变压器继电保护原理范文

变压器继电保护原理篇1

关键词：瓦斯保护;轻瓦斯;重瓦斯 ;气体继电器

中图分类号：TM4文献标识码： A

Abstract:Transformer gas protection as the main protection of transformer internal fault, to various types of reaction of transformer, has the characteristics of fast operation, high sensitivity, simple structure and so on. This paper introduces the working principle of transformer gas protection, and introduces the transformer gas protection action analysis and processing, to prevent gas protection malfunction and put forward some countermeasures measures.

Keywords: Gas protection ;Light gas; Heavy gas ;Gas relay

一、概述

（一）什么是变压器的瓦斯保护

瓦斯保护是反应变压器油箱内部气体和油流而动作的保护。在变压器油箱内部发生故障时，由于故障点电流和电弧的作用，变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生的可燃性气体，人们将这种可燃性气体统称为瓦斯气体，它们将从油箱流向油枕的上部，当严重故障时，油会迅速膨胀并产生大量的气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕的上部。利用油箱内部故障的这些特点，可以构成反应上述气体而动作的保护装置，称为瓦斯保护。

（二）变压器瓦斯保护的范围

瓦斯保护是变压器的主要保护，它可以反映油箱内的一切故障。包括：油箱内的多相短路、绕组匝间短路、绕组与铁芯或与外壳间的短路、铁芯故障、油面下降或漏油、分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护动作迅速、灵敏可靠而且结构简单。但是它不能反映油箱外部电路（如引出线上）的故障，所以不能作为保护变压器内部故障的唯一保护装置。运行中要求容量在800KVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上的车间内油浸式变压器应装设瓦斯保护。

二、变压器瓦斯保护的工作原理

（一）气体继电器的结构

瓦斯保护的测量继电器是气体继电器。气体继电器主要有浮筒式、档板式、开口杯式等不同型号。目前高电压等级大多采用QJ-80型继电器，其信号回路接上开口杯，跳闸回路接下档板。

如图1所示，气体继电器安装于变压器油箱与油枕之间，为了防止变压器内储存气体，同时为了在故障时便于气体迅速可靠地冲入气体继电器，保证气体继电器快速正确动作，所以要求沿气体继电器的方向，变压器大盖坡度应为1%―1.5%，这个坡度在变压器出厂之前就已经设计好了，另一个是从油箱到油枕连接管的坡度为2%―4%的角度。

图1瓦斯继电器安装位置图（1-气体继电器；2-油枕）

图2为QJ-80型气体继电器的内部结构图：

图2QJ-80型气体继电器结构图

1-罩；2-顶针；3-气塞；4-磁铁；5-开口杯；6-重锤；7-探针；8-开口销；9-弹簧；10-挡板；11-磁铁；12-螺杆；13-干簧接点（重瓦斯）；14-调节杆；15-干簧接点（轻瓦斯）；16-套管；17-排气口

（二）瓦斯保护动作过程

如图3所示，正常工作时，继电器开口杯中充满了油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧触点断开。

轻瓦斯保护动作过程。轻瓦斯继电器由开口杯、干簧接点等组成，作用于信号。当变压器油箱内部发生轻微故障时，少量气体将聚集在继电器的顶部，使继电器内的油面下降，开口杯露出油面，由于开口杯自身重量加上杯内的油重量所产生的力矩大于平衡锤产生的力矩，因此开口杯向下转动，当固定在开口杯上的磁铁随开口杯下降到接近干簧触点时，该触点闭合发出轻瓦斯动作信号。轻瓦斯按气体容积进行整定，整定范围为250-300cm³，一般整定在250cm³。

重瓦斯保护动作过程。重瓦斯继电器由挡板、弹簧、干簧接点等组成，作用于跳闸。当油箱内部发生严重故障时，就会产生大量的气体并伴随着油流冲击挡板，当油流速度达到继电器的整定值时，挡板被冲到一定的位置，固定在挡板上的磁铁就向干簧触点靠近，使该触点闭合，该触点闭合动作于断路器跳

正常情况

轻瓦斯

保护

重瓦斯

保护

严重漏油

图3瓦斯保护动作原理图

闸。重瓦斯按油流速度进行整定，整定范围为0.6-1.5m/s，根据各个厂家的不同略有差异。

当变压器出现严重漏油使油面降低时，首先上开口杯露出油面，发“轻瓦斯“信号；继而下开口杯露出油面后，发“重瓦斯”动作信号并发出跳闸脉冲，以保护变压器，这种情况比较少见，一般在轻瓦斯发信后就要立即检查、分析、处理，等不到重瓦斯动作。

瓦斯保护二次原理接线图如图4所示，气体继电器KG的接点KG1为重瓦斯接点，动作于跳闸；接点KG2为轻瓦斯接点，动作于发信。当变压器油箱内发生严重故障时，由于油流的不稳定可能造成干簧继电器接点的抖动，此时为使断路器可靠跳闸，节点KG1闭合后应经信号继电器KS1启动具有电流自保持线圈的出口中间继电器KCO，其动合接点KCO1和KCO2闭合并由其电流自保持线圈保持闭合状态，于是变压器两侧断路器的跳闸线圈Y1、Y2接通，即可靠跳开变压器两侧断路器QF1、QF2.两侧断路器跳闸后由中间继电器辅助触点QF1、QF2来自动解除出口回路的自保持。此外，为防止变压器换油或进行实验时引起重瓦斯保护误动作跳闸，可利用切换片XB将跳闸回路切换到信号回路。

图4瓦斯保护二次原理接线图（a）及直流二次回路展开图（b）

三、变压器瓦斯保护动作分析及处理

为了方便理解，对于变压器瓦斯保护的动作原因做了如下的一个思维导图。

图5变压器瓦斯保护动作原因图

从图中可以看出，轻瓦斯的动作原因分别是处理油时进入空气，这里所指的处理油包括补油、滤油、换油，这个过程中如果进入空气，将会使轻瓦斯动作于发信。油面下降，引起油面下降的主要有温度骤变或者漏油等。或者油箱内部轻微故障产生少量气体引起轻瓦斯动作，或者瓦斯继电器二次接地或是绝缘损坏等，都有可能引起轻瓦斯动作。引起重瓦斯动作的主要原因是变压器内部严重故障。比如相间短路、匝间短路、铁心故障、严重过负荷以及内部出现的其他严重故障。

作为变电运行人员，在发变压器轻瓦斯动作以后应立即向调度或上级部门汇报，并且复归信号。然后进行现场检查，检查变压器温度、油位、声音、电流、负荷等的变化，判断内部是否有轻微故障。如果是变压器油位过低引起，则通过补油等措施恢复正常油位。检查变压器本体及强迫油循环冷却系统是否漏油。如有漏油，可能有空气浸入，应消除漏油。当出现信号的同时发现变压器电流不正常，应停用该变压器。若积气，通过有色谱在线分析系统能快速查出故障原因，若是没有有色谱在线分析系统，应立即抓紧时间记录气体量，并取气进行油色谱分析，根据分析情况来判断故障。若是没有积气，则考虑直流系统接地以及二次回路故障造成误报警。此时，应将重瓦斯保护由跳闸改投信号，并由继电保护人员检查处理，正常后再将重瓦斯保护投跳闸位置。一定要注意监视变压器的负荷变化，发现问题及时与调度联系，随时做好停主变的准备。

在没有有色谱在线监测系统的情况下，发现有气体聚集需要取气时，一般将专用玻璃瓶倒置，使瓶口靠近瓦斯继电器的放气阀来收集气体。如果收集到的气体无色无味，且不能点燃，说明瓦斯继电器动作是油内排出空气所致。如果收集到的气体为黄色，且不易点燃，说明变压器的木质部分出现了故障；如果所收集的气体为淡黄色并带强烈臭味，又可燃烧，则表明是纸质部分故障；如果气体为灰色或黑色易燃气体，则为绝缘油故障。 判别气体是否可燃时，对室外变压器可直接打开瓦斯继电器的放气阀，点燃从放气阀排出的气体，若为可燃气体，沿气流方向将看到明亮的火焰。试验时应注意，为了确保安全，在油开始外溢前必须及时关闭放气阀。 从室内变压器收集的气体，应置于安全地点进行点燃试验。判别气体有颜色时动作必须迅速，否则颜色很快就会消失，从而得不到正确结果。

若是重瓦斯动作，首先要检查外壳有无变形，焊缝是否开裂、防爆管是否破裂喷油，油位、油温、油色有无变化，若是有气体，也要收集瓦斯继电器内的气体并做色谱分析，如无气体，应检查二次回路各瓦斯继电器的接线柱及引线绝缘是否良好；如果经检查未发现任何异常，而确系因二次回路故障引起误动作时，可在差动、过流保护投入的情况下将重瓦斯保护退出，试送变压器并加强监视；切记,重瓦斯保护的动作原因没有查清前，不得合闸送电!

四、变压器瓦斯保护误动防范措施

变压器瓦斯保护灵敏度高、安装接线简单、动作迅速，但是抗外界干扰能力较差，因此为了提高瓦斯保护动作可靠性，提出如下防范措施。

1.气体继电器的安装。新气体继电器安装前，应检查有无检验合格证明，口径、流速是否正确，内外部件有无损坏，最后检查浮筒、档板、信号和跳闸接点的动作是否可靠，并关好放气阀门。气体继电器应水平安装，顶盖上箭头应指向油枕，为了不妨碍气体的流通，变压器安装时应使顶盖沿瓦斯继电器的方向与水平面具有1%―1.5%的升高坡度，通往继电器的连接管具有2%―4%的升高坡度。

2.保护接线。进行保护接线时，应防止接错或短路，避免带电操作。

3.继电器应具备防振、防雨和防潮功能。为防止瓦斯继电器因漏水而短路，应在其端子和电缆引线端子箱上采取防雨措施，瓦斯继电器引出线应采用防油线。

4.反复排除变压器本体内的气体。变压器瓦斯继电器安装好以后，要反复排除变压器本体内的气体，以防瓦斯保护误动作。

5.严禁频繁启停潜油泵。这里主要针对检修人员在查找水冷系统故障或恢复运行过程中，严禁频繁启停潜油泵。

6.根据需要调整保护方式。继电器应根据不同的运行、检修方式及时调整继电器的保护方式，并尽快恢复。这里主要指的是，a进行注油和滤油时；b进行呼吸器畅通工作或更换硅胶时；c除采油样和气体继电器上部放气阀放气外，在其他所有地方打开放气、放油和进油阀门时；d开、闭气体继电器连接管上的阀门时；e在瓦斯保护及其二次回路上进行工作时，在上述工作完毕后，经1h试运行后，方可将重瓦斯投入跳闸。

7.地震引起重瓦斯动作停运的变压器，在投运前应对变压器及瓦斯保护进行检查试验，确认无异常后方可投入。

8.气体继电器发信或动作跳闸时，应进行相应电气试验，并取气样进行必要的分析，综合判断变压器故障性质，决定是否投运。

五、结语

变压器瓦斯保护作为变压器主保护之一，肩负着变压器乃至电网安全稳定运行的重任。掌握变压器瓦斯保护的工作原理，熟悉瓦斯保护动作的原因以及处理方法，了解变压器瓦斯保护误动的防范措施，对于变电运行人员来说，将能轻松应对设备运行过程中出现的各种问题，确保电网安全稳定运行。

参考文献

【1】曾贤．主变压器重瓦斯保护动作原因分析及处理.电力安全技术.2007

【2】王飞.浅谈变压器瓦斯保护.内蒙古科技与经济.2008

【3】贺家李，李永丽，董新洲，李斌.电力系统继电保护原理（第四版）. 中国电力出版社2010.08

作者简介：

变压器继电保护原理篇2

关键词：变压器保护；运行性能；改进措施

allocation and operation analysis of 500 kv transformer protection

in huizhou substation

abstract:the characteristic, demand and allocation of 500 kv transformer protection in huizhou substation are introduced. performances of each imported protection device of transformer are analyzed. operation problems of the transformer differential protection current switching circuit are proposed, and the improved measures are also put forward.

keywords:transformer protection;operation performance;improved measure

0引言

500 kv惠州变电站是广东东部电网的枢纽变电站，现已投运两台500 kv主变压器，#1变压器为siemens公司生产，#2变压器为abb公司生产。两台变压器都是三相独立、自耦降压式变压器，三侧电压分别为500 kv、220 kv、35 kv。变压器的继电保护装置采用nei-reyrolle公司的产品，每台分两面保护屏。由国产继电器构成辅助保护与变压器本体保护，另外组成主变接口屏。根据装置调试和运行情况分析，两套变压器保护能满足运行要求。由于保护装置是进口产品，而且nei公司产品在国内应用不多，有必要对此做一些介绍与分析，以提高继电保护人员的设备调试维护水平。?

1500 kv变压器保护的特点、要求及其配置

500kv变压器的工作电压高，通过容量大，在电网中地位重要；若变压器故障或其继电保护误动造成主变停电将引起重大经济损失，而且主变组装、拆卸工作量大，检修时间长。这就要求变压器内部故障切除时间尽可能短，以缩小损失。500 kv电力变压器保护应有比220 kv及以下变压器保护有更高的可靠性、灵敏度及速动性。惠州站主变保护按以上原则进行配置，采用以下各种保护的组合。

1.1主保护双重化配置

为提高保护的可靠性，500 kv变压器主保护应采用双重化配置。主保护是纵联差动保护， 配置了duo?bias-m及duobias 4c21/mhj 两套纵差保护。

1）差动保护必须有差电流速断功能，能检测在差动保护区内出现的大故障电流。计算表明，在变压器各侧短路最初20 ms内，电流互感器不会饱和，在饱和之前差电流速断部分能可靠切除故障。

2）为提高差动保护灵敏度而设置比率制动，其动作电流随外部穿越性短路电流增大而自动增大。在内部故障时短路电流较大，虽也有制动作用，但适当选择制动系数，可以做到在有制动情况下，也能保证灵敏度。

3）为防止因变压器励磁涌流造成差动保护误动，保护装置需有谐波制动功能。在励磁涌流所含各种谐波中，以二次谐波为最大，取二次谐波作为制动，能获得较理想的制动效果。

主纵差保护ⅰ型号为duobias-m，采用数字式二次谐波制动原理纵联差动保护，保护范围为主变压器内部、套管以及开关场ct之间一段引线的相间、接地、匝间故障，保护瞬时动作跳主变三侧开关。装设于主i保护屏。

主纵差保护ⅱ型号为duobias-4c21/mhj，整流型机械式二次谐波制动原理纵联差动保护，装设于主ⅱ保护屏。保护范围、功能与主ⅰ纵差保护相同。

惠州变电站主变压器还采用高阻差动保护，交流回路采用套管ct，保护范围为主变压器高、中压侧内部线圈相间、接地故障，保护有较高灵敏度，整定值可整定在额定电流10%以内。低定值延时报警，高定值瞬时动作跳三侧断路器。元件型号为dad3。装设于主ⅱ保护屏。

1.2相间后备保护

现500 kv电力变压器一般是单相变压器组，配置相间保护作为变压器引线和相邻母线相间故障的后备保护。惠州站500kv主变相间后备保护采用距离保护，型号为thr4pe2。500 kv侧与220 kv侧各装设 一套，装设于主ⅰ保护屏。由于变压器高-低、中-低侧阻抗较大，高压侧和中压侧距离保护对低压侧相间故障灵敏度不够，低压侧应装设简单的相间故障后备保护，惠州站采用的是35 kv侧过流保护，继电器型号为2dabt，装设于主ⅱ保护屏。

1.3接地后备保护

接地保护是作为变压器内部、引线、母线、线路接地故障后备保护。由于主变为自耦变压器，其高压侧与中压侧之间有电联系，并有公共接地点，当高压侧或中压侧发生单相接地故障时，零序电流可在高、中压侧之间流通。惠州站主变接地后备保护采用公共绕组零序过流保护，型号dac，装设于主ⅱ保护屏。还有高压侧与中压侧由开关场电流互感器构成的零序电流滤过器构成的两侧零序方向电流保护，采用国产许继电气公司生产的传统电磁型电流与整流型方向继电器，装设于主变接口屏。接地后备保护在动作时限上与线路后备段配合。

1.4过励磁保护

500 kv变压器铁芯正常工作磁密较高，接近饱和磁密，磁化曲线较“硬”。在过励磁时，铁芯饱和，励磁阻抗下降，励磁电流增加很快，其中含有许多高次谐波，可引起铁芯、金属构件、绝缘材料过热。若过励磁倍数较高，持续时间过长，可能使变压器损坏。500 kv变压器应装设过励磁保护。惠州站采用gec-alston公司生产型号为gtt的继电器，短时间报警，长时间动作跳三侧断路器，装设于主ⅰ保护屏。?

2各种保护装置分析

2.1微机型差动保护duobias-m

dubias-m保护原理与通用变压器差动保护原理一致，具有差动、比率差动、二次谐波制动和无制动电流速断等保护功能。有以下特点：① 具有软件式中间变流器，不须另外装设中间变流器，能以软件形式修正变压器变比与接线组别；② 动作时间快，两倍整定差流动作时间为26ms，五倍无制动速断值动作时间为15 ms；③ 集变压器主保护与其它辅助功能于一体，还可以接入主变本体保护出口；④ 实时显示主变各侧负荷电流、差流，记录故障时数值；⑤ 完善的自检功能。

2.2整流型差流继电器duobias 4c21与电流速断mhj继电器

4c21继电器是一传统差动继电器，同样具有比率制动功能，其整定检验较简单，仅在面板上有一bias slope（比率制动曲线）抽头选择，动作值根据曲线来制定，谐波制动也是确定曲线，不能调整。

由于4c21无差流电流速断功能，所以设计在高压侧ct二次每相各串入一个mhj电流继电器，作为相电流速断，但其效果与差电流速断不能完全等同。由于4c21是传统式继电器，动作时间较慢，一般故障切除时间在50 ms以上，严重故障可大于40 ms；用硒堆整流，效率低，导致小电流下动作灵敏度也低；继电器电磁线圈较多，ct负担也重。

2.3高阻抗差动继电器dad3

dad3为集成电路型小电流继电器，具有动作快速，输入滤波器能有效滤除直流分量及消除谐波分量影响，ct二次断线报警等特点。交流输入为高压侧、中压侧及公共绕组套管电流，交流回路与主保护不同。

2.4距离保护装置thr

thr的作用相当于变压器方向过流，是晶体管型继电器。thr型号4pe2含义：4——保护有4段阻抗值;p——相间故障选择功能;e——接地故障选择功能;2——分两段出口。

作为变压器后备保护，thr有两种特性可供选择，圆形特征和变形特征。选用圆形特征，变形比为1.0。四段阻抗保护通常只采用ⅱ、ⅲ段。但ⅰ段定值应首先确定，由于z2=z1×h、z3=z1×k×n，定值单一般给出ⅱ、ⅲ段定值，同时要求ⅲ段反向偏移10%。由z3r=10%z3、z3r=1.2z1（z3r为ⅲ段反向偏移阻抗），可得出ⅰ段定值为z1=z3r/1.2= z310%/1.2，ⅳ段z4=z1r，定值相同、方向相反。

虽然ⅰ、ⅳ段定值得以确定，但运行时并不采用ⅰ、ⅳ段，特别是反向的ⅳ段。对应装置原理图，在out modul插件中断开l?9，即ptt计时回路，则ⅰ段不能出口。而ⅳ段因计时器t??10?无类似连触点，可将其延时置最大（9.99 s），同时由于ⅳ段定值小于ⅲ段反向偏移，且ⅳ段时间定值大于ⅲ段时间，则可避免ⅳ段误动。

2.5过励磁保护继电器gtt

gtt用来保护主变压器在空载合闸瞬间所产生的冲击振荡。继电器利用?v/f?原理构成，即利用电压与频率比值的高低来判别是否出现过励磁，定值从1.0至1.25之间可调，以变压器厂家提供的励磁特性曲线为依据整定。输出触点有两对，第一对延时0.5～1 s（内部可调整），作为报警输出，第二对延时5～30 s可调，作跳闸输出。?

3保护装置运行中的问题及改进

3.1两套thr保护装置电流回路设计

原设计将进口保护放置在电流回路前端，国产保护放最后。其本意是在运行中国产保护有动作时，在主变接口屏将电流回路短接，不影响进口保护正常运行。但根据thr装置原理要求，内部必需形成具有中性点（nentral）的电流回路，用作零序电流启动用，所以交流电流回路经thr装置后实际无电流输出。因此应将国产保护放置在电流回路前端，进口保护放末尾。回路修改后如果国产保护动作，只能将其对应电流回路采用跨接的方法，而不能采用短接方法，否则进口保护将无法正常工作。

3.2跳闸继电器tr212、tr213的使用

tr212为瞬动触点继电器，tr213为动作自保持继电器，另有一电动复归线圈。此类继电器为提高动作速度及可靠的断弧性能，在制造上有独到之处。动作线圈的线径较粗，匝数相应减少，励磁时电流较大，以增加线圈电动力，动作干脆可靠，且触点间隙较大，可以有效断弧。调试时须严格注意测试方法，只能以冲击电压来测试动作可靠性，（厂家规定为50%额定电压），决不能以逐渐升压方法来测其动作电压值。因为当通电时间稍长就会引致线圈过热，超过30 ms就能烧坏线圈。

tr213继电器在构造上类似国产电动复归掉牌信号继电器，但其动作速度、触点容量则完全是按跳闸继电器要求而设计，是专为永久性故障而设置的跳闸出口继电器。

3.3主变差动保护ct切换回路运行存在的问题

500 kv惠州站的220 kv电气接线采用双母线带旁路形式。在220 kv旁路开关带主变变中开关运行时，为避免出现差动保护范围缩小，主变差动保护中压侧电流回路取旁路开关ct回路。如#1主变开入差动保护电流回路切换采用自动切换形式，随变中开关出线侧刀闸22014与旁路母线侧刀闸22013自动切换，见图1。#2主变保护与此类似。但当500 kv主变差动保护ct自动切换回路失去直流电源时，其启动继电器3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）失磁，触点返回，迫使多个ct切换继电器（双位置继电器，95c－1a、b、c、d）返回，见图2。其后果将造成运行中变压器差动保护的220 kv侧电流被短接，使主变差动保护失去一侧电流而误动跳闸。按惠州站主变差动保护原设计，ct自动切换启动回路电源并接于主变间隔刀闸位置指示器电源（9rd，10rd），而刀闸位置指示器电源涉及的回路较多，容易引起短路造成9rd、10rd熔断，致使ct自动切换启动回路失去电源。主变保护在运行时曾发生过#2主变纵差保护动作出口跳主变三侧的事故，由于当时#2主变中压侧ct切换启动控制正电源保险9rd烧断，致使电流切换中间继电器3yqj（a）、3yqj（b）失磁，继电器返回，纵差保护中压侧电流消失，纵差保护动作出口跳主变三侧。为此，必须将差动保护ct自动切换回路电源改造成独立保险供电，以满足主变保护的可靠性要求。

改造后ct自动切换回路需满足：保证其ct自动切换功能不变；当ct自动切换回路失去电源时，不会引起差动保护误动；当ct自动切换回路失去电源时，应有告警信号。

3.4ct自动切换回路改造的实施及新问题的处理

1) 将ct自动切换启动回路3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）从刀闸位置指示器电源（9rd、10rd）中分离出来，独立接于控制电源小母线2km上，使用专用的保险11rd、12rd，称为主变差动保护ct切换电源，见图3。

2) 将原接于第一套差动保护电源的“主ⅰ差动保护ct切换回路”（95c-1a、95c-1b、95c-1c、95c-1d）改接到11rd、12rd上；即当3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）因11rd、12rd保险熔断失电时，ct切换继电器95c-1同时失电，由于 95c-1是双位置继电器，失电后自保持在原来状态不切换，保证ct切换回路的正确性。

3) 在主变差动保护ct切换电源11rd、12rd失电后复电操作时，ct切换回路还是存在有瞬间误切换的可能。因为11rd、12rd失去电源后，95c-1虽机械自保持，但3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）失磁，其触点接通了95c-1的返回线圈。当装入保险11rd、12rd时，95c-1将有可能比3yqj（a）、（b）；4yqj（a）、（b）动作快而瞬间返回，将差动保护中压侧电流回路瞬时短接，随后3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）动作才将95c-1励磁使回路恢复正常。由于ct切换回路在失电复电操作过程中出现继电器yqj与95c-1“触点竞赛”，有可能引起保护误动作。因此在11rd、12rd熔断后，装入保险前，应先人工断开ct回路切换直流空气开关mcb26，保证95c-1不能动作，然后才给上11rd、12rd保险，使3yqj（a）、（b）、4yqj（a）、（b）恢复正常状态，最后才给上mcb26开关。按此操作直流电源，才能确保差动保护安全运行。主变第二套差动保护电源的“主ⅱ差动保护ct切换回路”（95c-2a、95c-2b、95c-2c、95c-2d）也改接到11rd、12rd上，其问题处理与主变第一套差动保护相同。

4）在“主变差动保护ct切换电源”回路上，装设一个中间继电器，用于监视“主变差动保护ct切换电源”，在电源消失时发告警信号。?

4结语

本文对惠州变电站500 kv变压器继电保护的配置、装置的原理及运行作了介绍与分析。主变保护既有国产设备又有进口设备。nei公司主变保护所用继电器形式多样，从电磁型、整流型、晶体管型、集成电路型到微机型都有，性能也较复杂。只有深入了解保护装置性能，熟悉保护原理，才能做好设备调试、维护工作。

参考文献

［1］王维俭（wang weijian）.电力系统继电保护基本原理（basic principle of protective relaying in electric power systems）［m］.北京：清华大学出版社（beijing：tsinghua university press）.

变压器继电保护原理篇3

【关键词】变压器 主变保护 气体继电器

中图分类号：TM586 文献标识码：A 文章编号：1009―914X（2013）35―471―01

1.前言

气体继电器是电力变压器的重要保护，变压器运行过程中，有时由于内部故障，运行人员未能及时辨别和采取措施，容易引起一些事故，采取气体继电器保护后，由于气体保护动作快，灵敏度高，结构简单，能有效的反映变压器内故障，一定程度上避免了事故的发生，因此，气体继电器保护是反映变压器内部故障的重要保护

2.气体继电器的用途及使用范围

气体继电器是带储油柜的油浸式变压器和有在开关的一种保护装置，对变压器或有载分接开关油中的各种介质产生的气体进行检测和信号报警，如果变压器或有载分接开关内部发生严重事故出现油的涌浪，而在装有继电器的联管中产生油流，且达到一定流速时继电器接通跳闸回路，使变压器或有载分接开关退出运行.

气体继电器的设计是使其在被保护设备内部出现故障时能作出相应的响应，采用哪种型号的继电器要根据被保护设备的容量和结构特点决定。气体继电器可用于户内式和户外式设备。

3.气体继电器的基本工作原理

变压器气体继电器是内部故障的主要保护元件，对变压器匝间和层间短路、铁芯故障、套管内部故障、绕组内部故障断线及绝缘劣化和油面下降等故障均能灵敏动作。当油浸式变压器的内部发生故障时，由于电弧将使绝缘材料分解并产生大量的气体，其强烈程度随故障的严重程度不同而不同，气体继电器就是通过反应气体的状态保护变压器的。

常用的气体继电器有两种：单浮子式和双浮子式，在此将使用双浮子气体继电器做范例进行描述。

气体积累（图 4）

继电器安装在变压器到储油柜的连接管路上，在通常工作状态下，它充满了绝缘液体，由于浮力，浮子处在最高位置，当变压器内部出现故障时，气体继电器将会做出如下的反应：

故障原因：在绝缘液中有自由气体。

动作反应：液体中的气体上升，聚集在气体继电器内并挤压绝缘

液，随着液面的下降，上浮子也一同下降，通过浮子的运动，将带动一个开关元件（磁触点式干簧管），由此启动报警开关跳闸/触发，但下浮子不受影响，因为一定量的气体是可以通过管道向储油柜流动。

绝缘液流失（图5）

故障原因：由于渗漏造成绝缘液流失。

动作反应：随着液体水平面的下降，上浮子也同时下沉，此时发出报警信号，当液体继续流失，储油柜、管道和气体继电器被排空，随着液体水平面的下降，下浮子下沉，通过浮子的运动，带动一个开关元件，由此把变压器断开/断路。

绝缘液故障（图 6）

故障原因：由于一个突发性地不寻常事件，产生了向储油柜方向运动的压力波流。

动作反应：压力波流冲击安装在流动液体中的挡板，压力波流的流速超过挡板流速整定值，挡板顺压力波流的方向运动，开关触发，由此变压器跳闸。

在单浮子气体继电器中，上开关系统和下开关系统构成一个动作元件，一旦发生故障，单浮子气体继电器立即将变压器从电网断开。

4.气体继电器的整定

气体继电器的整定，可通过压差式流速试验或者油泵式油速试验设备进行，启动值按油流速度整定，一般对重气体采用0.5～1.5m/s，当变压器有强迫油循环装置时用1～1.5m/s范围，无强迫油循环装置时用0.6～1m/s范围；对轻气体采取气体在继电器内占有的体积来整定，范围为250～300cm3时发出信号。

5.气体继电器的优缺点

一.气体继电器的优点：

气体继电器在变压器油箱内部故障时，有着其他保护所不具备的优点，如变压器绕组匝间短路所产生的电流值可能不足以使其他保护动作，而气体继电器能够灵敏动作发出信号。

气体继电器的主要优点是结构简单，灵敏性高，能反映变压器油箱内的各种故障，特别是能反映轻微匝间短路.它也是油箱漏油或绕组、铁芯烧毁的唯一保护。

二.气体继电器的缺点：

气体继电器缺点是它不能反映变压器的外部故障（套管和引出线），因此气体继电器不能作为变压器各种故障的唯一保护。气体继电器抵抗外界干扰的性能较差，例如剧烈的震动就容易误动作。如果在安装气体继电器时未能很好地解决防油问题或气体继电器不能很好地防水，就有可能漏油腐蚀电缆绝缘或继电器进水而造成误动作。

6.气体继电器动作信号的处理对策

一.变压器轻气体保护信号处理步骤

当变压器轻气体保护信号动作后，应尽快查明原因，并做好记录，如信号动作时间间隔逐渐缩短时，说明变压器内部有故障，可能会跳闸，此时应将每次信号的动作时间作详细记录，并立即向上级领导汇报.

二.重气体保护动作的处理步骤：

1.对变压器外部进行全面的检查，有无严重漏油，喷油现象；

2.取气体，判断气体性质；

3.检查二次回路是否气体保护误动；

4.测量变压器绝缘电阻；

5.经上述检查未发现问题，可对变压器进行零起升压试验，若良好可投入运行；

6.若发现有明显故障，则由检修人员进行处理；

7.如果判明是重气体保护误动作，可停用重气体保护，但恢复送电时，差动保护必须投入.

7，结束语

通过对变压器气体继电器的工作原理及气体保护动作信号动作后，运行人员如何对变压器进行检查进行了分析，有利于当变压器出现故障后能及时做出正确的判断和处理，对变压器的安全经济运行有着重大的意义.

参考文献：

[1]徐树铨 电力变压器运行.北京：水利电力出版社，1993

[2]钟洪壁 电力变压器检修与试验手册.北京：中国电力出版社，2000

变压器继电保护原理篇4

关键词：110kV继电保护；电压互感器；电流互感器；故障处理

中图分类号：TU856文献标识码： A

引言： 继电保护是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。继电保护工作是一项技术性很强的工作，可以说继电保护技术性很大程度上体现在故障分析和处理的能力上。因此，了解继电保护的故障，用最快最有效的方法处理故障，成为广大继电保护工作者所共同探讨的课题。

1110kV继电保护常见故障

电压互感器二次电压回路在运行中出现故障时继电保护工作中的一个薄弱环节。作为继电保护测量设备的起始点，电压互感器对二次系统的正常运行非常重要，PT二次回路设备不多，接线也不复杂，但PT二次电压回路上的故障却不少见。由于PT二次电压回路上的故障而导致的严重后果是保护误动或拒动。据运行经验，PT二次电压回路异常主要集中在以下几个方面：PT二次中性点接地方式异常；表现为二次未接地（虚接）或多点接地。二次未接地（虚接）除了变电站接地网的原因，更多是由接线工艺引起的。这样PT二次接地相与地网间产生电压，该电压由各相电压不平衡程度和接触电阻决定。这个电压叠加到保护装置各相电压上，使各相电压产生幅值和相位变化，引起阻抗元件和方向元件拒动或误动。PT开口三角电压回路异常；PT开口三角电压回路断线，有机械上的原因，短路则与一些习惯做法有关。在电磁型母线、变压器保护中，为达到零序电压定值，往往将电压继电器中限流电阻短接，有的使用小刻度的电流继电器，大大减小了开口三角回路阻抗。当变电站内或出口接地故障时，零序电压较大，回路负荷阻抗较小，回路电流较大，电压继电器线圈过热后绝缘破换发生短路。短路持续时间过长就会烧断线圈，使PT开口三角电压回路失压；PT二次失压是困扰使用电压保护的经典问题，纠其根本就是各类开断设备性能和二次回路不完善引起的。

电流互感器是供给继电保护和监控系统判别系统运行状态的重要组件。作为继电保护对电流互感器的基本要求就是电流互感器真实地反映一次电流的波形，特别是在故障时，不但要求反映故障电流的大小，还要求反映电流的相位和波形，甚至是反映电流的变化率。而传统的电磁式电流互感器是利用电磁感应原理通过铁芯耦合实现一、二次电流变换的。由于铁芯式电流互感器流过的一次电流很大，特别是一次电流中非周期分量的存在将使其严重饱和，励磁电流成几十倍、几百倍增加，而且含有大量非周期分量和高次谐波分量，造成二次电流严重失真，严重影响了继电保护的正确动作。由电工基础理论可知，电流互感器在严重保护时，其一次电流中的直流分量很大，使其波形偏于时间轴的一侧。铁芯中有剩磁，且剩磁方向与励磁电流中直流分量产生的磁通方向相同，在短路电流直流分量和剩磁的共同作用下，铁芯在短路后不到半个周期就饱和了。于是，一次电流全部变为励磁电流，二次电流几乎为0.由于电流互感器严重饱和，使其传变特性变差甚至输出为0，才导致了断路器保护的拒动，引起主变压器后备保护越级跳闸。

针对目前微机继电保护装置自身的特点，造成了微机保护装置故障一般有以下这些原因：电源问题，比如电源输出功率的不足会造成输出电压下降，若电压下降过大，会导致比较电路基准值的变化，充电电路时间变短等一系列问题，从而影响到微机保护的逻辑配合，甚至逻辑功能判断失误。尤其是在事故发生时有出口继电器、信号继电器、重动继电器等相继动作，要求电源输出有足够的功率。如果现场发生事故时，微机保护出现无法给出后台信号或是重合闸元件无法实现等现象。干扰和绝缘问题，微机保护的抗干扰想能较差，对将机和其他无线通信设备在保护屏附近使用，会导致一些逻辑元件误动作，由于静电作用使插件的接线焊点周围聚集大量静电尘埃，可使两焊点之间形成了导电通道，从而引起继电保护故障的发生。

2110kV继电保护故障处理方法

2.1替换法。用好的或认为正常的形同元件替换有故障的元件，来判断它的好坏，可快速地缩小查找故障范围。这是处理综合自动化保护装置内部故障最常用方法。当一些微机保护故障，或一些内部回路复杂的单云继电器，可用附近备用或暂时处于检修的插件、继电器代替。如故障消失，说明故障在换下来的元件内，否则还得继续在其他地方查找故障。

2.2参照法。通过正常与非正常设备的技术参数对照，从不同处找出不正常设备的故障点。此法主要用于查找认为接线错误，定值校验过程中发现测试值与预想值有较大出入又无法判定原因之类的故障。在进行回路改造和设备更换后二次接线不能正确恢复时，可参照同类设备接线。

2.3短接法。将回路一段或一部分用短接线接入短接，来判断故障时存在短接线范围内，还是其他地方，以此来缩小故障范围。此法主要用于电流回路开路、切换继电器不动作、判断控制等转换开关的接点是否良好。

2.4直观法。处理一些无法用仪器逐点测试，或插件故障一时无备品更换，而又想将故障排除的情况。10kV开关柜分或拒合处理。在操作命令下发后，观察到合闸接触器或跳闸线圈能动作，说明电气回路正常，故障存在机构内部。到现场如直接观察到继电器内部明显发黄，或那个元器件发出浓烈的焦味等便可快速确认故障所在，更换损坏的元件即可。

2.5逐渐拆除法。将并联在一起的二次回路顺序脱开，然后再一次放回，一旦故障出现，就表明故障存在哪路。再在这一路内用同样的方法查找更小的分支路，直至找到故障点。此法主要用于查直流接地，交流空开合不上等故障。如直流接地故障。先通过拉路法，根据负荷的重要性，分别短时拉开直流屏所供直流负荷各回路，切断时间不得超过3秒，当切除一路故障消失，则说明故障就在该回路之内，再进一步运用拉路法，确定故障所在支路。再将接地支路的电源端端子分别拆开，直至查到故障点。如电压互感器二次熔丝熔断，回路存在短路故障，可从电压互感器二次短路相的总引出处将端子分离，此时故障消除。然后逐个恢复，直至故障出现，再分支路依次排查，直至消除故障点。

3结论

掌握和了解继电保护故障的原因的基本方法是提高继电保护故障和事故处理水平的重要条件，提高了继电保护工作人员现场校验保护装置的工作效率，从而保证了110kV电网保护及安全自动装置的可靠稳定运行。

参考文献

[1]王梅义。高压电网继电保护运行技术[M]。北京：电力工业出版社，1981.

[2]沈国荣。工频变化量方向继电器原理的研究[期刊论文]。电力系统自动化，1983.

[3]葛耀中。数字计算机在继电保护中的应用[J]继电器，1978

[4]杨奇逊。微型机继电保护基础[M]。北京：水利电力出版社，1988.

变压器继电保护原理篇5

【关键词】 差动保护 比率制动 复合电压闭锁过流 调试计算 差动继电器 后备保护

随着电网系统运行方式的不断更新，电气设备及各种用电负荷的继电保护类型也逐渐增多，其中变压器保护在各种继电保护中显得格外重要，变压器保护的项目、类型及计算方法决定了被保护的设备或电网系统是否能正常运行。下面将就各种变压器保护项目、调试和计算方法进行详细说明。

1 变压器差动保护的原理及特点

双绕组变压器的纵联差动保护单相原理接线如图1所示，它是按比较被保护变压器两侧电流的大小和相位的原理来实现的。变压器两侧各装设一组电流互感器1TA、2TA，其二次侧按环流法接线，即若变压器两端的电流互感器一次侧的正极性的线圈并联接入，构成纵联差动保护。其保护范围为两侧电流互感器1TA、2TA的全部区域，包括变压器的高、低压绕组、引出线及套管等。

从图1中可见，正常运行和外部短路时，因变压器两侧绕组接线不同而产生电流流过电流继电器（差动保护继电器）。流过差动继电器的电流，在理想情况下，其值等于零。但实际上由于两侧电流互感器特性不可能完全一致等原因，仍有差动电流流过差动回路，即为不平衡电流，此时流过差动继电器的电流为=（此公式表示相量之差），要求不平衡电流应尽可能小，保证保护装置不会误动作。当变压器内部发生相间短路时，在差动回路中由于改变了方向或等于零（无电源侧），这时流过差动继电器的电流为与之和，即=+（此公式表示相量之和）

由于Yd11接线变压器两侧线电流之间有30°的相位差，如果两侧的电流互感器采用相同的接线方式，将会在差动回路中产生很大的不平衡电流。

该电流为短路点的短路电流，使差动继电器KD可靠动作，并作用于变压器两侧断路器跳闸。

补偿方法为：将变压器星形侧的电流互感器接成三角形，而将变压器三角形侧的电流互感器接成星形。微机型变压器差动保护中可采用移相算法。将变压器绕组为Y接的那一侧的电流向前移相30°

变压器的差动保护的保护范围是构成变压器差动保护的两侧电流互感器之间的变压器及引出线。由于差动保护对区外故障不反应，因此，差动保护不需要与保护区外相邻元件在动作值和动作时限上互相配合，所以在区内故障时，可瞬时动作。

2 差动保护的调试及计算方法

（1）对GIS 变压器馈线柜或变压器保护屏中差动CT二次回路进行检查，检查接线有无松动情况。

（2）对差动CT进行变比、极性和直阻测量。

（3）核查差动CT变比、极性及接线情况后，查找二次原理图中差动电流高压侧、低压侧回路电流端子（GIS或变压器保护屏中），并将可同时输入六相电流的继电保护测试仪中的试验电流线接入差动，根据变压器接线组别、差动保护继电器类型以及差动CT的接线方式（7UT512、7UT612、SPAD346C、REF542等）选择高低压侧相位补偿，判断校正接线系数。

（4）分别从高低压侧差动保护CT二次侧（GIS柜或主变保护屏内）输入1A电流，检验其通道采样精度，变压器各侧差动保护CT二次动作值用下式计算：Idz=Kjx Kzd，式中Idz表示动作电流；Kjx表示试验接线系数（1或0.5），根据CT接线方式确定；Sn表示变压器额定容量；Un表示变压器各侧的额定电压；KCT表示变压器各侧的差动CT的变比。试验时，在变压器差动保护各CT二次侧加一相（或三相）电流，采用电流步进法，检查差动保护跳闸出口，记录差动保护动作值。

（5）试验时，应在变压器两侧同时加入三相电流Ie1、Ie2（Ie1、Ie2分别为变压器差动CT二次额定电流），同相电流相位差为150°，模拟变压器正常运行状态。三相差流均为0，证明三相对称负荷电流时，变压器微机差动保护装置不平衡电流很小，可以正常运行。

（6）进行上述工作后，改变任意一侧电流的幅值，而同相电流相位差保持150度（一次侧超前二次侧150度），三相差动电流明显增加，说明变压器容量、变比和CT变比整定正确。

（7）比率制动特性曲线试验。在进行该试验时，应在高压侧输入电流I1，相位为0°，在低压侧输入电流I2，相位为180°，逐渐减少低压侧电流I2，直至比率制动保护动作，通过保护装置读取差动电流Id和制动电流Ir，计算斜率K1、K2（K1=；K2=；K1为第一斜率，K2为第二斜率），例如（如表1）：

（8）二（五次）谐波制动特性试验（单绕组单相通电）。保护装置在变压器空载投入和外部故障切除电压恢复时，利用二次谐波分量进行制动；当变压器发生内部故障时，利用基波进行保护； 当变压器外部发生故障时，利用比例制动回路躲过不平衡电流。检验差动保护的二（五）次谐波制动特性时，在变压器差动CT二次侧加入固定不变的50Hz基波电流和变化的100Hz（250 Hz）谐波电流，当谐波电流减小时，保护装置动作，谐波电流占基波电流比例应与整定值相符，投入为二次谐波制动，应在高压侧和低压侧分别进行试验。具体方法为：对变压器任一侧的一相加入50HZ电流I1，电流值在差动启动电流和速断电流之间，同时依次叠加入0.9k2·I1和1.1 k2·I1大小的100HZ电流，记录差动继电器的动作行为。差动继电器应在加入0.9k2·I1电流时可靠动作，在加入1.1 k2·I1电流时可靠不动作。（k2表示谐波制动系数）。

（9）不同微机保护继电器相位补偿电流计算。

1）7UT612保护继电器补偿电流的计算方法为：

星形侧补偿电流计算I1A=I1L1，I1B=I1L2，I1C=I1L3，

角侧补偿电流计算I2A=

I2B=

I2C=

2）7UT613保护继电器补偿电流的计算方法为：

星形侧补偿电流计算

I1A=I1L1，I1B=I1L2，I1C=I1L3，

侧的补偿电流

IA=（—1）/3*IL1-1/3*IL2-（1+）/3*IL3

IB=-（1+）/3*IL1+（-1）/3*IL2-1/3*IL3

IC=-1/3*IL1—（1+）/3*IL2+（—1）/3*IL3

从上面的三个公式可以看出当在侧A相单独加电流时，会同时在B相和C相产生差流，三相产生的差流分别为：

IA=（—1）/3*IL1=0.244*IL1

IB=-（1+）/3*IL1=-0.911*IL1

IC=-1/3*IL1=—0.333*IL1

其中的负号表示电流方向相反，当在侧A相单独加一个测试电流时，对于保护装置7UT613来说，B相产生的差流最大，如果要单独测试A相的差动跳闸，要注意的是B相的差动先动作，因此做试验时要求客户使用6相电流输出的测试仪器。

3）计算实例：变压器两侧容量Sn=50MVA，接线方式YD11，电压等级110KV/10KV

Y侧：CT：500/5A，Un=110KV，计算出额定的二次电流In=2.6244A；

侧CT：5000/5A，Un=10KV，计算出额定的二次电流In=2.8868A；

启动值：Idiff>=0.5In，差动速断：Idiff>>=4.5In.

比率制动为一段斜率：K=0.5.

在Y侧（高压侧）在A相单独加1A电流，观察保护的采样值是否正确：保护显示的差动电流和制动电流是否正确。

A差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

B差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

C差动计算值：Idiff=1A/In=1/2.6244=0.381，装置实际显示值：Diff=0.38

在侧（低压侧）A相单独加1A电流，观察保护的采样值是否正确：保护显示的差动电流和制动电流是否正确。这时装置A，B，C相均应该有相应的差动和制动电流。计算公式可由解出的上述公式得出如下：

DiffA=（—1）/3*IL1/In=0.244*IL1/In

DiffB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In

DiffC=-1/3*IL1/In=-0.333*IL1/In

A相差动计算值：装置实际显示值

Diff=0.244*1A/In=0.244*1A/2.8868A=0.085Diff=0.09

B相差动计算值：

Diff=0.911*1A/In=0.911*1A/2.8868A=0.3156Diff=0.32

C相差动计算值：

Diff=0.333*1A/In=0.333*1A/2.8868A=0.1154Diff=0.12

在侧（低压侧）B相单独加1A电流，测试结果如下：

A相差动计算值：装置实际显示值

Diff=0.333*1A/In=0.333*1A/2.8868A=0.1154Diff=0.12

B相差动计算值：

Diff=0.244*1A/In=0.244*1A/2.8868A=0.085Diff=0.09

C相差动计算值：

Diff=0.911*1A/In=0.911*1A/2.8868A=0.3156Diff=0.32

测试差动保护的启动段Idiff>：

在Y侧（高压侧），A相单独加测试电流，

计算动作值为：Idiff>=0.5In=0.5*2.6244A=1.3122A.

测试动作值为：1.30A.

侧（低压侧），A相单独加测试电流时，注意的是B相的差动先动作，所以在测试时要注意。

由方程可以得出：

DiffA=（—1）/3*IL1/In=0.244*IL1/In

DiffB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In

DiffC=-1/3*IL1/In=-0.333*IL1/In

其中IL1为测试电流

从上面的公式里可以求出要加的测试动作电流为

IL1=IB*In/0.911=0.5*2.8868/0.911=1.5844A

实际测试动作值：1.57A

在侧（低压侧），三相同时加电流就比较简单

（注意三相加的电流大小相等，角度依次为A相：0°B相：-120°C相：120°），计算动作值为：Idiff>=0.5In=0.5*2.8868A=1.4434A.

测试动作值为：1.44A.

测试保护的差动速断Idiff>>

在Y侧（高压侧），A相单独加测试电流，

计算动作值为：Idiff>>=4.5In=4.5*2.6244A=11.809A

测试动作值为：11.8A

在侧（低压侧），三相同时加电流（注意三相加的电流大小相等，角度依次为A相：0°B相：-120°C相：120°）计算动作值为：Idiff>>=4.0In=4.0*2.8868A=11.547A，测试动作值为：11.53A

在侧（低压侧），加单相电流时，要注意A相单独加测试电流时，注意是B相的差动速断先动作，计算动作电流需要乘上一个系数1.098（1/0.991）因为：

IB=-（1+）/3*IL1/In=-0.911*IL1/In，

IL1=IB*In/0.911=4.5*2.8868/0.911=14.2597A

测试保护的比率制动特性

制动为1In时，差动为0.5In时，差动保护动作

由方程：Irest=|I1|+|I2|，Idiff=|I1+I2|

I1为高压侧电流，I2为低压侧电流。

可以解出：

I1=0.25*In=0.25*2.6244=0.6561A

I2=0.75*In=0.75*2.8868=2.1651A

测试方法：

保持Y侧（高压侧），I1=0.6561不变，侧（低压侧）电流三相同时从1.8A慢慢增加，直到保护动作，记录动作值：2.16A.

保持侧（低压侧），I2=2.1651不变，Y侧（高压侧）电流三相同时从0.8A慢慢减小，直到保护动作，记录动作值：0.66A.

与计算结果相同。

测试比率制动的斜率

在斜线上抽几个点作为测试点：

保持Y侧（高压侧），I1=0.5In不变，侧（低压侧）电流三相同时从I2=0.5In慢慢增加，直到保护动作，

Irest=|I1|+|I2|

Idiff=|I1+I2|

由上面公式理论计算动作值为：I2=1.5In=1.5*2.8868=4.33A

斜率K=（Idiff/In）/（Irest/In）=（4.34/2.8868-0.5）/（4.34/2.8868+0.5）=0.5

4）其他保护继电器的计算方法应根据现场情况进行确定，计算方法相同，动作方程会有所不同。

3 变压器后备保护的调试方法

每台35kV及以上主变压器除差动保护外均设有后备保护，包括复合电压闭锁过电流保护、速断保护、过负荷保护。

复合电压闭锁过电流及其他电流保护的传动查找二次原理图，找到GIS开关柜变压器柜或变压器保护屏中用于过流等保护功能的保护CT二次回路的接线端子，利用短接线将GIS柜内复合电压保护的接点短接，由继电保护测试仪利用电流线引出三相电流至GIS柜内用于过流等保护功能的保护CT二次回路的接线端子，同时将微机保护继电器过流保护跳闸接点引入继电保护测试仪中的开入量，以便进行时间测量。利用继电保护测试仪向继电器输入电流至动作电流，保护继电器应能正常发出动作信号，合入断路器后，过流、速断保护应可延时或瞬时跳开断路器，过负荷保护可延时发出报警信号。

4 结语

综上所述，各种35kV及以上电压等级主变压器均会设有电量保护及非电量保护，而电量保护则是主变压器保护中最重要的项目，它的准确与否将直接影响变压器能否正常运行，并且电量保护项目设定是否完备能够直接影响变压器故障原因的判断。主变压器电量保护的类型会根据供电方式的不同而有所不同，差动保护、复合电压闭锁过电流保护等后备保护，作为电量保护中较为重要的保护项目，其调试和计算方法也因用于其相关保护的微机继电保护装置的种类、差动CT接线方式的不同及继电器操作方法的不同会有所不同，调试时应根据现场情况确定具体参数和计算方法，以便对用于变压器保护的各种继电保护装置进行更准确、更全面、更细致的调试，以检测继电保护装置的功能是否正常，更好地保障了供电系统运行的可靠性及稳定性。

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[4]谷水清主编.电力系统继电保护[M].北京：中国电力出版社，2005.

[5]华中工学院编.电力系统继电保护原理与运行.北京：电力工业出版社，1981年.

变压器继电保护原理篇6

【关键词】220kV变电站；污闪；继电保护；动作分析；高频保护；单相故障

概述

继电保护装置是保障电力设备安全和电力系统稳定的最基本、最重要和最有效的技术手段。继电保护装置的正确动作关系到电力系统的安全稳定运行。消灭和减少继电保护的不正确动作是一项长期而艰巨的任务，除了认真执行规程和反思外，学习已有事故的处理方法和分析思路是非常有效的途径。

一、事故经过

2000年10月，某电力局的一座110kV变电站＃1主变两侧开关因故动作跳闸。根据值班人员反映，当时是由于某10kV线路速断保护动作跳闸，重合成功后＃1主变保护动作，跳开主变两侧开关。后经该局技术人员现场调试、检查时发现：

(1)1主变110kV复合电压闭锁过流保护回路的A相电流继电器(1LJ，DL－21C型)接点卡滞不能返回。

(2)110kV复合电压闭锁回路的电压继电器有一线圈断线(YJ)，从而引起110kV复合电压继电器失压，常闭接点闭合，起动了110kV复合电压闭锁中间继电器YZJ，使到YZJ中间继电器的常开接点闭合，从而起动跳闸回路。

(3)另外，中央信号系统回路中的＋XM正电源熔断器熔断使到开关跳闸时事故信号装置喇叭不响。通过更换110kV复合电压闭锁过流保护的电流、电压继电器及处理中央信号系统的电源熔断器后系统正常。经过试验合格，并送电成功。

二、事故的原因分析

通过该局技术人员的调试和综合事故现场的检查情况分析，该局技术人员一致认为造成主变复合电压过流保护误动作的原因是：电压继电器线圈断线致其常闭接点闭合，使启动回路处于预备状态，10kV线路故障引起电流继电器动作，由于电流继电器动作不能返回而使整个跳闸回路导通，经整定时间1秒后，跳主变两侧开关。造成电流继电器不能返回的原因：电流继电器动、静触点触头间有些错位(检验规程要求动断触点闭合时，动触点距静触点边缘不小于1.5mm)，加上机械弹簧反作用力不足，造成继电器动作不能返回而导通跳闸回路。

造成电压继电器断线原因在于继电器线圈的导线较细，而且，又处于长期带电运行状态，较为容易引起断线。

1、变电站保护动作分析

事故引起变电站失压,后果严重。经事故现场检查,高压室出线电缆头短路引起变电站10kV上排Ⅰ,Ⅱ线F11,F20开关保护装置动作是正确的。由于10kV上排Ⅰ线F11开关辅助接点烧熔,造成跳闸线圈烧毁,故障电流无法切除,引起2号主变、3号主变10kV侧后备过流保护动作使10kV分段开关513,512跳闸。保护装置动作是正确的。而变电站110kVⅡ线124开关保护越级跳闸是错误的。分析微机录波图也证明了这点。

2、变电站110kV开关跳闸分析

10:39:30,在故障前0102s时110kV三相电压波形有些变形,幅值没变。在0103s时110kV三相电压正常,110kV南庄Ⅱ线124开关三相电流A相基本没变,B相电流118kA(已折合到10kV侧),C相电流213kA(已折合到10kV侧)。再经过0137s后三相电压电流恢复正常状态。10:39:34,开始时110kV三相电压波形、幅值没变。110kVⅡ线124 开关三相电流:C相电流恢复正常、A相电流118kA(已折算到10kV侧)、B相电流213kA(已折算到10kV侧)。在013s后110kV三相电压正常,三相电流同时升到213kA(已折算到10kV侧),延时到717s。

从上述情况看:电流值为213kA未达到主变10kV侧后备过流保护动作定值。另从南郊变电站110kV南庄Ⅱ线124开关微机保护打印报告分析,在10:39:31到C相电流最大幅值折算到10kV侧的电流为21857kA。在这里2号、3号主变压器10kV侧后备过流整定值:动作值21965kA,216s跳10kV分段;3s跳主变压器变低。从故障开始到发展成三相电流同时升到213kA(已折算到10kV侧)的时间合计约12s。10kV上排高压室出线电缆头短路故障是发展性的,在10:39:30开始处于小波动直到10:39:43。110kV南庄Ⅱ线124开关微机保护打印报告的分析在10:39:43也就是短路故障持续了13s,A相电流最大幅值(折算到10kV侧)为51419kA,达到整定值,2号、3号主变压器10kV侧后备过流保护动作后,时间继电器的滑动接点216s将10kV分段开关512,513跳闸(合计时间为1516s)。时间继电器的终止接点未滑到3s时(合计时间为16s)已由变电站110kV南庄Ⅱ线124开关跳闸。电站110kV124开关微机保护WXBO11型装置原理及打印报告分析打印报告显示在15590 ms3ZKJCK阻抗距离Ⅲ段出口跳闸。在0采样点后2个周期,电流较小,阻抗不在Ⅲ段范围,在9340采样点后电流比前面增大许多,计算阻抗处于临界Ⅲ段,反复计算。当先判断在Ⅲ段内,后又到Ⅲ段外时,Ⅲ段延时清零。在计算结果为阻抗在Ⅲ段内时,延时出口将重新计时,造成在15590msⅢ段出口跳闸。

从微机保护原理分析保护动作本身不存在问题,只有重新核算本线路保护整定值,原微机保护WXBO11型的距离保护整定值:相间距离Ⅲ段电抗分量定值XX3为6168,而阻抗特性电阻分量的大定值RL也为6168。根据厂家整定要求,RL值用于启动元件动作后的正常Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ段及静稳破坏检测的Ⅲ段阻抗元件,RL值既要考虑反应电阻的能力, 又应躲过最大负荷时的最小阻抗。

三、事故所暴露的问题

1、试验人员在预防性试验时责任心不强，每年的预试只重视对单只继电器的技术数据及整组进行试验，疏忽了对继电器机械部分的检查。

2、此次事故也暴露了“四统一”继电保护存在不少的缺陷，如接点较多，当某一接点出现问题时，容易引起误动作。长期带电运行的继电器容易损坏。

3、加强继电保护整定的管理。110kV微机保护整定工作是一项细致和认真的工作,对于定值单中的每一个项目都要准确计算认真复核,确保不能出错。本次故障就是由于RL值整定不正确引起的。

4、加强对开关机构维护和选型。跳闸开关F11由于辅助接点维护不到位,运行中产生损坏未及时发现,引起事故扩大。

四、今后应采取的措施

1、加强对试验人员的责任心教育，工作中必须认真、细致。

2、继电器试验时必须严格按规程要求检查机械部分，并在每年的试验报告中反映检查结果情况。以后对DL－20C系列继电器的机械部分须重点检查以下几个方面：

(1)检查舌片与电磁铁的间隙。舌片初始位置时的角度α应在77°～88°范围内；(2)调整弹簧。弹簧的平面要求应与轴严格垂直；弹簧由起始角转至刻度盘最大位置时，层间间隙应均匀；(3)检查并调整触点。触点应清洁，无受熏或烧焦等现象。动断触点闭合时，触点应正对动触点距静触点边缘不小于1.5mm，限制片与接触片的间隙不大于0.3mm。

3、运行人员对运行中的闭锁回路继电器与出口中间继电器的位置情况进行定期检查，发现异常，立即处理，使事故防范于未然。

4、今后在对继电保护装置进行技改或新设计时，建议采用微机保护，减少因触点问题而造成的误动作事故的发生。

结束语

变压器继电保护原理篇7

关键词：继电保护；连环性；隐蔽性

继电保护是一门综合性的学科，它集数学、 电子 、电力、通讯等于一体，同时也是一门实践性很强的技术，继电保护问题既需要 科学 的理论，也需要处理工程问题的技巧。本人立足实践，从事继电保护10多年，发现了许多问题，积累了一些经验，现和大家一起探讨。

1　案例一

某110kv变电站110kv194断路器在热备用状态下重合。

1.1事故经过

×年×月×日，天气阴雨连绵，某110kv变电站110kv194断路器在热备用状态下重合，保护装置重合闸灯点亮，重合闸压板在合位，六氟化硫断路器储能电机在不停的打压。根据故障现象，首先排除断路器机构偷合的可能性，应该从保护的动作逻辑去考虑问题。

1.2原因分析

(1)重合闸压板打在投的位置，给开关重合闸提供了可能。运行规程规定热备用的断路器是不允许投重合闸的，运行部门管理不善。忘记退掉了。

(2)保护装置重合闸逻辑存在缺陷，没有采用“不对应”原理，采用的是只监视twj状态，即twj断开充电。正确的做法是采用合后继电器的动合触点与twj的动合触点串联。其实在上述原理下，若先给保护装置电源，后给断路器控制电源，重合闸同样会出口。

(3)直接原因为六氟化硫断路器储能限位开关靠近背档板，雨水渗了进去，致使接点接触不良，断路器发生控制回路断线，twj由合变分，保护装置充电，在经过一段时间，控制回路恢复正常，twj由分变合，断路器发生重合。

(4)储能限位开关接点接触不良，此时拌由储能电机打压应由过流过时继电器闭锁控制回路，经检查继电器损坏。

1.3经验教训

从这个案例分析原因中可以看出，如果雨水进不到断路器机构内，断路器储能限位开关接点就不会接触不良，即使接点接触不良，若此接点和合后继电器的动合触点串联，重合闸就不会出口，或者过流过时继电器动作重合闸也不会出口。即使重合闸出口，若运行人员不投保护重合闸压板，断路器也不会合闸，所以它们之间存在着连环性。隐蔽性则体现在：其一，保护和断路器厂家设计上的缺陷，保护人员不容易发现，其二，保护人员对保护装置校验的很多，却忽略了对开关机构内继电器定值的校验。所以作为一名继电保护工作者，我们平时应该把工作中的每一个环节都做好，不留死角。对机构内的过流过时继电器做好校验工作，还有防跳和非全相继电器。保护和开关厂家在设计方面多加考虑，避免类似的情况发生。加强运行人员的责任心，加强运行人员理论水平的提高。

2　案例二

某110kv变电站全站失电。

2.1事故经过

本站110kv两趟进线，桥接线，主变高压侧开关和进线共用开关。某日保护人员在主变保护屏后测试110kvi母电压。发生110kvi母pt失压，备自投动作，主供跳开，备供未合，全站失电。

2.2原因分析

(1)二次电压线a630凤凰端子排扣反。不动时与下面端子排b630还有一定间隙，此时电压正常，当测试a630时，由于表笔线对a630凤凰端子排的压力及晃动和b630发生短路，二次空气开关跳闸，110kvi母pt失压。首先排除了万用表没有问题，对端子排仔细检查发现扣反。

(2)有流闭锁定值设置过大，此时负荷较轻，备自投没有被闭锁住。

(3)跳主供开关的线接在手跳回路中，手跳把备自投给闭锁掉了，致使备供没有合上，全站失电。

2.3经验教训

从这个案例分析原因中可以看出，如果凤凰端子排没有扣反，pt就不会失压，即使pt失压，还有电流把关，备自投也不会动作，即使备自投动作，被供开关合上，全站也不会失电，可见它们存在着连环性。隐蔽性则体现在：其一，端子排扣反，平时肉眼是看不出来的，其二，定值是定值管理人员下发的，他们不下现场，现场实际负荷电流的大小只有保护人员才知道。所以作为一名继电保护工作者平时应加强对基建验收的把关，根据继电保护二次回路验收规范。用摇表对二次回路的绝缘测试合格。定值管理人员应加强对定值审核力度，定值大小要结合现场实际负荷情况下发。现场继电保护人员应该对保护进行整组传动，对二次回路的原理有比较深入的了解，坚决消除“重装置，轻回路”的错误思想。

3　案例三

某220kv变电站220kv东母线失灵保护动作。

3.1事故经过

×年×月×日，某220kv变电站220kv出线243双套纵联保护b相动作，b相断路器跳闸，重合闸动作于永久性故障，243断路器三相跳闸。由于b相故障电流依然存在，220kv母差失灵保护动作跟跳243断路器，随后跳开母联200断路器，最后跳开东母所有出线间隔，造成220kv东母失电。

3.2原因分析

(1)本间隔防跳采用的是机构内防跳，即电压型防跳，防跳的关键在于辅助开关常开接点转换时的时间要大于防跳继电器的动作时间，以保证防跳继电器有足够的时间吸合。但实际辅助开关常开接点转换时的时间30ms小于防跳继电器的动作时间为50ms。

(2)其中有一套保护系统重合闸时脉宽为120ms，大于断路器合闸时间和断路器合分操作时辅助开关转换时间之和，在断路器第二次分闸后依然存在合闸脉冲信号。由于防跳继电器的动作时间大于辅助开关合分转换时间，防跳继电器带电时间过短不能有效吸合，导致防跳回路不起作用不能切除合闸信号，断路器再次合闸。

(3)此断路器液压机构的合闸闭锁值设置过低，使得断路器分一合一分后又合了1次，此时分闸油压闭锁启动，导致需重新补压非全相动作进行分闸，实际上非全相动作之前故障已被母线失灵保护切除。开关保持在断位。增加了保护人员判断故障的难度。

3.3经验教训

从这个案例分析原因中可以看出，如果重合闸脉宽合适，断路器不会二次重合，即使二次重合脉冲存在，防跳回路也不会让断路器二次重合，即使防跳回路没有闭锁住，断路器如果只能进行一个合一分一合的操作循环，闭锁分合闸操作回路，断路器也不会二次重合。隐蔽性则体现在断路器机构内分立元件之间的配合以及和保护装置的配合，需要临时接人便携式录波器才能够监测到。所以作为一名继电保护工作者应督促断路器厂家提高二次回路分立配合元件的质量、选型和技术水平，满足微机保护动作速度快的要求。应该加强对新投运六氟化硫设备机构内二次回路的现场全面验收管理工作。

综上所述，几个案例之间虽然它们动作情况不同，但是它们有一个共性，就是动作的连环性和隐蔽性。若是继电保护把住其中任何一个环节的话，就不会不正确动作。每次继电保护不正确动作，都带来很大的隐蔽性，需要继电保护工作者投人很大的精力和时间去查找，期间还需要他们具备丰富的理论知识和平时不断积累的经验。

4　结束语

变压器继电保护原理篇8

【关键词】电力变压器；故障类型；继电保护

处在正常工作状态下的电力变压器会出现各式各样的安全事故，不仅会严重影响到电力系统的连续稳定运行，同样也会给用户的生命财产安全造成损害。超高压输电设备等的投入使用，让很多超大容易的变压器投入到生产中去，这些变压器能不能正常工作会影响到电网整体架构的安全性。

1 电力变压器故障类型

1.1 绕组

变压器中的绕组元件对于变压器不同等级间的电能转换工作所起的作用是基础性的，其所出现的常见故障有绕组接地、绕组短路、绕组中断等，绕组短路问题可以再细划成单相短路与相间短路、股间短路等几个类别。

1.2 绝缘

针对实际检修记录加以总结，可以很容易发现，变压器中的故障类别里，绝缘故障所占的比重最高，约为75%至85%，意即绝大多数变压器故障均由绝缘系统不稳定所产生。当变压器在工作状态下，绝缘材料持续损耗，而又有变压器波动效应给设备添加的影响，使得绝缘材料发生老化，形成发黑与枯焦问题。所以在检修时要重点关注绝缘系统的工作情况，如果变压器发生个别部位太热与放电问题，要马上将变压器从供配电系统里面退出来。

1.3 开关

如果变压器产生漏油问题，它的分接开关可能要直接暴露出来，外部气流渗入会让形状出现绝缘受潮问题，这是分接开关短路故障的主要成因，继而可能带来变压器损坏。而当分接开关处在磨损及外部污染等原因影响下，其触头接触电阻的面积会有所增加，从而造成分接开关触头强烈的发热氧化反应。

1.4 油泄漏

如果变压器的油位太高，则易于引起油枕泄漏，若是当变压器的油位太低，则会形成绝缘击穿故障。通过大量的检修维护结果调查可以发现，变压器中的油位变化会同负荷、冷却系统工作情况、环境条件等因素产生关联。

2 电力变压器的继电保护方式研究

2.1 变压器气体继电保护

变压器的气体继电保护可以有效保护油浸型变压器，避免它的内部出现功能式故障。例如在变压器发生油箱渗漏事故时，气体继电保护装置能够放出及时的跳闸信号。继电器是这类保护装置的重要元件，其安装位置在油箱及油枕中间的联接管位置。

（1）轻瓦斯继电保护动作：在油箱中发生的故障很轻的时候，有微量气体带到气体继电器中来，实现从上到下的排油，让油面位置下降，这时候上部触点会被有效连接，启动信号回路，发出音响与灯光信号。

（2）重瓦斯继电保护动作：在油箱中发生的故障较为严重的时候，会有很多气体出现，造成油箱里面的油在范围流动，从连接管带入到油枕中，油气混合物在与气体继电器接触以后，继电器的下触点连通，启动跳闸回路，发出音响与灯光信号。

2.2 变压器差动继电保护

差动继电保护的优点很多，诸如灵敏度好、选择性佳等，并且易于操作，可以在发电机、电动机、电抗器等多个部位得到利用。差动继电保护除了能够发现鉴别设备故障，还能够对故障进行独立消除，有着其他方法所不具备的独特优势。差动继电保护形成的原理是变压器高压与低压两翼电流相伴进行对比。在变压器处在平稳运行的工作状态下，或者是处在外部简单故障状态下，差动继电器中的电流会同两翼电流互感器电流和之间保持很小的差值（差值数额几乎为零），在此时，变压器的差动继电器无主动动作产生，也不会进行有关的保护动作。但是在变压器发生内部故障之际，差动继电器里面的电流会同两翼电流互感器电流和保持一致，故障位置会有很强的短路电流出现，继电器会发生显著动作，以便让各边断路器故障马上排除掉，并同时产生动作警示信号。

2.3 变压器过电流保护

如果电力便压器发生内部或者外部故障，除了可以应用变压器的气体继电保护及差动继电保护之外，还可以把变压器所安装的过电流保护设备当作保护装置。从变压器的基本容量及电流短路情况的区别，过电流保护的办法可以划分成如下几种，如负序式保护、复合式启动保护与低电压启动式保护等。负序式保护我区应用面不广，复合式启动保护是由负序继电器保护与低电压继电器联合组成的闭合回路，只有在电流与电压元件发生同步动作时，才有可能出现跳闸情况。所谓的变压器过电流保护方法则要相对复杂一些，由于要保障动作启动后的安全运行，使动作启动可以自动跳开变压器两边附属位置的断路器，因此要按照可以避开电力变压器最大值负荷电流的前提情况进行启动保护设备的工作，以使启动电流得到最合规范的调整，其用意也就是避开最大值负荷自启动装置电流。

2.4 变压器超负荷保护

因为电力变压器出现的绝大多数过负荷均是发生于三相对称情况下的，所以针对过负荷继电保护装置，原则上可以应用单独的电流继电器同单相线路进行连接，达到一对一接线，具体可以分为如下几种情况予以安排。其一，针对双绕组情况的变压器，要在主电源附近安装布置过负荷保护设备。其二，对于一边存在电源的三绕组式降压器而言，若是三边绕组的基础容量保持一致的话，那么要在电源一边安装过负荷保护设备；而若是三边绕组的基础容量存在较大差距，则只于绕组容量较低的一边进行过负荷设备安装即可；其三，针对两边都安排电源的三相绕组降压器设备来讲，最好是在三边都设备过负荷保护装置。其四，针对三边都安排电源的三相绕组降压器来讲，最好是在每一边都安装过负荷保护装置。

3 总结

电力变压器是不同电压间的电能资源转换载体，其在供电与配电体系中发挥的作用非常关键。本文分析了电力变压器的常故障种类，并且提出了几点电力变压器的继电保护方式。如果将这些方法有效地利用起来，必将可以有效提升变压器故障检修能力，确保变压器在配电供电安全保护工作中发挥出更加积极的作用。

参考文献：

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[2]李进.浅谈电力变压器的继电保护[J].北京电力高等专科学校学报，2009（12）.

[3]黄婷君.试论电力变压器继电保护设计[J].科技信息，2010（15）.

[4]曾甫龙.主变压器继电保护设计及原理[J].沿海企业与科技，2009（03）.