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變壓器的繼電保護范文1
中圖分類號：TM41 文獻標識碼：A 文章編號：1003-9082 （2017） 04-0238-01
引言
電力企業是中國的基礎能源單位，隨著近年來電網規模的不斷擴大，就要對電力變壓器合理應用。電力系統安全穩定地運行，繼電保護裝置所發揮的作用是需要高度重視的，特別是對電力變壓器的保護，不僅使變壓器運行安全，而且能夠保證變壓器持續運行，提高運行效率，降低故障發生率。
一、電力變壓器的繼電保護方案
電力變壓器要科學有效地運行，就要對可能發生的故障進行分析，以采取相應的繼電保護方案，做到保護到位。一旦有故障發生，繼電保護裝置就可以及時作出反應，啟動斷路器將故障線路切斷，并發出警報信號，讓運維人員采取必要的技術措施，確保故障及時消除[1]。繼電保護裝置對變壓器實施保護，還可以起到一定的后備作用。
1.電力變壓器的繼電保護采用差動保護方案
通常在電力變壓器的套管以及引出線部位都會出現短路故障。變壓器的容量如果超過6.3兆伏安，就需要對速斷保護裝置進一步強化，當變壓器處于并列運行狀態的時候，就要對繼電保護裝置進行檢查，保證其正常運行。電力變壓器如果有備用電壓器，或者是變壓器處于獨立運行狀態，就需要對后備保護時限合理控制。如果短路故障已經超過0.5秒，就需要采用快速切斷保護措施。如果變壓器的容量已經超過6.3兆伏安，速斷保護就很難發揮保護作用，此時，就要采用縱差聯動保護[24]。當高壓側電壓已經超過330千伏的時候，采用雙重差動保護就可以對故障有效解決。對于變壓器組的控制，啟動斷路器就可以發揮保護作用。如果沒有連接斷路器，就可以采用差動保護措施。
2.電力變壓器的繼電保護采用瓦斯保護方案
電力變壓器運行中，如果存在故障，為了能夠讓故障充分實現，就需要采取瓦斯保護措施。如果線路產生短路、油面降低等等，采用瓦斯保護方案可以保證油浸式變壓器良性運行。對于變壓器而言，瓦斯保護是非常重要的，能夠將故障有效地反映出來。比如，電力變壓器的油箱內部、繞組匝間或者鐵芯如果存在短路問題，啟動瓦斯保護就可以確保保護各位靈敏，加之結構簡單，如果電路存在故障，瓦斯保護就可以立即啟動。瓦斯保護還會受到諸多因素的影響而引起誤動作，因此需要對影響因素予以高度關注。
3.電力變壓器的繼電保護采用過電流保護方案
電力變壓器的繼電保護采用過電流保護方案，如果變壓器運行中存在電流故障，救護立即反映。如果瓦斯保護不發揮作用，過電流保護就可以發揮后備保護作用。復合電壓啟動的過程中，也需要采用電流保護措施。另外，還要實施必要的阻抗保護，通常電流保護靈敏度不高的情況下就可以采用阻抗保護，由于其具有較高的靈敏度，因此應用是非常廣泛的。
二、電力變壓器運行中繼電保護裝置保護的具體應用
1.繼電保護裝置的差動保護
電力變壓器運行中繼電保護裝置可以起到差動保護作用，即電流得以加強，通過對比電流相位，以起到差動保護的作用。對電力變壓器實施差動保護，就是對電流互感器采用環流接線的方式。如果電力變壓器運行正常，沒有內部故障產生，差動繼電器的電流趨近于“0” [3]。其中的原因是多方面的，主要是由于電流不平衡所導致的。由于電流比較小，繼電保護裝置無法有效地啟動保護動作。
壓器的內部有故障產生，加強差動繼電器的電流，就可以發現電流強度已經超過了動作電流。當繼電保護裝置啟動保護動作，就要同時啟動斷路器以將故障線路切斷，同時發出故障警報。繼電保護裝置的差動保護具有非常高的靈敏度，而且具有良好的選擇性，操作也非常簡單，不僅可以明確區分內部故障和外部故障，而且可以獨立運行，并不需要采用保護配合措施。電氣主設備要處于良好的運行狀態，就需要采用差動保護措施保護好線路。
2.繼電保護裝置的瓦斯保護
電力變壓器的油箱內部如果有故障產生，就要對故障位置的電流變化予以充分考慮。如果電力變壓器油由于電流變化產生過熱的現象，就會分解出質量比較輕的氣體。這些氣體會從油箱部位逐漸流向油枕，同時變壓器油本身的體積也會快速膨脹，很容易產生嚴重的故障。當氣體向油枕沖擊的過程中，變壓器油的油面就會逐漸降低，此時，就會啟動瓦斯保護信號[4]。如果電力變壓器產生線路短路的問題，就會受到故障電流影響，在油隙間的油流速度加快，同時繞組外側也會存在很大的壓力差變化。此時，繼電器保護裝置產生誤動作的幾率是非常大的。如果電力變壓器產生了穿越性故障，在強電流的作用下，繞組產生動作并發熱，繞組的溫度快速提升，油是體積就會膨脹，繼電保護裝置就會陳恒誤動作。
3.繼電保護裝置的后備過流保護
電力變壓器的后備過流保護是保證變壓器穩定運行的關鍵，包括電力變壓器的線路以及各側母線都要采用繼電保護裝置實施保護。為了確保雙繞組變壓器處于良性運行狀態，強化繼電保護裝置的后備過流保護是非常必要的。對于電力變壓器的主接線要實施時限保護，以避免故障發生。三繞組變壓器通過繼電保護裝置強化后備過流保護，就是要保護好主電源的一側，帶兩段時限，以在短時間內啟動斷路器將故障線路斷開。此外，還要保護好主負荷側，以保證電力變壓器的靈敏性。
結束語
綜上所述，變壓器是電力系統的核心部件，其運行質量直接關乎到電力系統的工作狀態。采用繼電保護裝置對變壓器實施保護，可以確保變壓器處于持續穩定的運行狀態，以提高電力系統的運行效率，為電能用戶提供高質量的電力服務。
參考文獻
[1]雷鈺.電力變壓器繼電保護設計的探討[J].科技與企業，2013（19）：285―285.
[2]溫源.500kV電力變壓器繼電保護問題探析[J].中國電力教育，2013（36）：209―210.
變壓器的繼電保護范文2
關鍵詞：DSP；變壓器；繼電保護；測控裝置
1引言
目前，電力自動化的應用可以分為變電站自動化、調度自動化、配電自動化、電能計量自動化和電力市場等。03年以來，我國的電力供應緊張，根據國家電網的統計，電力自動化行業呈現不斷增長的趨勢。由此，繼電保護產品的需求也急劇增長，而且對于繼電保護產品的性能、新技術的應用等方面也提出了更高的要求。而變壓器是電力系統自動化控制設備中普遍使用的一款電氣設備，變壓器的繼電測控保護對于電力系統的安全可靠運行具有重要意義。
本論文主要借助于新型的DSP處理芯片，對基于DSP的變壓器繼電保護測控裝置進行設計研究，以期從中能夠找到合理可靠的變壓器繼電測控保護裝置應用，并以此和廣大同行分享。
2繼電保護測控裝置總體設計
(1) 繼電保護裝置的功能設計
① 自動、迅速、有選擇性地將故障元件從電力系統中切除，使故障元件免于繼續遭到破壞，并保證其它無故障元件迅速恢復正常運行。
② 反應電氣元件不正常運行情況，并根據不正常運行情況的種類和電氣元件維護條件，發出信號，由運行人員進行處理或自動地進行調整或將那些繼續運行會引起事故的電氣元件予以切除。反應不正常運行情況的繼電保護裝置允許帶有一定的延時動作。
③ 繼電保護裝置還可以和電力系統中其他自動化裝置配合，在條件允許時，采取預定措施，縮短事故停電時間，盡快恢復供電，從而提高電力系統運行的可靠性。
綜上所述，繼電保護在電力系統中的主要作用是通過預防事故或縮小事故范圍來提高系統運行的可靠性。繼電保護裝置是電力系統中重要的組成部分，是保證電力系統安全和可靠運行的重要技術措施之一。在現代化的電力系統中，如果沒有繼電保護裝置，就無法維持電力系統的正常運行。
(2) 變壓器繼電保護裝置
電力變壓器是電力系統中大量使用的重要電氣設備，它在電力系統的發電、輸電、配電等各個環節廣泛使用。因而其安全運行與否是整個電力系統能否連續穩定工作的關鍵，是電力系統可靠工作的必要條件。
根據變壓器的不正常運行狀態，變壓器一般應裝設以下一些繼電保護裝置[6]：
① 為反應變壓器油箱內部各種故障和油面降低，對于0.8MVA及以上的油浸式變壓器及戶內0.4MVA以上變壓器應裝設瓦斯保護。
② 為反應變壓器繞組和引出線的相間短路及中性點直接接地側繞組和引出線的接地短路以及繞組匝間短路，應裝設縱聯差動保護或電流速斷保護；對于6.3MVA及以上并列運行變壓器和10MVA及以上單獨運行變壓器，以及6.3MVA及以上的廠用變壓器，應裝設縱差保護；對于10MVA以下變壓器且過流時限大于0.5s時，應裝設頂流速斷保護；對于2MVA以上變壓器，當電流速斷保護的靈敏系數還不滿足要求時，則宜裝設縱差動保護。
③ 為反應外部相間短路引起的過電流和作為瓦斯、縱差保護（或電流速斷保護）的后備保護，應裝設電流保護。例如。復合電壓起動的過電流保護或負序電流保護，適用于升壓變壓器；過流保護適用于降壓變壓器。
④ 為反應中性點直接接地電網中，外部接地短路的零序電流保護。
⑤ 為反應對稱過負荷的應裝設過負荷保護。
⑥ 為反應變壓器過勵磁的應裝設過勵磁保護。
3基于DSP的變壓器繼電保護測控裝置設計
3.1 測控裝置硬件架構設計
本文從緊湊型和多功能兩方面入手，設計了一款基于新型DSP芯片的測控保護裝置。DSP芯片需要完成電壓、電流等輸入信號的采集和處理，并且根據一定的保護邏輯驅動繼電器動作，另外，還需要處理人機接口任務和通信任務。根據這些任務的不同優先級，DSP芯片還需要分配不同時間片的進程以滿足各項任務合理有序地執行。
硬件設計的總體框架如圖1所示，輸入信號包括電流、電壓、頻率和開關量，而輸出則通過繼電器來實現。其中電流信號包括三相保護電流和一路零序電流，電壓信號包括三相測量電壓和一路輔助電壓。主控制器采集并處理這些信號，分別用于顯示和實現保護邏輯判斷等功能。本裝置的測量數據、設備信息、事件記錄信息、保護定值和保護配置信息等內容都是通過菜單的方式進行顯示，裝置還提供了按鍵用于接線方式、保護功能等基本設置功能的實現。設備提供了基本的串行通信功能，可完成裝置和服務器之間的報文傳輸，實現遙信、遙測、遙調、遙控等功能。同時還提供了GPRS模塊、方便遠距離無線通信功能的實現。
3.2 繼電保護測控裝置抗干擾設計
微機繼電保護裝置是一個電路和結構都非常復雜的裝置，其主要電路部件均采用中大規模和超大規模的集成電路器件，雖然這些器件在其它領域中的大量實踐已表明其損壞率是很低的，但由于繼電保護裝置是在強電磁環境中長期連續工作，并且責任重大，對萬一出現的元器件損壞仍需考慮對策；而且除了起主要作用的數字部件外，還有為數不少的模擬元器件，所以提高元器件可靠性的措施應考慮數字部件和模擬元器件兩個方面。
微機保護裝置特有的工作方式和很強的處理能力為實現自動檢測提供了方便。對裝置中平時工作在“靜態”的部件，如出口驅動電路、出口繼電器等，由于微機保護中這部分的電路比較簡單，制造時容易保證其較高的可靠性，同時還可以利用微機的超強處理功能對其進行定時功能檢查；對裝置中平時工作在“動態”的核心部件，如DSP、MCU、A/D轉換器、Flash、FRAM、CPLD等等，無論電力系統有無故障，這些硬件都處在同樣的工作狀態中，也就是說，總在不停地進行數據采集、傳遞、運算和判斷，因此元器件損壞會及時表現出來；同時，由于有了DSP和MCU這些“智能”部件，可以“主動地”去查找和發現問題，使得微機保護裝置可以具有完善的自動檢測功能。
4結語
變壓器的繼電保護范文3
關鍵詞：電力變壓器；繼電保護設計；配置方案；應用
Abstract: The power transformers in operation, may be of various types of failures, a serious impact on the continuous operation of the power system security, in particular, large-capacity transformer damage, more serious impact on the system. With the development of power industry, the construction of EHV transmission lines in China are increasingly common, and large power transformers, high-capacity ultra-high pressure applications also expanded its operation is normal is directly related to the reliability of the entire grid. Must therefore be based on the size of the power transformer capacity, voltage level and degree of importance to set up a good performance, and reliable action of protection devices.
Keywords: power transformer; protection design;configuration program; application
中圖分類號：F407.61文獻標識碼：A 文章編號：
1電力變壓器的故障類型及不正常狀態
電力變壓器的故障通常可以分為油箱內部故障和油箱外部故障兩種。油箱內部故障主要是指發生在變壓器油箱內包括高壓側或低壓側繞組的相間短路、匝間短路、中性點直接接地系統側繞組的單相接地短路以及鐵芯的繞損等。變壓器內部故障非常危險，因為故障時產生的電弧，不僅會損壞繞組的絕緣、燒壞鐵芯，而且由于絕緣材料和變壓器油因受熱分解而產生大量的氣體，有可能引起變壓器油箱的爆炸，所以繼電保護應快速切除這些故障。油箱外部故障最常見的主要是變壓器繞組引出線和絕緣套管上發生的相間短路和接地短路(直接接地系統側)。
變壓器的不正常運行狀態主要有：變壓器外部相問短路引起的過電流和外部接地短路引起的過電流和中性點過電壓；負荷超過額定容量引起的過負荷；油箱漏油引起的油面降低或冷卻系統故障引起的溫度升高。此外，對大容量變壓器，由于其額定工作時的磁通密度接近于鐵芯的飽和磁通密度，在過電壓或低頻率等異常運行方式下，還會發生變壓器的過勵磁故障。這些不正常的運行狀態會使繞組、鐵芯和其他金屬構件過熱，威脅變壓器絕緣。
2 電力變壓器保護的配置方案
針對電力變壓器的故障類型及不正常運行狀態，應對變壓器裝設相應的繼電保護裝置，其任務就是反映上述故障或異常運行狀態，并通過斷路器切除故障變壓器，或發出信號告知運行人員采取措施消除異常運行狀態。同時，變壓器保護還應能作相鄰電氣元件的后備保護。故根據DL400—1991《繼電保護和安全自動裝置技術規程》的規定，電力變壓器應裝設如下保護。
2.1.瓦斯保護
為反映變壓器油箱內部各種短路故障和油面降低，對于0.8 MV.A及以上的油浸式變壓器和0.4 MV.A及以上的車間內油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。
2.2.縱聯差動保護或電流速斷保護
為反映電力變壓器引出線、套管及內部短路故障。對于6.3 MV•A以下廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，以及10 MV•A以下廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，當后備保護時限大于0.5 s時，應裝設電流速斷保護。對于6.3 MV•A及以上的廠用工作變壓器和并列運行的變壓器，10 MV•A及以上廠用備用變壓器和單獨運行的變壓器，以及2 MV•A及以上用電流速斷保護靈敏性不滿足要求的變壓器，應裝設縱聯差動保護(以下簡稱差動保護)。對高壓側電壓為330 kV及以上的變壓器，可裝設雙重差動保護。
對于發電機變壓器組，當發電機與變壓器之間有斷路器時，發電機裝設單獨的差動保護。當發電機與變壓器之間沒有斷路器時，100 MW及以下發電機與變壓器組共用差動保護；100 MW以上發電機，除發電機變壓器組共用差動保護外，發電機還應單獨裝設差動保護；對200～300 MW的發電機變壓器組亦可在變壓器上增設單獨的差動保護，即采用雙重快速保護。
2．3過電流保護
為反應外部相問短路引起的過電流并作為瓦斯保護和差動保護(或電流速斷保護)的后備，應采用下列保護：(1)過電流保護，一般用于降壓變壓器；(2)復合電壓起動的過電流保護，一般用于升壓變壓器及過電流保護靈敏性不滿足要求的降壓變壓器；(3)負序電流及單相式低電壓起動的過電流保護，一般用于63MV•A及以上大容量升壓變壓器和系統聯絡變壓器；(4)阻抗保護，對于升壓變壓器和系統聯絡變壓器，當采用第(2)(3)的保護不能滿足靈敏性和選擇性時，可采用阻抗保護。
2．4過勵磁保護
為反應變壓器的過勵磁引起的過電流。對于高壓側為500kV的變壓器的額定磁密近于飽和密度，頻率降低或電壓升高時容易引起變壓器過勵磁，導致鐵芯飽和，勵磁電流劇增，鐵芯溫度上升，嚴重過熱會使變壓器絕緣劣化，壽命降低，最終造成變壓器損壞。故需裝設過勵磁保護。
2.5.過負荷保護
為反映變壓器對稱過負荷引起的過電流。對于400 kV•A及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他符合的備用電源時，應根據過負荷的情況裝設過負荷保護。
2.6.其他保護
對變壓器溫度及油箱內壓力升高和冷卻系統故障，應按現行變壓器標準的要求，裝設可作用于信號或動作于跳閘的保護，如溫度保護等。
3電力變壓器保護的應用
3.1.變壓器的差動保護
差動保護的構成原理主要是利用比較變壓器高、低壓側的電流大小和相位來實現的。將變壓器兩側的電流互感器二次側按正常時的“環流接線”。適當地選擇兩側電流互感器的電流比，使其比值等于變壓器的電壓比nT；對于YNd11的電力變壓器，同時再考慮采用“相位補償接線”，即變壓器星形側的電流互感器接成三角形，變壓器三角形側的電流互感器接成星形。當變壓器正常運行時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，它近于零，差動繼電器不動作，保護也不會動作。當變壓器內部(包括變壓器與電流互感器之間的引線)任何一點故障時，差動繼電器中的電流等于兩側電流互感器的二次電流之差，為故障點短路電流，大于繼電器動作電流，繼電器動作，跳變壓器各側斷路器切除故障，同時發動作信號。
差動保護是一切電氣主設備的主保護，它以其靈敏度高，選擇性好，實現簡單而廣泛地應用在發電機、電抗器、電動機和母線等主設備上。鑒于差動保護在以上設備中應用的成功，以及過去技術水平的限制，人們別無選擇地在變壓器保護上同樣采用差動保護作為主保護。它不但能正確區分區內外故障，而且不需要與其他元件配合，可以無延時地切除區內各種故障，具有獨特的優點。
3．2變壓器的瓦斯保護
當變壓器油箱內部發生故障(包括輕微的匝間短路和絕緣破壞引起的經電弧電阻的接地短路)時，由于故障點電流和電弧的作用，將使變壓器油及其它絕緣材料因局部受熱而分解產生氣體，因氣體比較輕，它們將從油箱流向油枕的上部。當故障嚴重時，油會迅速膨脹并產生大量的氣體，此時將有劇烈的氣體夾雜著油流沖向油枕的上部，迫使繼電器內油面降低，引起瓦斯信號動作。
當變壓器發生穿越性短路故障，在穿越性故障電流作用下，油隙問的油流速度加快，當油隙內和繞組外側產生的壓力差變化大時，氣體繼電器就可能誤動作。穿越性故障電流使繞組動作發熱，當故障電流倍數很大時，繞組溫度上升很快，使油的體積膨脹，造成氣體繼電器誤動作，對此必須采取相應的措施。
3.3變壓器的后備過流保護
變壓器后備保護作為變壓器自身的近后備和各側母線、線路的遠后備，地位也十分重要。雙繞組變壓器，后備保護應裝在主電源側，根據主接線情況，保護可帶一段或兩段時限，以較短的時限縮小故障影響范圍，跳母聯或分段斷路器；較長的時限斷開變壓器各側的斷路器。
三繞組變壓器和自耦變壓器，后備保護要分別裝在主電源側和主負荷側。主電源側的保護帶兩段時限，以較短的時限斷開未裝保護側的斷路器，主負荷側的保護動作于本側斷路器。當上述方式不符合靈敏性要求時，可在各側裝設后備保護，各側保護應根據選擇性的要求考慮加裝方向元件。
4結束語
總之，防止拒動和誤動作，是繼電保護可靠性的核心。在電力系統中，各類電氣設備通過電氣線路緊密地聯結在一起，為確保供電系統的安全正常運行，避免事故的發生，必須正確地設置繼電保護裝置并準確整定各項相關定值，保證系統的安全經濟運行。
【參考文獻】
［1］郝文新．35kV變電站微機繼電保護設計[J]．山西建筑，2008，32．
變壓器的繼電保護范文4
關鍵詞：繼電保護；供電系統；電力變壓器故障
中圖分類號：TM77 文章標識碼：A文章編號：
一、引言
在供電系統中，輸送電力的設備中最重要的是電力變壓器，電力變壓器一旦出現故障會直接影響設備的工作與區域用電，危害電力系統的安全持續運行，造成一定的經濟損失。電力變壓器工作時一般都是二十四小時連續工作，工作強度非常大，通常會出現故障，尤其是大容量變壓器出現故障，對整個電力系統的影響更為嚴重。隨著核電、水電等供電系統快速發展當今社會，對供電系統的安全穩定運行提出了更高的要求，需要更好的繼電保護。因此，要增強電力變壓器繼電保護裝置的安全與功能，確保電力系統得以安全穩定運行。
二、電力變壓器常見故障
電力變壓器在運行過程中，一般常出現的故障主要分為內部故障和外部故障兩種。內部故障的危險性要大于外部故障，曾有內部故障在嚴重情況下導致變壓器油箱爆炸，造成整個供電系統癱瘓。電力變壓器常見的故障主要分為芯體、變壓器油、磁路等方面的故障。芯體故障主要就是集中在絕緣層老化或者線圈受潮導致的短路方面，短路會使繞組造成的機械損傷，影響變壓器的使用。變壓器油故障主要是絕緣油長時間的高溫運行，導致氧化或吸收空氣中的水分使絕緣性能下降，進而導致一定的閃絡放電情況。也有部分的變壓器油故障是由于油泥沉積阻塞油道，進而使變壓器的散熱性能變差，長時間運行導致危險發生。磁路故障是變壓器最常見故障，磁路的芯體絕緣老化，導致漏磁漏電情況，或磁路的螺絲碰接鐵芯導致磁路不能正常工作，或壓鐵松動引起電磁鐵振動和噪聲等。這些故障有的能夠通過異常現象發現并及時排除，但更多的是隱形故障，平時很難發現，使在變壓器故障狀態運行是很危險的，需要及時的發現并且排除故障。
三、繼電保護
（一）繼電保護的特點與要求
繼電保護裝置是目前人們采用的最普遍的裝置，自繼電保護裝置應用開始，短時間內就得到廣泛利用，主要是由其特點決定的。繼電保護的特點是可靠性高、
實用性強，并且能夠實現遠程監控。繼電保護應用的裝置是配置合理并且科學技術含量高的繼電保護裝置。繼電保護的信息管理技術采用方法庫與數據庫，整個信息管理系統由傳統的分散式傳輸轉變為集中式運輸。各種新技術與新系統的使用使繼電保護的可靠性增強。繼電保護信息系統的應用，使供電系統中出現的實際問題，能夠通過系統有效的對各個部分中的各類數據及時使用和共享，更方便工作人員的操作，因此繼電保護的實用性也得到增強。隨著電子技術與信息化技術在各個領域的推廣與應用，供電系統也及時的根據實際情況采用了新的信息化技術。通過電子信息技術的應用，能夠對供電系統的電力變壓器的運行狀態，進行二十四小時無人監控。最先進的是通過運行狀態分析，能夠發現電力變壓器的隱形故障，及時的在大的故障產生前把隱形故障排除，保障了供電系統的安全平穩運行，減少了經濟損失。
現代的繼電保護雖然有著非常好的優勢，但是對裝置的要求更高，沒有好的繼電保護裝置，繼電保護的特點與性能就不能完全發揮。繼電保護裝置最基本的要求就是靈敏性與可靠性。供電系統一般要求繼電保護裝置的設計原理、整定計算、安裝調試等全部要正確無誤，還要求組成繼電保護裝置的各元件的質量可靠。繼電保護裝置也需要定期的進行運行維護檢查與保養，盡量提高供電系統變壓器繼電保護的可靠性。
（二）繼電保護措施
1.瓦斯保護
瓦斯保護是供電系統電力變壓器油箱的主要保護措施，能夠在變壓器油箱發生內部故障的時候自動啟動。變壓器油箱內部發生故障一般會引起油面降低，瓦斯繼電器的能夠平衡錘的力矩會發生變化而降落，從而接通上下觸點，自動發出報警信號。供電系統的電力變壓器發生突發性的嚴重事故的時候，也會有相應應對措施。變壓器的最嚴重故障為油箱漏油，油箱漏油會使變壓器發生爆炸，導致整個供電系統癱瘓。漏油使電力變壓器的液面會發生較大的變化，繼電器的上下觸點也能夠接觸，初步實現自動報警。隨著漏油的繼續，油位降低到一定數值，繼電器能夠自動跳閘保護整個供電系統，避免大的損失產生。供電系統的電力變壓器大多在0.8MVA以上，都應該配備瓦斯保護裝置。
2.差動保護
供電系統的變壓器內部引出線短路，絕緣套管相間短路故障發生時，變壓器內的匝間出現問題時，繼電系統都會及時啟動電流速斷保護。電流速斷保護的主要優勢是能夠準確的定位故障發生的位置，及時分析出發生故障的類型，然后馬上調用內部已經編訂好的程序，根據故障的情況發出相應的預警措施。如果故障程度比較輕，差動保護可以預警后并延長故障繼續發生的時間，為專業人員的維修提供一定的時間差，同時差動保護還可以利用已經編好的程序，對小型故障進行自動的排除等。如果故障程度比較嚴重，差動保護會直接報警并且斷電，避免短路后經濟損失情況的發生。由于差動保護具有以上的優勢，目前供電系統廣泛采用該技術，它將成為未來繼電保護的一種趨勢。
3. 過電流保護
過電流保護是作為瓦斯保護和差動保護后備保護，可以準確反應出變壓器短路所導致的過電流。過電流保護裝置一般是裝在電力變壓器的電源側，并且根據變壓器的要求裝配不同的保護裝置。升降壓變壓器處可以裝配復合電壓起動的過電流保護，大接地電流系統中，可以在變壓器外部裝配零序電流保護，作為主變壓器保護的后備保護。過電流保護的具體啟動方式應該根據相配備的變電器的相應數據進行合理選擇，沒有統一的標準，可以根據供電系統的不同需求裝配不同的 過電流保護裝置。
4.過勵磁保護
現代供電系統由與工作電壓過高，電力變壓器的額定磁密接近飽和。頻率降低時與電壓升高時，變壓器都很容易出現過勵磁，導致鐵心的溫度上升影響絕緣性能。安裝勵磁保護裝置，可將變壓器的過勵磁引起的過電流反映出來，從而可防止變壓器絕緣老化，提高變壓器的使用效能。
5.過負荷保護
過負荷保護能夠反應變壓器正常運行時所出現的過負荷情況。過負荷裝置僅在變壓器有可能過負荷的情況下才裝設，通常能夠檢測出過負荷的信號。它的基本工作原理為：一相上進行一個電流繼電器的裝設，并經過一定時間延長動作于信號來進行過負荷保護
四、結論
供電系統的電力變壓器由于運行時的各種因素產生故障，對供電系統的安全與穩定造成影響。許多隱性的故障人工排除比較困難，突發性的嚴重故障會造成巨大的經濟損失，必須要有好的繼電保護促使才能避免損失。而事實證明，繼電保護裝置措施可以改善變壓器嚴重故障發生概率，對于隱性故障能夠起到報警作用。研究和應用繼電保護措施，可以促進供電系統的穩定與安全。
參考文獻：
[1] 丁永生. 10kV供電系統中變壓器繼電保護分析[J],中國新技術產品,2009（23）
變壓器的繼電保護范文5
【關鍵詞】變壓器；差動保護；靈敏度；校驗；電網
1.引言
繼電保護靈敏性是指繼電保護對設計規定要求動作的故障及異常狀態能夠可靠動作的能力，是電力系統對繼電保護的基本性能要求之一[1]。差動保護作為變壓器的主保護之一，主要反應變壓器繞組和引出線多相短路及繞組匝間短路故障。目前變壓器差動保護多采用利用變壓器勵磁涌流特征的制動特性躲過涌流對差動保護的影響，這一措施大大提高了變壓器差動保護的靈敏性[2]，也因此在整定計算過程中往往容易忽略了變壓器差動保護的靈敏度校驗。
2.變壓器差動保護靈敏度校驗的必要性
220kV變壓器10kV側故障時短路電流較高，一般在低壓側加裝限流電抗器，降低低壓側故障時短路電流水平，短路電流水平降低的同時，在相同定值的情況下，變壓器差動保護的靈敏度也降低。電抗器在變壓器差動保護的范圍之內，電抗器下端故障時，差動保護靈敏度應滿足要求，但受系統結構、運行方式等方面影響，低壓側差動范圍內故障，差動保護靈敏度是否能滿足要求必須通過計算。
同時變壓器作為電網中的重要組成部分，掌握其保護定值是否滿足靈敏度要求也是必不可少的，因此主變差動保護的靈敏度校驗是非常必要的。
3.校驗方法探討
3.1 校驗步驟分析
變壓器整定計算導則上關于制動特性的變壓器差動保護靈敏度計算的規定：縱差保護的靈敏系數應按最小運行方式下差動保護區內變壓器引出線上兩相金屬性短路計算。根據計算最小短路電流Ik.min和相應的制動電流Ires，在制動特性曲線上查得對應的動作電流I'op，靈敏系[3]。根據變壓器保護整定計算導則和微機變壓器保護說明書中關于靈敏度計算的說明，靈敏度校驗可歸納為如下步驟：
（1）計算系統最小方式下差動保護范圍內變壓器引出線上兩相金屬性短路時流過變壓器各側的故障電流Ik.min。
（2）根據裝置電流校正方法計算校正后流入裝置的故障電流Id，為計算方便將該電流折算成主變額定電流的倍數。
（3）根據裝置算法計算差動電流Idzmin及制動電流Izd。
（4）根據動作方程及以上求得的制動電流Izd計算出相對應的動作電流Idz。
（5）計算靈敏度=Idzmin/Idz。
3.2 校驗中的關鍵問題分析
3.2.1 最小運行方式選擇
如何快速、正確地計算出差動保護的最小靈敏系數，系統最小方式的選擇是關鍵。所謂最小方式，就是故障時短路電流最小的方式。廊坊電網為單側電源系統且主變高壓側為電源側，變壓器分列運行的情況下，只有高壓側提供短路電流，其它側不會提供。而變壓器并列運行時，在低壓側差動范圍內故障時另一臺變壓器通過聯絡開關也會提供短路電流。在系統方式一定的情況下分列運行時流入差動保護的故障電流比并列運行時要小。10kV側短路電抗大，因此10kV側故障時的短路電流比110kV側故障時要小。總之，變壓器分列運行時差動保護靈敏度滿足要求，并列運行時一定能滿足；低壓側故障時靈敏度滿足要求，中壓側故障時也一定滿足。因此最小方式選變壓器分列運行時，低壓側兩相故障。
3.2.2 校驗靈敏度用的電流表示形式
微機變壓器差動保護中的動作方程均以變壓器額定電流的形式表示，因此，校驗靈敏度用的故障電流要用變壓器額定電流的倍數表示，這樣不需折算到同一電壓等級，不需靠考慮平衡系數的影響，但必須考慮差動保護裝置相位校正對電流的影響。相位校正的影響與具體的保護裝置有關，目前只有兩種類型，Y/接線的變壓器，一種是Y側倒相位，一種是側倒相位。下面分析的CSC326D型微機變壓器保護和RCS978E型微機變壓器保護是兩種類型的代表。
3.3 校驗實例分析
下面就以某220kV變電站的變壓器為例對變壓器差動保護靈敏度校驗方法進行論述。該站基本情況如下：主變接線組別為YNyn0d11；配置CSC326D型微機變壓器保護和RCS978E型微機變壓器保護。
3.3.1 CSC326D型保護靈敏度校驗
CSC326D型變壓器差動保護計算以高壓側為基準，中、低壓側各相電流應乘以相應的平衡系數，得到幅值補償后的電流。變壓器各側TA接線采用星型接線，二次電流直接接入裝置，TA二次電流相位由軟件自動在Y側進行校正，對于Y/-11接線，其校正方法如公式（1-1）、 （1-2）、（1-3）所示：
式中，，為Y側校正后的各相電流，，，為Y側TA二次電流，差動電流與制動電流計算都是在相位校正和平衡補償后的基礎上進行的。校驗時按一次電流進行計算，故計算過程中不考慮變壓器各側電流幅值補償，只考慮相位補償。
動作電流Idz（各相差動電流）和制動電流Izd的計算方法如式（2-1）（2-2）所示：
式中：為所有側中最大的相電流，為其它側（除最大相電流側）相電流之和。
比率差動保護動作判據如式（3-1）所示：
其中：Icd為差動保護啟動電流定值，Idz為動作電流，Izd為制動電流，為第一段折線的斜率（固定取0.2），KID為第二段折線斜率其值等于比率制動系數定值，為第三段折線斜率（固定取0.7）[4]。保護裝置程序中按相判別，任一相滿足上述條件，比率差動動作。
靈敏度校驗過程如下：
（1）系統小方式下10kV側差動范圍內VW相間故障，只有高壓側提供短路電流。高壓側三相故障電流：
（2）根據式（1-1）、（1-2）、（1-3）計算裝置相位校正后故障電流為=0，，=。
（3）根據公式（2-1）計算三相差流：
IdzminU=0，IdznimV=，IdzminW=。裝置按相計算，以W相為例。由公式（2-2）計算W相制動電流：IzdW=0.5×=。
其中IdzminU、IdzminV、IdzminW分別為故障時各相的最小差動電流Idzmin。
（4）根據公式（3-1）及第（3）步計算出的制動電流，計算相對應動作電流IdzW。
（5）計算靈敏度Klm=。
3.3.2 RCS978E型保護靈敏度校驗
RCS978E型變壓器保護，變壓器各側電流互感器采用星形接線，二次電流直接接入裝置。變壓器各側TA二次電流相位由軟件調整，裝置采用Δ->Y變化調整差流平衡，這樣可明確區分涌流和故障的特征，加快保護的動作速度。對于Y0/Δ-11的接線，其校正方法為：
式中：U、V、W為Y側TA二次電流U’、V’、W’為Y側校正后各相電流，u、v、w為Δ側TA二次電流，u’、v’、w’為Δ側校正后的各相電流。Y側電流調整是各相電流分別減去零序電流0，低壓側兩相故障時，0=0。
RCS978E型保護穩態比率差動動作方程如式（4-1）所示：
其中Ie為變壓器額定電流，I1.......m分別為變壓器各側電流，Icdqd為穩態比率差動起動定值，取0.5Ie，Id為差動電流，Ir為制動電流，Kbl為比率制動系數整定值，推薦整定為0.5[5]。穩態比率差動保護按相判別。
計算步驟與CSC326D保護相同，計算時只考慮相位補償，用一次電流進行計算。具體過程不再重復，需要注意的是RCS978E電流相位校正方法與CSC326D保護不同，變壓器Y側不校正，計算出的故障電流就是流入裝置的電流。根據公式（4-1）計算相應電流值。
3.4 差動保護靈敏度校驗方法的簡化
從故障分析可知，對于Y-D-11接線的變壓器，D側發生相間故障時高壓側總有一相電流值等于相應位置發生三相短路時的短路電流Ik（3），其它兩相為三相短路電流的一半。以低壓側VW相間短路為例，高壓側電流IU=IV=0.5IW，IW=Ik（3），裝置Y側采用Y-變換時，根據公式（1-1）、（1-2）、（1-3）得到校正后的電流最大值為W相短路電流的0.866倍，即相同位置三相短路電流的0.866倍，由于三相短路計算比較簡單，因此校驗時可直接按低壓側三相短路計算，折算到高壓側再乘以0.866即可得到校正后的電流值，不用再根據裝置轉換方法進行計算。
采用Δ->Y相位調整的裝置，變壓器Y側電流直接流入裝置，低壓側發生相間故障時高壓側最大故障電流等于相應位置三相故障時的故障電流，其靈敏度比Y-轉換的保護高，所以采用Y-變換的保護靈敏度滿足的情況下，另一套采用Δ->Y變換的保護靈敏度可不再進行計算。
因此可進一步簡化校驗過程：
（1）計算系統小方式下變壓器分列運行時低壓側三相相間故障時流過變壓器的高壓側的故障電流Id（3），Y-變換的保護裝置，用Id（3）乘以0.866即為流入裝置的最小短路電流Idzmin，Y-變換的保護裝置，Id（3）即為流入裝置的最小短路電流Idzmin，并將該電流Idzmin折算成主變額定電流的倍數。
（2）根據裝置要求計算制動電流Izd。
（3）根據動作方程及制動電流Izd計算出相應的動作電流Idz。
（4）計算靈敏度=Idzmin/Idz。
4.結束語
隨著電網的飛速發展，電網結構越來越復雜，這直接影響到變壓器差動保護動作的靈敏性及可靠性，通過文中簡便、實用的校驗方法可以使調度部門更清楚的掌握變壓器主保護切除故障的能力，為電網的安全穩定運行提供保障。
參考文獻
[1]繼電保護實用技術問答[M].北京：中國電力出版社.
變壓器的繼電保護范文6
關鍵詞：高壓變頻器；電動機；繼電保護
1.高壓變頻器簡介
高壓變頻器的基本組成如圖1所示。高壓變頻器的種類很多，其主要包括直接變頻器（循環變頻器）和間接變頻器（脈沖調制型、負載換流型、中點鉗位型、飛跨電容型、H橋級聯型）。
2.傳統電動機保護配置與變頻器電動機保護配置
2.1傳統電動機保護配置
異步電動機的故障有定子繞組相間短路故障、繞組的匝間短路故障和單相接地故障；不正常運行狀態主要有過負荷、堵轉、起動時間過長、三相供電不平衡或斷相運行、電壓異常等。因此，對于高壓電動機，根據規程以差動保護或電流速斷為主保護，以過負荷保護、過流保護、負序保護、零序保護及低電壓保護等作為后備保護。
2.2變頻器電動機保護配置
為了確保系統的可靠性，工頻旁路一般都是用變頻器來進行，這樣也使電動機能夠正常工作。如圖3所示，在保證變頻器檢修時，開關K1、K2與主回路沒有接觸點，此時閉合開關K，電動機運行主要是通過旁路來進行。當按照此情況運行時，電動機由高壓母線工頻電壓直接驅動，開關出線以及電動機本體就是進線開關QF處保護裝置的保護對象。因此，電動機保護配置就需要根據常規電動機保護的要求進行，對于有差動保護要求的，需要增加電動機差動保護裝置。當斷開開關K3時，由變頻器拖動電動機時，開關出線以及變頻器就是進線開關QF處保護裝置的保護對象。目前，由整流變壓器等部分構成的變頻器是發電廠比較常用的，也就是說，開關出線以及整流變壓器是進線開關QF處保護裝置的保護對象。此時電動機的負荷與母線隔離后高壓變頻器的負荷相同，因此，高壓變頻系統的控制器能夠實現電動機的保護。當然也有些電動機無法實現差動保護，因為開關處電流與電動國際中性側電流頻率不同，此時步伐實現保護，只能選擇退出。
目前變頻器電動機保護配置方式主要存在兩個問題：(1)對于2000kW以上的電動機，需要配置差動保護。因此，在變頻器拖動電動機情況下，電動機差動保護退出，保護的可靠性受到影響。(2)任意時刻，變壓器保護裝置、電動機保護裝置只有一臺投入使用，降低了裝置的使用效率。
3.高壓變頻器在電動機繼電保護中運用時產生的問題
一般而言，高壓異步電動機應裝設縱聯差動保護。對6.3MVA及以上的變壓器應裝設本保護，用于保護繞組內及引出線上的相間短路故障；保護裝置宜采用三相三繼電器式接線，瞬時動作于變壓器各側斷路器跳閘，當變壓器高壓側無斷路器時，則應動作于發電機變壓器組總出口繼電器，使各側斷路器及滅磁開關跳閘。對2MVA及以上采用電流速斷保護靈敏性不符合要求的變壓器也應裝設本保護。
目前而言，工變頻互動方式是現場電動機加裝變頻器所采用的主要改造方式，其系統架構如圖2所示。
變頻器可以通過可編程邏輯控制器自動完成或者手動完成變頻與工頻之間的切換，但是條件是當變頻器出現故障或者工況要求進入工頻供電；在工頻運行時，如果變頻運行需要重新投入進行，那么工頻與變頻狀態的切換就可以通過自動或者手動完成。
當電動機處于工頻運行工況時，那么對于現場使用要求，常規電動機保護對此要求是能夠滿足的；當電動機處于變頻運行工況時，由于變頻器裝置的加入，在頻率、相位上，變頻器的輸入和輸出電流之間的關系不大，如果其保護配置還是按照原來的方法進行，那么要想實現保護功能就受到了阻礙。因此，在具有高壓變頻器的電動機中，只需對電動機進行單獨保護就行，不應將變頻器納入差動保護的范圍。差動保護范圍為：始端電流互感器應置于變頻器的輸出端，而非電源開關側，末端電流互感器置于電動機的中性點側。
電動機在變頻運行工況時，變頻器輸出頻率范圍一般可以達到0.5~120Hz，現場實際調頻運行范圍一般在15~50Hz。而目前常用的微機保護裝置均是根據行業標準設計的，即采用固定頻率50Hz進行數字采樣計算，如何讓微機保護裝置能夠適用于大范圍頻率運行是變頻電動機保護必須解決的問題。同時，考慮到在變頻器電源輸出側不方便裝VT，如何實時測量電動機運行頻率也是需要解決的難題。
4變頻差動保護原理
裝置的寬頻率運行采用實時頻率測量、實時頻率跟蹤、實時電流互感器補償的方式來實現引風機變頻工況的差動保護。裝置采用了電壓和電流相結合的測頻模式，當電壓不能接在裝置外回路時，此時采用電流測頻。同時軟件過零點測頻算法和實時頻率跟蹤相結合是裝置的頻率測量的采用的主要方法，并且在此基礎上，采用了幅值自動補充功能，主要是考慮到了不同頻率下幅頻特性的不一致，從而在不同范圍內使裝置具有可靠的采樣精度得以保證，裝置的正確可靠動作也得到了進一步的實現。
5．變頻器電動機差動保護
高壓變頻器在電動機中的運用，在此情況下，如圖3所示，由于電動機機端CT1與CT3兩處的電流頻率不同，而導致傳統的電動機差動保護無法使用。目前磁平衡差動保護的應用主要存在以下問題：（1）目前發電廠使用的電動機基本上都無法提供磁平衡差動所需要的中性側電纜引出。(2)磁平衡差動的電流是在變頻器下方，非工頻電流。對于微機保護，按照工頻50Hz整定的定值不適用于非工頻情況。由于差動保護的兩側電流必須為同一頻率下電流。可考慮在變頻器下方、電動機上方加裝一組CT，即CT2，此組CT可安裝于變頻器柜中，由CT2和CT3兩組電流構成差動保護。常規差動保護為相量差動，其原理是用傅里葉算法，根據一個周波的采樣點計算出流入和流出電流的實虛部，再計算出差動和制動電流的幅值、相位后用相量比較的方式構成判據。由于電流非50 Hz工頻，因此在進行傅里葉計算時需要通過頻率跟蹤保證計算結果的正確。由于變頻器下方無電壓引入，因此通過常規的電壓跟蹤頻率方式無法實現。有廠家提出利用電流跟蹤頻率，但由于電流跟蹤頻率存在較大的誤差，容易引起保護的誤動、拒動，在實際中并不采用。
對于差動保護中采用的采樣值差動，微機保護中所有通道采樣均為電流在同一時刻的瞬時值:當被保護設備沒有橫向內部故障時， 各采樣電流值之和為零；當發生內部故障時，各采樣電流值之和不為零。采樣值差動保護就是利用采樣值電流之和按一定的動作判據構成。
與常規相量差動保護相比，采樣值差動具有動作速度快、計算量少等特點，是微機差動保護領域的一個突破，己應用于母差、變壓器等保護中。采樣值差動不涉及傅氏計算，變頻器所帶來的諧波也不會影響其計算精度，因此，對工作于25~50Hz的高壓變頻電動機，其差動保護可以利用該算法實現。
總而言之，就目前高壓變頻器在電動機繼電保護中的運用而言，實現差動保護主要采用值差動保算法來進行，可以最終使用一臺裝置來實現變壓器與電動機保護裝置的功能，這樣不僅使高壓變頻器在電動機繼電保護中實現了相應的功能，而且也使成本節省了很多。
