中性点接地运行时的接地保护。零序
电压保护作为中性点不接地运行时的接地保护，零序电压取自
电压互感器的二次侧开口三角绕组。零序电压保护的动作电压
要躲过在部分中性点接地的电网中发生单相接地时，保护安装
处可能出现的最大零序电压；同时要在发生单相接地且失去接
地中性点时有足够的灵敏度。考虑两方面的因素，Ｕ动作电压
3Ｕ0一般取1.8ＵＮ。采取这样的动作电压是为了减少故障影响
范围。例如图7-18的k l 点发生单相接地故障时，T l 零序电压保
护不会启动，在T 2和T 3的零序电流保护动作将母联QF 跳开后，各变压器继续运行；而k 2点故障时，QF 和T 2、T 3断开后，失去接地中性点，T 1的零序电压保护才动作，所以不需要与其他接地元件的保护配合，其动作时间只须躲过暂态电压的时间，通常取0.3~0.5s 。
2．分级绝缘变压器的接地后备保护
图7-19 变压器间隙零序电流电压保护原理框图
对于220kV 及其以上电压等级的大型变压器，为了降低造价，高压侧绕组采用分级绝缘，中性点绝缘水平较低，在单相接地故障且失去中性点时，其绝缘受到破坏，此时需要装设零序电压保护，在发生接地故障时，首先由零序电压保护将不接地变压器切除，而后再断开中性点接地变压器。其动作时间一般取0.3~0.5s ；动作电压按躲过正常运行时的最大不平衡电压整定，可以取二次动作电压为5V 。原理图参见图7-17(b)。
三、间隙零序电压电流保护
对于中性点装设放电间隙的分级绝缘变压器来说，除了装设上述的零序电流和零序电压保护外，还需要装设瞬间动作的零序电流和零序电压保护。零
序电流保护反应间隙回路中的零序电流。若变压器中
性点不接地运行（即接地隔离刀闸断开时），放电间
隙投入工作。原理如图7-19所示。
如果系统发生接地故障，且失去接地中性点，则
中性点将出现工频过电压，放电间隙放电，间隙零序
保护动作，跳开变压器各侧断路器，从而保护中性点
的绝缘。 放电间隙应按系统单相接地暂态电压下不放电调
整。同时，为了保护变压器中性点绝缘，当变压器中性点工频电压接近耐压水平（220kV 变压器中性点工频耐压水平为200V ）时，放电间隙应可靠动作。
根据经验间隙零序电流保护的动作电流，根据间隙放电电流的经验数据进行整定。一般取其一次动作电流为100A 。
零序电压保护的动作电压，应低于变压器中性点的工频耐压水平，一般取180V 。
第六节 主变压器其他保护
与变压器、发电机均有关的后备保护已在第四节进行了介绍，除此之外，还有几种主变特有的保护，其原理和结构均比较简单，本节一并给予扼要介绍。
一、主变压器温度保护
变压器运行中，总有部分损耗(如铜损、铁损、介质损耗等)，使变压器各部分温度升高，绕组温度过高时会加速绝缘的老化，缩短变压器使用寿命。绕组温度越高，持续时间越长，会造成绝缘老化的速度越快，使用期限越短。研究表明，绕组温度每增加6oC ，变压器使用寿命将要减少一半。根据所采用的绝缘材料，对变压器正常运行温度有一规定的限值。因此大型变压器均装有冷却系统，保证在规定的环境温度下按额定容量运行时，使变压器温度不超过极限值。主变温度保护就是在冷却系统发生故障或其他原因引起变压器温度超过限值时，发出告警信号 (以便采取措施)；或者延时作用于跳闸。
温度保护定值与绝缘材料级别有关，一般可整定为75oC 。
二、冷却器故障保护
当冷却器故障引起主变温度超过安全限值时，并不是立即将主变退出运行，常常允许其短时运行一段时间，以便处理冷却器故障。这期间可以降低变压器负荷运行，使变压器温度恢复到正常水平。若在规定时间内温度不能降至正常水平，才切除变压器。
冷却器故障保护一般监测变压器绕组的负荷电流，并与温度保护配合使用，构成两段时限保护。 当主变冷却器发生故障时，温度升高，超过限值后温度保护首先动作，发出报警的同时开放冷却器故障保护出口。这时主变电流若超过Ⅰ段整定值，先按继电器固有延时动作于减出力，使发-变组负荷降低，促使主变温度下降，若温度保护返回，则变压器维持在较低负荷下运行，以减少停运机会；若温度保护仍不能返回，即说明减出力无效，为保证主变压器的安全，主变冷却器保护将以Ⅱ段延时t 动作于解列或程序跳闸。延时t 值通常按失去冷却系统后，变压器允许运行时间整定。
第七节 发-变组保护
一、概述
发电机变压器组简称发-变组。本章讲述的是发-变组保护中，发电机和变压器的公有的继电保护。主要有以下几种：
（1）发-变组纵差保护，构成双重化主保护。
（2）过激磁保护。
（3）后备阻抗保护。
（4）非全相运行保护。
（5）高压侧断路器启动失灵保护。
（6）高压断路器闪络保护。
二、发-变组差动保护
按规程规定：大型发电机和变压器的快速主保护必须实现双重化，以确保保护动作的可靠性。在发-变组保护中，为了简化保护，通常并不按发电机和变压器各自单独配置第二套差动保护，而是采用发-变组公用一套纵联差动保护方案，实现快速保护的双重化。
发-变组差动保护通常采用三侧电流差动，引入电流分别取自发电机中性点、厂变高压侧和主变高压侧电流互感器。作为发电机、主变及高压侧引线、发电机和高厂变的高压侧间的引线的相间短路保护。
保护原理同变压器纵差保护原理，在此不再介绍。
三、断路器断口闪络保护
大型发-变组在与系统进行同期合闸的过程中，断路器合闸之前，作用于断口上的电压，随待并发电机与系统等效发电机电势之间角度差δ的变化而不断变化，当δ=180o时，其值最大，为两者电势之和。当两者电势相等时，则有两倍的运行电压作用于断口上，有时造成断口闪络事故。
1.断路器闪络保护
断口闪络要造成断路器损坏，还可能由此引起事故扩大，破坏系统的稳定运行；闪络时一般是一相或两相闪络，一是要产生冲击转矩作用于发电机上，二是产生负序电流，在转子上引起附加损耗，威胁发电机的安全。
为尽快清除断口闪络故障，在大机组上应装设断路器断口闪络保护。
2.闪络保护的构成原理
（1）闪络保护的构成。断路器三相断开位置时有负序电流。
500kV断路器闪络保护的构成：断路器三相断开位置时任一相有电流。保护动作后启动本断路器失灵保护。
（2）保护原理。利用负序电流元件I2和断路器的辅助触点QF U、QF V、QF W构成。当出现负序电流后，如果断路器有一相或两相是断开的，则说明是非全相运行，则动作于跳闸，断路器拒动时，起动断路器失灵保护；如果断路器三相是断开的，则说明是断口闪络，此时应首先动作本发电机灭磁，以降低断口电压，无效时，再启动失灵保护。保护原理图，如图7-20所示。
图7-20 高压断路器闪络保护逻辑原理图
四、发-变组过激磁保护
变压器过激磁保护用于大容量变压器，反应变压器过激磁（实际工作磁密超过额定工作磁密），动作于信号或跳闸。
变压器运行中，因电压升高或频率降低，使变压器的工作磁密超过额定磁密的情况，称为变压器的
过励磁。根据变压器的电压表达式U =4.44fNBS ×10-8，可以写出变压器的工作磁密B 表达式为
B =（10-8/4.44NS ）×（U/f ）=K ×U/f （7-21） 式中 f —频率；
N —绕组匝数；
S —铁芯截面积；
K —常数，K =10-8/4.44NS 。
由公式看出，工作磁密B 与电压、频率之比U/f 成正比，即电压升高或频率下降都会使工作磁密增加。现代大型变压器额定工作磁密B =1.7~1.8T ，饱和工作磁密B =1.9~2.0T ，两者相差不大。当U /f 增加时，工作磁密B 增加，使变压器励磁电流增加，特别是在铁芯饱和之后，励磁电流要急剧增大，造成变压器过励磁。对于某些大型变压器，当工作磁密达到额定磁密的1.3~1.4倍时，励磁电流有效值可达额定负荷电流水平。由于励磁电流是非正弦波，含有许多次高次谐波分量，而铁芯和其他金属构件的涡流损耗与频率的平方成正比，因此，过励磁会使铁损增加，铁芯温度升高，同时还会使漏磁场增强，使靠近铁芯的绕组导线、油箱壁和其它金属构件产生涡流损耗，发热，引起高温，严重时造成局部变形和损伤周围的绝缘介质。励磁电流存在时间越长，将造成变压器严重过热。因此，现代大型变压器应装过激磁保护。
同样大容量发电机无论在设计和用材方面裕度都比较小，其工作磁密很接近饱和磁密。当由于调节器故障或手动调压时突然甩负荷或频率下降等原因，使发电机产生过激磁时，其后果非常严重，有可能造成发电机金属部分的严重过热，在极端情况下，能使局部矽钢片很快熔化。因此对于大容量发电机应装设过激磁保护。
对于发-变组，其过激磁保护装于机端。如果发电机与变压器的过激磁特性相近（应由制造厂提供曲线），当变压器的低压侧额定电压比发电机额定电压低（一般约低5%）时，则过激磁保护的动作值应按变压器的磁密整定，这样既保护了变压器，又对发电机是安全的；若变压器低压侧额定电压等于或大于发电机的额定电压，则过激磁保护的动作值应按发电机的磁密整定，对发电机和变压器都能起到保护作用。
1.原理
过激磁保护反应过激磁倍数而动作。过激磁倍数定义
为
U B U f N B U f f n n n *===* （7-22
） 式中 N ——过励磁倍数； U *——电压标么值；
f *——频率标么值。
过激磁电压取自机端TV 线电压。
2.出口方式
出口方式I ：定时限方式，如图7-21所示。
定时限t 1发信或跳闸；定时限t 2发信或跳闸。
出口方式II ：反时限方式，如图7-22所示。
定时限发信；反时限发信或跳闸。 反时限曲线特性由三部分组成：1）上限定时限；2）反时限；3）下限定时限。其动作特性如图7-23所
示。
当发电机（变压器）过激磁倍数大于上时限整定值（U/f ）up 时，则按上限定时限t up 动作；如果超过下限整定值（U/f ）m ，但又不足以使反时限部分动作时，则按下时限t 1动作；除此之外，则按反时限
图7-21 发电机（变压器）定时限过激磁保护
出口逻辑
图7-22 反时限过激磁保护出口逻辑
图7-24 阻抗继电器特性 图7-23 反时限过激磁保护动作特性 图7-25 阻抗保护动作逻辑图 规律动作。
五、低阻抗保护
尽管发-变组装有双重化主保护，但由于大型发-变组价格
昂贵，地位重要，仍然需要装设可靠的后备保护作为发电机、
变压器及其引线短路故障的后备保护，发-变组后备保护一般
按发-变组统一考虑。对发-变组外部相间短路引起的过电流，
如过流保护装置不能满足灵敏和选择性的要求时，可采用低阻
抗保护作为后备保护。
1.低阻抗保护的作用
（1）发电机-变压器内部相间故障的近后备作用，当变压器的主保护拒动时经过整定时限后动作，跳开变压器各侧的开关。
（2）发电机-变压器外部相间故障的远后备作用，当外部相间故障引起变压器过电流延时动作。主变高低压侧及引出线、500kV 母线）；
2.工作原理
阻抗保护通常装于变压器高压侧，用作发-变组相间短路故障的后备
保护，保护范围包括发电机定子绕组、封闭母线、主变压器、高压厂用
变压器、励磁变压器等。
阻抗动作特性通常采用偏移圆特性，其动作特性如图7-24所示。在
R-X 平面上，动作区位于R 轴以下部分，应包括发电机与变压器总的等
值阻抗；而R 轴以上部分，应包括变压器到断路器引线、母线及部分出
线的等值阻抗，以保证对发-变组、母线及相应引出线提供后备保护。
这样一来阻抗继电器动作区不得不向前延伸得较远，出线的出口附近短
路时测量阻抗将进入动作区。为保证选择性，把后备阻抗继电器动作时
间分为两段:Ⅰ段
动作时间与出线快速保护动作时间相配合，以短
时限t 1动作于解列母联，以缩小故障影响范围；
以Ⅱ段动作时间t 2=t 1+Δt ，动作于解列灭磁，其
逻辑原理框图，如图7-25所示。低阻抗保护的阻
抗定值为0.2U N /I N 。
六、非全相运行保护
1.非全相运行的危害
大型发电机-变压器组220KV 及以上高压侧的断路器多为分相操作的断路器,常由于误操作或机械方面的原因使三相不能同时合闸或跳闸,或在正常运行中突然一相跳闸。发电机-变压器组的出口断路器发生非全相运行时，发电机-变压器组发电机定子绕组中流过负序电流。该负序电流产生反向旋转磁场，相对转子为两倍同步转速，因此在转子中出现100Hz 的倍频电流，它会使转子端部、护环内表面等电流密度很大的部位过热，造成转子局灼伤，而反时限负序电流保护动作时间较长，可能造成相邻线路误动作，使故障扩大,甚至造成系统瓦解事故。因此，由于误操作或机械方面的原因，使断路器三相不能同时合闸或跳闸，或在正常运行中突然一相跳闸，造成断路器非全相运行，针对这种异常工况装设的保护称为非全相运行保护，装设断路器非全相运行保护可以快速切除故障。
2.非全相运行保护的构成
当发-变组高压侧断路器出现非全相运行时，一次系统不对称，将出现负序电流，并且三相断路器的辅助触点闭合状态将出现不对应，所以非全相运行保护一般由灵敏的负序电流元件I 2和非全相（断路器三相位置）判别回路组成，后者是为防止辅助触点与断路器主触点动作不协调，例如主触点已合上或断开，辅助触点QF U 、QF V 、QF W 有一个或两个未相应协调动作，使非全相运行保护误动作。原理图如
图7-27 高压断路器启动失灵保护逻辑图 图7-26所示。
在正常运行时，断路
器的常开辅助触点闭合，
而常闭触点断开，无负序
电流，保护不动作。当断
路器一相或两相断开后，
至少一相断路器的常开辅
助触点和常闭触点闭合，
同时有负序电流出现，保护经短延时（t =0.2～0.5S ）动作跳开其他健全相。如果是操作机构故障断开其他健全相不能成功，则应动作于断路器失灵保护，切断与本回路有关的母线上的其他有源回路。
七、高压断路器启动失灵保护
失灵保护用于220KV 及以上变压器高压侧断
路器失灵时的保护。
1.失灵保护原理
当保护已经发出跳闸命令且断路器拒跳和有
电流时启动失灵保护。
电流取自变压器的高压侧TA 电流。
2.逻辑框图
逻辑框图如图7-27所示。其出口方式是起动
失灵保护，一般瓦斯继电器的出口接点不起动失
灵保护。
八、非电量保护
一、原理
保护反应引入开关量。（发电机断水保护、变
压器瓦斯保护、变压器温度保护等相应继电器的触点经光电隔离引入到保护，一般认为触点打开时，出口条件不满足）
二、原理图
非电量保护逻辑图如图7-28所示。
动作时间t 用来整定保护的动作时限，无延时整定为0。
图7-26 非全相保护原理图
图7-28 开关量动作逻辑
配电变压器的保护措施及其注意事项(2021新版) Security technology is an industry that uses security technology to provide security services to society. Systematic design, service and management. ( 安全管理 ) 单位：______________________ 姓名：______________________ 日期：______________________ 编号：AQ-SN-0166
配电变压器的保护措施及其注意事项 (2021新版) 配电变压器是配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。通常安装在电线杆、台架或配电所中，一般将6～10千伏电压降至400伏左右输入用户。变压器运行是否正常直接影响用户生产和生活用电，并关系到用电设备的安全。为了保证用户用上优质、安全电，必须保证配变运行正常。因此我们有必要从保护配置技术角度和日常运行管理两大方面来谈谈配电变压器的保护措施及其注意事项： 一、保护配置技术方面 1、装设避雷器保护,防止雷击过电压：配变的防雷保护，采用装设无间隙金属氧化物避雷器作为过电压保护，以防止由高低压线路侵入的高压雷电波所引起的变压器内部绝缘击穿，造成短路，杜
绝发生雷击破坏事故。采用避雷器保护配变时，一是要通过正常渠道采购合格产品，安装投运前经过严格的试验达到运行要求再投运；二是对运行中的设备定期进行预防性试验，对于泄漏电流值超过标准值的不合格产品及时加以更换；三是定期进行变压器接地电阻检测，对100KVA及以上的配电变压器要求接地电阻必须在4Ω以内，对100KVA以下的配电变压器，要求接地电阻必须在10Ω以内。如果测试值不在规定范围内，应采取延伸接地线，增加接地体及物理、化学等措施使其达到规定值，每年的4月份和7月份进行两次接地电阻的复测，防止焊接点脱焊、环境及其它因素导致接地电阻超标。如果变压器接地电阻超标，雷击时雷电流不能流入大地，反而通过接地线将雷电压加在配电变压器低压侧再反向升压为高电压，将配变烧毁；四是安装位置选择应适当，高压避雷器安装在靠配变高压套管最近的引线处，尽量减小雷电直接侵入配变的机会，低压避雷器装在靠配变最近的低压套管处，以保证雷电波侵入配变前的正确动作，按电气设备安装规范标准要求安装，防止盲目安装而失去保护的意义。
第七张继电保护自动装置 一、单选： 1、继电保护的（）是指电力系统发生故障时，保护装置仅将故障元件切除，而使非故障元件仍能正常运行，以尽量缩小停电范围的一种性能。P232 A、可靠性 B、选择性 C、速动性 D、灵敏性 2、继电保护的（）是指发生了属于它该动作的故障，它能可靠动作而在不该动作时，它能可靠不动。P232 A、可靠性 B、选择性 C、速动性 D、灵敏性 3、（）可以提高系统并列运行的稳定性、减少用户在低电压下的工作时间、减少故障元件的损坏程度，避免故障进一步扩大。P233 A、可靠性 B、选择性 C、速动性 D、灵敏性 4、继电保护的（）是指继电保护对其保护范围内故障的反应能力。P233 A、可靠性 B、选择性 C、速动性 D、灵敏性 5、下列（）不属于电力系统中的事故。P231 A、对用户少送电 B、电能质量降低到不能允许的程度 C、过负荷 D、电气设备损坏 6、下列（）属于电气设备故障。P231 A、过负荷 B、单相短路 C、频率降低 D、系统振荡 7、下列（）属于电气设备故障。P231 A、过负荷 B、过电压 C、频率降低 D、单相断线
9、继电保护动作的选择性，可以通过合理整定（）和上下级保护的动作时限来实现。P233 A、动作电压 B、动作范围 C、动作值 D、动作电流 10、继电保护装置按被保护的对象分类，有电力线路保护、发电机保护、变压器保护、电动机保护、（）等。233 A、差动保护 B、母线保护 C、后备保护 D、主保护 11、电压保护属于按（）分类。P233 A、被保护的对象 B、保护原理 C、保护所起作用 D、保护所 反映的故障类型 12、差动保护属于按（）分类。P233 A、被保护的对象 B、保护原理 C、保护所起作用 D、保护所反映的故障类型 13、为保证继电保护动作的选择性，一般上下级保护的时限差取（）。P233 A、0.1-0.3s B、0.3-0.7s C、1s D、1.2s 14、一般的快速保护动作时间为（）。P233 A、0-0.05s B、0.06-0.12s C、0.1-0.2s D、0.01-0.04s（最 快） 15、一般的断路器的动作时间为0.06-0.15s，最快的可达（）。P233 A、0.06-0.15s B、0.02-0.06s C、0.06-0.12s D、 0.01-0.04s 16、主保护是指满足系统稳定和设备安全要求，能以最快速度（）地切除被保护元件故障的保护。
电力变压器继电保护技术的应用与发展 【摘要】本文首先论述了电力变压器的继电保护措施，继而分析了继电保护装置在电力变压器故障中的应用，接着就继电保护装置在实际应用中应考虑的问题和应对措施进行了简要阐述，最后对继电保护的未来发展趋势谈了一点看法，仅供参考。 【关键词】电力变压器；继电保护技术；应用；发展 继电保护是一个自动化的装置设备，它的目的是当其保护的系统中电路或元器件出现故障或不正常运行时，这个系统的额保护装置能及时根据设定的程序在系统相应的部位实现跳闸或短路等既定操作，使故障电路或元器件从系统中脱离或者发出信号通知管理人员处理，以达到最大限度地降低电路或元器件的损坏，使被保护系统稳定运行。在电力系统中，电力变压器作为其大量使用的关键设备，其运行的可靠性是整个电力系统安全运行的重要保证。一旦其发生故障，却又无相应的保护装置对其进行保护，就会使整个电力系统无法正常运行。为此，应用继电保护装置对其进行保护显得尤为重要。 1.电力变压器的继电保护措施 1.1瓦斯保护 瓦斯保护是大中型变压器不可缺少的安全保护，其分为轻瓦斯保护动作于信号、重瓦斯保护动作于断路器跳闸。（1）轻瓦斯保护动作：当变压器局部产生击穿或短路故障时，其变压器内会产生气体，这时继电保护装置会根据气体的速度、特征以及成分等，来推测其故障的原因、部位和严重程度。当因为是滤油、加油或气动强油循环装置而产生气体，或是因温度下降或漏油使油面下降，再或是因为变压器轻微故障而产生气体等原因时，保护装置会发出瓦斯信号。（2）重瓦斯保护动作：当变压器内油面剧烈下降或保护装置二次回路故障，或是检修后油中空气分离太快等，均会导致瓦斯动作于跳闸。 1.2差动保护 差动保护是电力系统中，被保护设备发生短路故障，流进被保护设备的电流和流出的电流不相等，从而产生差电流，当产生的差电流大于差动保护装置的整定值时而动作的一种保护装置。 1.3后备保护 当回路发生故障时，回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件（如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后（延时时间根据各回路的要求），另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。
文件编号：RHD-QB-K7070 （解决方案范本系列） 编辑：XXXXXX 查核：XXXXXX 时间：XXXXXX 变压器安全防护措施标 准版本
变压器安全防护措施标准版本 操作指导：该解决方案文件为日常单位或公司为保证的工作、生产能够安全稳定地有效运转而制定的，并由相关人员在办理业务或操作时进行更好的判断与管理。，其中条款可根据自己现实基础上调整，请仔细浏览后进行编辑与保存。 一、编制依据 1、《建筑施工安全检查标准》 2、施工组织设计及施工图纸等。 二、工程概况 本工程为生活辅助楼，该楼建筑面积5555平方米，使用一台QTZ40塔机垂直运输，临时施工的变压器及供电线路均在该塔机工作半径。变电器靠近围墙在生活辅助楼与侯工楼之间位置，供电线路总长72米，线高10.5米。 三、防护材料 杉木竿：12根，每根12米长，8根作为变压器
四周的立竿，4根作为斜支撑。 木方：50根，每根4米长，用于变压器四周及上口横竿。 竹胶板：50块，每块尺寸为 1220mm*2440mm，用于变压器上口水平方向及周围的防护。并在靠近东侧处制作木门，方便进入检查维修。 竹竿462根，每根8米长，320根作为供电线路，剩余作为斜撑和横担。 竹片：880块，每块尺寸为 1000mm*1000mm，线路上方采用双层布置总计使用480块，剩余作为东侧里面的防护。 五、安全防护施工方法 在变压器未通电之前，我们提前先将变压器进行防护，在距变压器四周1.5米的地方立8根杉木竿，
杉木竿的埋地深度不得小于1米，地面以上10米。立竿埋好后，变压器四周水平方向用木方设置横竿，横竿用铁钉固定在四周的立竿上，横竿与横竿之间的间距为0.8米。横竿设置完毕后，在变压器相邻边用竹胶板进行封闭，竹胶板用铁钉固定在横竿上，板与板之间不得留有空隙，要做到全封闭。其它三面用竹片固定在横竿上，固定时必须牢固、可靠。变压器上口采用双层竹胶板进行水平方向全封闭防护，竹胶板用铁钉固定在横竿上，水平方向防护层上下两道，间距为500mm。 为了防护体的整体稳固性，在防护体四角必须加设4根斜支撑，以免防止防护体造成倾斜的可能。 在靠近东侧处制作木门，方便进入检查维修，悬挂警示标志。 供电线路采用内双外单的3排竹竿防护架，竹
单选题 1、线路纵差保护可以反应( ) 得故障。 A. 本条线路两侧电流互感器之间任何地点 B. 本条线路一部分 C. 本条线路全部与下条线路一部分 D. 下条线路 答案:A 试题分类:继电保护/ 本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 2、TV断线时，不受影响得保护就是()。 A、距离保护 B高频零序保护 C差动保护 D零序方向保护 答案:C 试题分类:继电保护/ 本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 3、线路两侧得保护装置在发生短路时，其中得一侧保护装置先动作，等它动作跳闸后，另一侧保护装置才动作，这种情况称之为( ) 。 A 、保护有死区 B 、保护相继动作 C、保护不正确动作 D、保护既存在相继动作又存在死区 答案:B 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 4、切除220 kV 输电线路任一点故障得保护就是( ) 。 A 、相间距离保护 B 、纵联差动保护 C、零序电流保护 D、接地距离保护 答案:B 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 5、线路纵联差动保护可作线路全长得( ) 保护。 A、主保护 B 、限时速动 C、后备
D、辅助 答案:A 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 6、纵联保护中电力载波高频通道用( )方式来传送被保护线路两侧得比较信号。 A 、卫星传输 B 、微波通道 C、相一地高频通 D、电话线路 答案:C 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第1节 难度:2 分数:1 7、横联差动方向保护可作为( ) 得主保护。 A 、单电源线路 B 、双电源线路 C、平行线路 D、单电源环形网络线路 答案:C 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第2节 难度:2 分数:1 8、输电线路横联差动方向保护, 一般要求保护相继动作区( ) 线路全长。 A 、小于60％ B 、小于等于50％ C、小于30% D、小于50% 答案:B 试题分类:继电保护/本科 所属知识点:继电保护/第7章/第2节 难度:2 分数:1 9、为防止双回线横联差动方向保护或电流平衡保护在相继切除故障时,可能将非故障线路误切除较好得措施就是( ) 。 A 、操作电源经双回线断路器辅助常开触点串联后加至保护装置上 B 、操作电源经双回线跳闸位置中间继电器触点串联后加至保护装置上 C、操作电源经双回线合闸位置中间继电器触点串联后加至保护装置上 D、操作电源经双回线合闸位置中间继电器触点并联后加至保护装置上
摘要 电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，为了供电的可靠性和系统正常运行，就必须视其容量的大小、电压的高低和重要程度，设置相应的继电保护装置。本设计结合电力变压器运行中的故障，分析了电力变压器纵联差动保护、瓦斯保护及过电流保护等继电保护装置配置原则和设计方案。 关键词：电力变压器继电保护装置保护配置
Abstract Power transformer is very important in power system,power components in order to power supply reliability and system normal operation,you must see the size of its capacity,voltage and important degree of on any account,set up corresponding relay protection device.This paper according to the operation of power transformer fault and analyzed the power transformer longitudinal differential peotection,gas protection and over-current protection rely protection device configuration principle and design scheme. Keywords: Power transformer Relay protection device Protection configuration
文件编号：GD/FS-4997 （解决方案范本系列） 电力变压器的防火防爆措 施详细版 A Specific Measure To Solve A Certain Problem, The Process Includes Determining The Problem Object And Influence Scope, Analyzing The Problem, Cost Planning, And Finally Implementing. 编辑：_________________ 单位：_________________ 日期：_________________
电力变压器的防火防爆措施详细版 提示语：本解决方案文件适合使用于对某一问题，或行业提出的一个解决问题的具体措施，过程包含确定问题对象和影响范围，分析问题，提出解决问题的办法和建议，成本规划和可行性分析，最后执行。，文档所展示内容即为所得，可在下载完成后直接进行编辑。 电力变压器是电力系统中输配电力的主要设备。电力变压器主要是将电网的高压电降低为可以直接使用的6000伏(V)或380伏(V)电压，给用电设备供电。如变压器内部发生过载或短路，绝缘材料或绝缘油就会因高温或电火花作用而分解，膨胀以至气化，使变压器内部压力急剧增加，可能引起变压器外壳爆炸，大量绝缘油喷出燃烧，油流又会进一步扩大火灾危险。 运行中防火爆炸要注意： (1)不能过载运行：长期过载运行，会引起线圈发热，使绝缘逐渐老化，造成短路。 (2)经常检验绝缘油质：油质应定期化验，不合
格油应及时更换，或采取其它措施。 (3)防止变压器铁芯绝缘老化损坏，铁芯长期发热造成绝缘老化。 (4)防止因检修不慎破坏绝缘，如果发现擦破损伤，就及时处理。 (5)保证导线接触良好，接触不良产生局部过热。 (6)防止雷击，变压器会因击穿绝缘而烧毁。 (7)短路保护：变压器线圈或负载发生短路，如果保护系统失灵或保护定值过大，就可能烧毁变压器。为此要安装可靠的短路保护。 (8)保护良好的接地。 (9)通风和冷却：如果变压器线圈导线是A级绝缘，其绝缘体以纸和棉纱为主。温度每升高8℃其绝缘寿命要减少一半左右;变压器正常温度90℃以下运
( 安全技术 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 2021年电力变压器运行的安全 与继电保护 Technical safety means that the pursuit of technology should also include ensuring that people make mistakes
2021年电力变压器运行的安全与继电保护 1电力变压器的故障分为内部和外部两种故障。内部故障指变压器油箱里面发生的各种故障，主要靠瓦斯和差动保护动作切除变压器;外部故障指油箱外部绝缘套管及其引出线上发生的各种故障，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，设备是否损坏主要取决于变压器的动稳定性。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(如低压侧母线保护)或保护拒动时，则只能靠变压器后备保护动作跳开相应开关使变压器脱离故障。因后备保护带延时动作，所以变压器必然要承受一定时间段内的区外故障造成的过电流，在此时间段内变压器是否损坏主要取决于变压器的热稳定性。因此，变压器后备保护的定值整定与变压器自身的热稳定要求之间存在着必然的联系。
2变压器设计热稳定指标 文献[1]中要求“对称短路电流I的持续时间：当使用部门未提出其它要求时，用于计算承受短路耐热能力的电流I的持续时间为2s。注：对于自耦变压器和短路电流超过25倍额定电流的变压器，经制造厂与使用部门协商后，采用的短路电流持续时间可以小于2s。” 按以上设计考虑，一台220kV/120MVA普通三卷变压器，取变压器典型参数(高低压阻抗比为22.4)计算可知：低压侧能够承受的热稳定电流标幺值约为0.51。当两台这样的变压器并列运行，低压侧母线故障本侧分段开关跳开时，变压器低压绕组中可能的短路电流可达到0.75倍标幺值，比设计值增大了近50%。若三台这样的变压器并列运行，变耦变压器，按技术规程[2]要求，装设瓦斯保护、过激磁保护、双重差动保护，同时在其高、中压侧均装设了阻抗保护及零序方向电流保护，低压侧装设过流保护。这些保护均作用于跳闸。高、中压侧的阻抗保护和低压侧过流保护属变压器的相间后备保护。由于500kV变压器多为单相式变压器，所以变压器本体不会
1 引言 继电保护是保障电力设备安全和防止及限制电力系统长时间大面积停电的最基本、最重要、最有效的技术手段。许多实例表明，继电保护装置一旦不能正确动作，就会扩大事故，酿成严重后果。因此，加强继电保护的设计和整定计算，是保证电网安全稳定运行的重要工作。实现继电保护功能的设备称为继电保护装置。本次设计的任务主要包括了六大部分，分别为运行方式的选择、电网各个元件参数及负荷电流计算、短路电流计算、继电保护距离保护的整定计算和校验、继电保护零序电流保护的整定计算和校验、对所选择的保护装置进行综合评价。其中短路电流的计算和电气设备的选择是本设计的重点。通过分析，找到符合电网要求的继电保护方案。 继电保护技术的不断发展和安全稳定运行，给国民经济和社会发展带来了巨大动力和效益。但是，电力系统一旦发生自然或人为故障，如果不能及时有效控制，就会失去稳定运行，使电网瓦解，并造成大面积停电，给社会带来灾难性的后果。因此电网继电保护和安全自动装置应符合可靠性、安全性、灵敏性、速动性的要求。要结合具体条件和要求，本设计从装置的选型、配置、整定、实验等方面采取综合措施，突出重点，统筹兼顾，妥善处理，以达到保证电网安全经济运行的目的。 在电力系统发生故障中，继电保护装置能够及时地将故障部分从系统中切除，从而保证电力设备安全和限制故障波及范围，最大限度地减少电力元件本身的损坏，降低对电力系统安全供电的影响，从而满足电力系统稳定性的要求，改善继电保护装置的性能，提高电力系统的安全水平。 2 课程设计任务和要求
通过本课程设计，巩固和加深在《电力系统基础》、《电力系统分析》和《电力 系统继电保护与自动化装置》课程中所学的理论知识，基本掌握电力系统继电保护设计的一般方法，提高电气设计的设计能力，为今后从事生产和科研工作打下一定的基础。 要求完成的主要任务: 要求根据所给条件确定变电所整定继电保护设计方案，最后按要求写出设计说明书，绘出设计图样。 设计基本资料: 某变电所的电气主接线如图所示。已知两台变压器均为三绕组、油浸式、强迫风冷、分级绝缘，其参数：MVA S N 5.31=，电压：kV 11/%5.225.38/%5.24110?±?±，接线：)1211//(//011--?y Y d y Y N 。短路电压：5.10(%)=HM U ； 6(%);17(%),==ML L H U U 。两台变压器同时运行，110kV 侧的中性点只有一台接地； 若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图所示。（请把图中的L1的参数改为L1=20km ） ～ 图2.1变电所的电气主接线图
单选题 1、线路纵差保护可以反应（）的故障。 A．本条线路两侧电流互感器之间任何地点 B．本条线路一部分 C．本条线路全部和下条线路一部分 D．下条线路 答案：A 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1 2、TV断线时，不受影响的保护是（）。 A.距离保护 B.高频零序保护 C.差动保护 D.零序方向保护 答案：C 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1 3、线路两侧的保护装置在发生短路时，其中的一侧保护装置先动作，等它动作跳闸后，另一侧保护装置才动作，这种情况称之为( )。 A. 保护有死区 B. 保护相继动作 C. 保护不正确动作 D. 保护既存在相继动作又存在死区 答案：B 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1 4、切除220 kV输电线路任一点故障的保护是( )。 A. 相间距离保护 B. 纵联差动保护 C. 零序电流保护 D. 接地距离保护 答案：B 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1
5、线路纵联差动保护可作线路全长的（）保护。 A. 主保护 B. 限时速动 C. 后备 D. 辅助 答案：A 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1 6、纵联保护中电力载波高频通道用( )方式来传送被保护线路两侧的比较信号。 A. 卫星传输 B. 微波通道 C. 相一地高频通 D. 电话线路 答案：C 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第1节 难度：2 分数：1 7、横联差动方向保护可作为（）的主保护。 A. 单电源线路 B. 双电源线路 C. 平行线路 D. 单电源环形网络线路 答案：C 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第2节 难度：2 分数：1 8、输电线路横联差动方向保护，一般要求保护相继动作区（）线路全长。 A. 小于60％ B. 小于等于50％ C. 小于30% D. 小于50% 答案：B 试题分类：继电保护/本科 所属知识点：继电保护/第7章/第2节 难度：2 分数：1
1 继电保护相关理论知识 1.1 继电保护的概述 研究电力系统故障和危及安全运行的异常工况，以探讨其对策的反事故自动化措施。因在其发展过程中曾主要用有触点的继电器来保护电力系统及其元件（发电机、变压器、输电线路等），使之免遭损害，所以沿称继电保护。 1.2.1 继电保护的任务 当电力系统发生故障或异常工况时，在可能实现的最短时间和最小区域内，自动将故障设备从系统中切除，或发出信号由值班人员消除异常工况根源，以减轻或避免设备的损坏和对相邻地区供电的影响。 1.2.2继电保护基本原理和保护装置的组成 继电保护装置的作用是起到反事故的自动装置的作用，必须正确地区分“正常”与“不正常”运行状态、被保护元件的“外部故障”与“内部故障”，以实现继电保护的功能。因此，通过检测各种状态下被保护元件所反映的各种物理量的变化并予以鉴别。依据反映的物理量的不同，保护装置可以构成下述各种原理的保护：（1）反映电气量的保护 电力系统发生故障时，通常伴有电流增大、电压降低以及电流与电压的比值(阻抗)和它们之间的相位角改变等现象。因此，在被保护元件的一端装没的种种变换器可以检测、比较并鉴别出发生故障时这些基本参数与正常运行时的差别．就可以构成各种不同原理的继电保护装置。 例如：反映电流增大构成过电流保护； 反映电压降低(或升高)构成低电压(或过电压)保护； 反映电流与电压间的相位角变化构成方向保护； 反映电压与电流的比值的变化构成距离保护。 除此以外．还可根据在被保护元件内部和外部短路时，被保护元件两端电流相位或功率方向的差别，分别构成差动保护、高频保护等。 同理，由于序分量保护灵敏度高，也得到广泛应用。 新出现的反映故障分量、突变量以及自适应原理的保护也在应用中。
第七章电力变压器的继电保护 第一节变压器故障、不正常状态与保护方式 根据我国的实际情况，变压器和发电机与高压输电线路元件相比，故障概率比较低，但其故障后对电力系统的影响却很大。但是保护装置本身的不合理，将给变压器本身造成极大的危害。因此，对电力变压器应该配置完善可靠的继电保护装置。 一、变压器的故障 变压器的故障主要包括以下几类。 (1)相间短路。这是变压器最严重的故障类型。它包括变压器箱体内部的相间短路和引出线(从套管出口到电流互感器之间的电气一次引出线)的相间短路。由于相间短路会严重地烧损变压器本体设备，严重时会使得变压器整体报废，因此，当变压器发生这种类型的故障时，要求瞬时切除故障。 (2)接地(或对铁芯)短路。显然这种短路故障只会发生在中性点接地的系统一侧。对这种故障的处理方式和相间短路故障是相同的，但同时要考虑接地短路发生在中性点附近时保护的灵敏度。 (3)匝间或层间短路。对于大型变压器，为改善其冲击过电压性能，广泛采用新型结构和工艺，匝间短路故障发生的几率有增加的趋势。当短路匝数少，保护对其反应灵敏度又不足时，在短路环内的大电流往往会引起铁芯的严重烧损。如何选择和配置灵敏的匝间短路保护，对大型变压器就显得比较重要。 (4)铁芯局部发热和烧损。由于变压器内部磁场分布不均匀、制造工艺水平差、绕组绝缘水平下降等因素，会使铁芯局部发热和烧损，继而引发更严重的相间短路。因此，应及时检测这一类故障。 (5)油面下降。由于变压器漏油等原因造成变压器内油面下降，会引起变压器内部绕组过热和绝缘水平下降，给变压器的安全运行造成危害。因此当变压器油面下降时，应及时检测并予以处理。 二、变压器不正常运行状态 变压器不正常运行状态，是指变压器本体没有发生故障，但外部环境变化后引起了变压器的非正常工作状态。这种非正常运行状态如果不及时处理或告警，预示着将会引发变压器的内部故障。因此，从这种观点看，这一类保护也可称之为故障预测保护。 (1)过负荷。变压器有一定的过负荷能力，但若长期处于过负荷下运行，会使变压器绕组的绝缘水平下降，加速其老化，缩短其寿命。运行人员应及时了解过负荷运行状态，以便能作相应处理。 (2)过电流。过电流一般是由于外部短路后，大电流流经变压器而引起的。由于变压器在这种电流下会烧损，一般要求和区外保护配合后，经延时切除变压器。 (3)零序过流。由于变压器的绕组一般都是分级绝缘的，绝缘水平在整个绕组上不一致，当区外发生接地短路时，会使中性点电压升高，影响变压器安全运行。 (4)其他故障。如通风设备故障、冷却器故障等。这些故障也都必须作相应的处理。 三、变压器保护配置 根据《电力系统继电保护及自动装置技术规程》规定，对电力变压器的下列故障及异常运行方式应装设相应的保护装置： 1．0.8MVA及以上的油浸式变压器和0.4MVA及以上的车间内油浸式变压器，均应装设瓦斯保护。当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时应瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器，当变压器安装处电源侧无断路器或短路开关时，可作用于信号。 2．对变压器引出线套管及内部的短路故障应装设相应的保护装置并应符合下列规定： （1）10MVA及以上的单独运行变压器和6.3MVA及以上的并列运行变压器，应装设纵联差动保护6.3MVA及以下单独运行的重要变压器亦可装设纵联差动保护； （2）10MVA以下的变压器可装设电流速断保护和过电流保护2MVA及以上的变压器当电流速断灵敏系数不符合要求时宜装设纵联差动保护； （3）0.4MVA及以上，一次电压为10kV及以下线圈为三角-星形连接的变压器，可采用两相三继电
电力变压器继电保护设 计 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】
课程设计报告书 题目：电力变压器继电保护设计院（系）电气工程学院_______ 专业电气工程及其自动化____ 学生姓名冉金周__________ 学生学号 指导教师张祥军蔡琴______ 课程名称电力系统继电保护课程设计 课程学分 2____________ 起始日期 2017.6.23__
课程设计任务书
一、目的任务 电力系统继电保护课程设计是一个实践教学环节，也是学生接受专业训练的重要环节，是对学生的知识、能力和素质的一次培养训练和检验。通过课程设计，使学生进一步巩固所学理论知识，并利用所学知识解决设计中的一些基本问题，培养和提高学生设计、计算，识图、绘图，以及查阅、使用有关技术资料的能力。本次课程设计主要以中型企业变电所主变压器为对象，主要完成继电保护概述、主变压器继电保护方案确定、短路电流计算、继电保护装置整定计算、各种继电器选择、绘图等设计和计算任务。为以后深入学习相关专业课、进行毕业设计和从事实际工作奠定基础。 二、设计内容 1、主要内容 （1）熟悉设计任务书，相关设计规程，分析原始资料，借阅参考资料。 （2）继电保护概述，主变压器继电保护方案确定。 （3）各继电保护原理图设计，短路电流计算。
（4）继电保护装置整定计算。（5）各种继电器选择。 （6）撰写设计报告，绘图等。
2、原始数据 某变电所电气主接线如图1所示，已知两台变压器均为三绕组、油浸式、 强迫风冷、分级绝缘，其参数如下：S N =31.5MVA；电压为110±4×2．5％／ 38.5±2×2．5％／11 kV；接线为Y N /y/d 11 （Y /y/Δ-12-11）；短路电压U HM （%）=10.5，U HL （%）=17，U ML (%)=6。两台变压器同时运行，110kV侧的中性点 只有一台接地，若只有一台运行，则运行变压器中性点必须接地，其余参数如图1。 3、设计任务 结合系统主接线图，要考虑两条6.5km长的110kV高压线路既可以并联运行也可以单独运行。针对某一主变压器的继电保护进行设计，即变压器主保护
第七章继电保护及自动装置 题签： 1)什么是继电保护装置？其基本任务是什么？ 2)对继电保护的基本要求是什么？ 3)高压电动机装设低电压保护的作用是什么？基本要求是什么？ 4)什么叫备用电源自动投入装置？其作用和要求是什么？ 5)简述变压器都有哪些继电保护？各种继电保护的作用如何？ 6)600MW发变组装有哪些保护？ 7)主变差动和瓦斯保护的作用有哪些区别？如变压器内部故障时两种保护是否都能反映 出来？ 8)主变压器中性点零序过流、间隙过流和零序过压各保护什么类型故障？保护整定原则是 什么？ 9)断路失灵保护的作用是什么？ 10)“掉牌未复归”信号的作用是什么?通过什么信号反映? 11)600MW发电机无刷励磁系统有哪些保护、限制? 12)励磁控制系统的任务？ 13)什么叫主保护、后备保护? 14)发电机强行励磁起什么作用? 15)什么叫励磁系统电压反应时间?什么叫高起始响应励磁系统? 16)中央信号装置有几种?各有何用途? 17)什么叫常开接点、常闭接点？ 18)强励动作后应注意哪些事项？ 19)GEC-1励磁装置正常巡视检查项目？ 20)GEC-1励磁装置故障报警及其含义？ 21)GEC-1励磁装置有哪几种运行状态？ 22)发变组保护动作跳闸处理？ 23)提高系统稳定的措施有哪些? 24)600MW机组高厂变、高备变装有哪些保护? 25)高压厂用母线为什么装设低电压保护？保护分几段？各段时限、定值及跳哪些开关？ 26)什么叫断路器的失灵保护？ 27)什么叫电力系统的静态稳定？ 28)什么叫电力系统的动态稳定？ 29)继电保护装置的基本任务是什么？ 30)零序电流互感器是如何工作的？ 31)为什么大型发电机要装设100％接地保护？ 32)GEC-1励磁装置运行状态、控制规律指示灯代表什么含义？ 33)GEC-1励磁装置上电复位、带电复位有什么区别？ 34)GEC-1励磁装置有几种运行状态？ 正文： 1.什么是继电保护装置？其基本任务是什么？ 答：继电保护装置就是能反应电力系统中各电气设备发生故障或不正常工作状态，并作用于
整体解决方案系列 电力变压器安全运行措施（标准、完整、实用、可修改）
编号：FS-QG-63152电力变压器安全运行措施 Measures for safe operation of power transformers 说明：为明确各负责人职责，充分调用工作积极性，使人员队伍与目标管理科学化、制度化、规范化，特此制定 随着社会不断进步、用电量迅速增长，为了安全供电、提高供电可靠性，满足社会用电需求，对于变压器的安全运行，更显得意义重要。 现就以下几个方面论述如下: 1、合理选址变压器安全运行，需要有良好的外部环境。其安装选址要避免低洼、潮湿、高温、灰尘和腐蚀性气体的影响，尽量选择自然通风良好的地方，以提高散热条件和避免易燃易爆气体的影响。 2、合理选择变压器的保护方式在电力系统中，继电保护应具有可靠性、快速性、灵敏性和选择性。变压器是电网中主要元件之一，应根据负荷的重要性和变压器自身价值等方面，综合选择所需的继电保护方式。变压器保护有变压器自身故障保护和外部电路故障保护。而变压器自身故障分为油
箱内和油箱外故障两种。 以下介绍几种保护方式: (1)瓦斯保护。瓦斯保护有轻瓦斯保护和重瓦斯保护，轻瓦斯动作于信号，重瓦斯动作于电源侧断路器跳闸。在变压器开始带负荷运行的一星期内，应把重瓦斯保护从跳闸切换为信号。要把重瓦斯保护从跳闸功换为信号，要选择一只电阻代替中间继电器的电压线圈，而该电阻的阻值，应能使信号继电器的灵敏度大于1.4，并要检验长期流过电流信号继电器的电流是否小于电流信号继电器的额定电流。故此，代替中间继电器线圈的电阻R1阻值应满足:1.4Idz (2)电流速断保护。电流速断适用于10MVA以下，没有差动保护，且过流保护时限大于0.5秒的故障保护，其保护动作时限取零秒，继电器动作电流IDZ.J:IDZJ=(KJXKk/K)×ID.DZ其中:KJX是电流互感器接线系数;KK是可靠系数，取1.2--1.3;ID.DZ是被保护变压器副边出口三相最大短路电流;K是电流互感器额定变比。 (3)差动保护。差动保护的原理，是当变压器发生内部或外部故障时，流入变压器的电流与流出变压器的电流出现异
电力变压器的继电保护整定值计算 一．电力变压器的继电保护配置 注1：①当带时限的过电流保护不能满足灵敏性要求时，应采用低电压闭锁的 带时限的过电流保护。 ②当利用高压侧过电流保护及低压侧出线断路器保护不能满足灵敏性要求时，应装 设变压器中性线上的零序过电流保护。
③低压电压为230/400V的变压器，当低压侧出线断路器带有过负荷保护时，可不装 设专用的过负荷保护。 ④密闭油浸变压器装设压力保护。 ⑤干式变压器均应装设温度保护。 注2：电力变压器配置保护的说明 （1）配置保护变压器内部各种故障的瓦斯保护，其中轻瓦斯保护瞬时动作发出信号，重瓦斯保护瞬时动作发出跳闸脉冲跳开所连断路器。 （2）配置保护变压器绕组和引线多相短路故障及绕组匝间短路故障的纵联差动保护或者电流速断保护，瞬时动作跳开所连断路器。 （3）配置保护变压器外部相间短路故障引起的过电流保护或复合电压启动过电流保护。 （4）配置防止变压器长时间的过负荷保护，一般带时限动作发出信号。 （5）配置防止变压器温度升高或冷却系统故障的保护，一般根据变压器标准规定，动作后发出信号或作用于跳闸。 （6）对于110kV级以上中性点直接接地的电网，要根据变压器中性点接地运行的具体情况和变压器的绝缘情况装设零序电流保护或零序电压保护，一般带时限动作 作用于跳闸。 注3：过流保护和速断保护的作用及范围 ①过流保护：可作为本线路的主保护或后备保护以及相邻线路的后备 保护。它是按照躲过最大负荷电流整定，动作时限按阶段原则选择。 ②速断保护：分为无时限和带时限两种。 a.无时限电流速断保护装置是按照故障电流整定的，线路有故障时，它能瞬时动作， 其保护范围不能超出本线路末端，因此只能保护线路的一部分。 b.带时限电流速断保护装置，当线路采用无时限保护没有保护范围时，为使线路全长 都能得到快速保护，常常采用略带时限的电流速断与下级无时限电流速断保护相配 合，其保护范围不仅包括整个线路，而且深入相邻线路的第一级保护区，但不保护 整个相邻线路，其动作时限比相邻线路的无时限速断保护大一个时间级。 二．电力变压器的继电保护整定值计算 ■计算公式中所涉及到的符号说明 在继电保护整定计算中，一般要考虑电力系统的最大与最小运行方式。 最大运行方式—是指在被保护对象末端短路时，系统等值阻抗最小，通过保护装置的 短路电流为最大的运行方式。 最小运行方式—是指在上述同样短路情况下，系统等值阻抗最大，通过保护装置的 短路电流为最小的运行方式。
一、编制说明 本工程主楼高层部位塔吊吊臂距离变压器不满足安全距离，必须采取必要的防护措施。为保证塔吊能在一个安全的环境下正常工作和顺利完成各楼的施工任务，现根据塔吊使用环境安全有关要求及有关对施工区域内变压器防护措施要求，拟采用在变压器与塔吊之间搭设防护架，特制定此变压器防护架施工方案。为确保安全施工，要求防护架搭设高度超过变压器上部不小于2m。防护架应牢固、稳定，具有一定的抗风和抗倾覆能力。 二、编制依据 1、施工现场实地勘察； 2、《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46-2005）； 3、国家相关规范规定。 4、《建筑施工扣件式钢管防护架安全技术规范》JGJ130-2011 5、国家现行的技术政策及标准、安全操作规程及安全验收规范。 三、工程概况及现场概况 1、工程概况 本工程建设地点为城市规划部门提供的温州市梧田站南片整合规划A-06a地块，位于温州大道以南、温州市民政局军供大厦以西、金温铁路以北。建设用地面积为10784.4㎡，总建筑面积62998.99㎡（地上建筑22660.53㎡，地下室10562.46㎡）。主塔楼共22层，建筑总高度94.25 米；副楼共6层，建筑外观总高度31.8米；地下2层、高
度10.8M。 2、现场概况 在场地东北角有2台变压器，现场施工中设2台塔吊，主楼处塔吊因塔吊距变压器距离小于塔吊大臂长度，架空变压器在塔吊回转半径内，根据《施工现场临时用电安全技术规范》的要求，必须采用安全保护措施。 四、防护方法 1、防护棚搭设范围 塔吊旋转半径范围内变压器四周及上空，以变压器距地高度8m进行搭设防护架。 2、防护架搭设构造 采用三排毛竹脚手架进行搭设，立杆横向间距 1.5m，纵向间距1.5m，大横杆步距1.5m，第一步杆距地0.2m，顶部上层防护，上下层间距0.5m。搭设高度9.7m，变压器距地高度约为2.5m（变压器最低点）。 3、防护架搭设材料 3.1 防护架杆件 主要杆件为毛竹，杆件的规格应符合下表的规定： 3.2 其他材料
电力变压器的保护配置 随着企业的快速发展，供电可靠性的要求不断提高，变压器的安全运行更是必不可少的条件。而合理可靠的保护配置是变压器安全运行的必备条件。现代生产的变压器，虽然在设计和材料方面有所改进，结构上比较可靠，相对于输电线路和发电机来说，变压器故障机会也比较少，但在实际运行中，仍有可能发生备种类型的故障和异常运行情况，这会对供电可靠性和系统的正常运行带来严重影响。为了满足电力系统稳定方面的要求，当变压器发生故障时，要求保护装置快速切除故障。 第一章电力变压器的故障及不正常工作状态 （一）变压器的故障 变压器的故障可以分为油箱外和油箱内两种故障。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生的相间短路和接地短路。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路、匝间短路以及铁芯的烧损等。油箱内故障时产生的电弧，不仅会损坏绕组的绝缘、烧毁铁芯，而且由于绝缘材料和变压器油因受热分解而产生大量气体，有可能引起变压器油箱的爆炸。因此，当变压器发生各种故障时，保护装置应能尽快的将变压器切除。实践表明，变压器套管和引出线上的相间短路、接地短路、绕组的匝间短路是比较常见的故障形式，而变压器油箱内发生相间短路的情况比较少。 （二）变压器的不正常运行状态 变压器的不正常运行状态主要有变压器外部短路和过负荷引起的过电流；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；风扇故障或漏油等原因引起冷却能力的下降等。这些不正常运行状态会使绕组和铁芯过热。大容量变压器在过电压或低频率等异常运行工况下会使变压器过励磁，引起铁芯和其他金属构件过热。变压器处于不正常运行状态时，继电保护应根据其严重程度，发出告警信号，使运行人员及时发现并采取相应的措施，以确保变压器
浅谈配电变压器的保护措施及其注意事项 发表时间：2018-04-13T10:22:31.183Z 来源：《电力设备》2017年第31期作者：杜强王立运[导读] 摘要：配电变压器是配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。 (国网山东省电力公司宁阳县供电公司山东泰安 271400) 摘要：配电变压器是配电系统中根据电磁感应定律变换交流电压和电流而传输交流电能的一种静止电器。通常安装在杆塔、台架或配电所中，一般将10kV电压降至400伏左右输入用户。变压器运行是否正常直接影响用户生产和生活用电，并关系到用电设备的安全。为了保证用户用上优质、安全电，必须保证配变运行正常。因此我们有必要从保护配置技术角度和日常运行管理两大方面来谈谈配电变压器的保护措施及其注意事项： 关键词：变压器保护注意事项 一、保护配置技术方面 1、装设避雷器保护,防止雷击过电压：配变的防雷保护，采用装设无间隙金属氧化物避雷器作为过电压保护，以防止由高低压线路侵入的高压雷电波所引起的变压器内部绝缘击穿，造成短路，杜绝发生雷击破坏事故。采用避雷器保护配变时，一是要通过正常渠道采购合格产品，安装投运前经过严格的试验达到运行要求再投运；二是对运行中的设备定期进行预防性试验，对于泄漏电流值超过标准值的不合格产品及时加以更换；三是定期进行变压器接地电阻检测，对100kVA及以上的配电变压器要求接地电阻必须在4Ω以内，对100kVA以下的配电变压器，要求接地电阻必须在10Ω以内。如果测试值不在规定范围内，应采取延伸接地线，增加接地体及物理、化学等措施使其达到规定值，每年的4月份和7月份进行两次接地电阻的复测，防止焊接点脱焊、环境及其它因素导致接地电阻超标。如果变压器接地电阻超标，雷击时雷电流不能流入大地，反而通过接地线将雷电压加在配电变压器低压侧再反向升压为高电压，将配变烧毁；四是安装位置选择应适当，高压避雷器安装在靠配变高压套管最近的引线处，尽量减小雷电直接侵入配变的机会，低压避雷器装在靠配变最近的低压套管处，以保证雷电波侵入配变前的正确动作，按电气设备安装规范标准要求安装，防止盲目安装而失去保护的意义。 2、装设速断、过电流保护，保证有选择性地切除故障线路：配变的短路保护和过载保护由装设于配变高压侧的熔断器和低压侧的漏电总保护器（该装置有漏电保护和配变低压过电流保护）来实现。为了有效地保护配变，必须正确选择熔断器的熔体(熔丝、熔片等)及低压过电流保护定值。高压侧熔丝的选择，应能保证在变压器内部或外部套管处发生短路时被熔断。熔丝选择原则：（1）容量在100kVA及以下的配变，高压熔丝按2～2.5倍额定电流选择；（2）容量在100kVA以上的配变，高压熔丝按1.5～2倍额定电流选择。低压侧漏电总保护器过流动作值取配变低压侧额定值的1.3倍，配变低压各分支线路过流保护定值不应大于总保护的过流动作值，其值应小于配变低压侧额定电流，一般按导线最大载流量选择过流值，保证在各出线回路发生短路或输出负载过大，引起配变过负荷时能及时动作，切除负载和故障线路，实现保护配变的目的。同时满足各级保护的选择性要求。低压分支回路短路故障时，分支回路动作，漏电总保护器过流保护不动作，低压侧总回路故障或短路时，低压侧漏电总保护器过流保护动作，高压侧熔体不应熔断；变压器内部故障短路时，高压侧熔体熔断，上一级变电站高压线路保护装置不应动作跳闸，保证配电网保护装置正确分级动作。配变高压侧熔体保护材料一定要按标准配备，坚决杜绝用铜、铝等金属导体替代熔断器熔体。 二、日常运行管理方面 1、加强日常巡视、维护和定期测试：（1）进行日常维护保养，及时清扫和擦除配变油污和高低压套管上的尘埃，以防气候潮湿或阴雨时污闪放电，造成套管相间短路，高压熔断器熔断，配变不能正常运行；（2）及时观察配变的油位和油色，定期检测油温，特别是负荷变化大、温差大、气候恶劣的天气应增加巡视次数，对油浸式的配电变压器运行中的顶层油温不得高于95℃，温升不得超过55℃，为防止绕组和油的劣化过速，顶层油的温升不宜经常超过45℃；（3）摇测配变的绝缘电阻，检查各引线是否牢固，特别要注意的是低压出线连接处接触是否良好、温度是否异常；（4）加强用电负荷的测量，在用电高峰期，加强对每台配变的负荷测量，必要时增加测量次数，对三相电流不平衡的配电变压器及时进行调整，防止中性线电流过大烧断引线，造成用户设备损坏，配变受损。联接组别为Yyn0的配变，三相负荷应尽量平衡，不得仅用一相或两相供电，中性线电流不应超过低压侧额定电流的25%，力求使配变不超载、不偏载运行； 2、防止外力破坏：（1）合理选择配变的安装地点，配变安装既要满足用户电压的要求，又要尽量避免将其安装在荒山野岭，易被雷击，也不能安装在远离居民区的地方，以防不法分子偷盗。安装位置太偏僻也不利于运行人员的定期维护，不便于工作人员的管理；（2）避免在配电变压器上安装低压计量箱，因长时间运行，计量箱玻璃损坏或配变低压桩头损坏不能及时进行更换，致使因雨水等原因烧坏电能表引起配变受损；（3）不允许私自调节分接开关，以防分接开关调节不到位发生相间短路致使烧坏配电变压器；（4）在配变高低压端加装绝缘罩，防止自然灾害和外物破坏，在道路狭窄的小区和动物出入频繁的森林区加装高低压绝缘罩，防止配电变压器接线桩上掉东西使低压短路而烧毁配变；（5）定期巡视线路，砍伐线路通道，防止树枝碰在导线上引起低压短路烧坏配电变压器的事故。结束语：要使配电变压器保持长期安全可靠运行，除加强提高保护配置技术水平之外，在日常的运行管理方面同样也十分重要。作为配变运行管理人员，一定要做到勤检查、勤维护、勤测量，及时发现问题及时处理，采取各种措施来加强配电变压器的保护，防止出现故障或事故，以保证配电网安全、稳定、可靠运行。 参考文献： [1]王金丽,盛万兴,方恒福,王金宇,杨红磊,王利. 自适应负荷型配电变压器设计[J]. 电力系统自动化,2014,38(18):86-92+119. [2]潘明军. 基于配电变压器日常使用中的保护措施浅析[J]. 民营科技,2013,(11):71. [3]刘兴平,陈民铀. 一种配电变压器绕组变形故障的在线监测新方法[J]. 电力系统保护与控制,2013,41(12):20-26. [4]韩怡,程卫华,李莉. 谈配电变压器的保护措施及日常管理[J]. 中国新技术新产品,2011,(21):106. [5]刘亚朝,魏晓晋. 试论配电变压器的保护措施和注意事项[J]. 中国城市经济,2011,(20):151. 作者简介： 姓名：杜强，男，民族：汉，出生年月：1976年10月，职称：技师。