电力变压器的继电保护

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摘 要 电力变压器是电力系统变配电的重要设备，它的故障对配电的稳定、可靠和系统的正常运行都有明显且比较严重的影响，同时，电力变压器也是非常昂贵的设备，由此，提供对电力变压器的继电保护尤为重要。变压器通常需要的保护装置有瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、相间短路的后备保护、接地保护、过负荷保护、过励磁保护等等。本文根据电力变压器的特性及重要性，列举其重要的二次保护要求，并对电力变压器重要的二次保护定时限过电流保护的正定计算做详细的阐述，并对110 kV电力变压器的二次保护回路的典型设计做详尽的机理阐述。

关键词 电力变压器；二次回路；瓦斯保护；定时限过电流

中图分类号：TM4 文献标识码：A 文章编号：1671—7597（2013）021-085-02

电力变压器是电力系统变配电的重要设备，它的故障对配电的稳定、可靠和系统的正常运行都有明显且比较严重的影响，同时，电力变压器也是非常昂贵的设备，由此，提供对电力变压器的继电保护尤为重要。变压器通常需要的保护装置有瓦斯保护、纵差动保护或电流速断保护、相间短路的后备保护、接地保护、过负荷保护、过励磁保护等等。下面就电力变压器常用的典型保护做分析。

对于输电线路高压侧为110 kV及以上的工厂总降压的主变压器来说，应装设过流保护、速断保护和瓦斯保护。过流保护作为电流速断保护的后备保护，在有可能超过电力负荷时，也需装设过负荷装置。但是如果单台运行的电力变压器容量在10000千伏安及以上和并列运行的电力变压器每台容量在6300千伏安及以上时，则要求装设纵联差动装置保护来取代电流速断保护。由于主电源出口处继电保护装置动作时限为 2 s，则变压器保护的过电流保护动作时限可整定为1.5 s。

1 装设瓦斯保护

当变压器油箱内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，瞬时动作于信号；当产生大量瓦斯时，应动作于高压侧断路器。

2 装设定时限过电流保护

2.3.2 过负荷保护动作时限

上述设计的电流及电压回路、保护操作回路的继电保护回路图设计情况如下：

1）电流回路：A相第一个绕组头端与尾端编号1A1，1A2，如果是第二个绕组则用2A1，2A2，其他同理。

2）电压回路：母线电压回路的星形接线采用单相二次额定电压57V的绕组，变电站高压侧母线电压接线，如图2。

①为了保证PT二次回路在莫端发生短路时也能迅速将故障切除，采用了快速动作自动开关ZK替代保险。

②采用了PT刀闸辅助接点G来切换电压。当PT停用时G打开，自动断开电压回路，防止PT停用时由二次侧向一次侧反馈电压造成人身和设备事故，N600不经过ZK和G切换，是为了N600有永久接地点，防止PT运行时因为ZK或者G接触不良，PT二次侧失去接地点。

③1JB是击穿保险，击穿保险实际上是一个放电间隙，正常时不放电，当加在其上的电压超过一定数值后，放电间隙被击穿而接地，起到保护接地的作用，这样万一中性点接地不良，高电压侵入二次回路也有保护接地点。

④传统回路中，为了防止在三相断线时断线闭锁装置因为无电源拒绝动作，必须在其中一相上并联一个电容器C，在三相断线时候电容器放电，供给断线装置一个不对称的电源。

⑤因母线PT是接在同一母线上所有元件公用的，为了减少电缆联系，设计了电压小母线1YMa，1YMb，1YMc，YMN（前面数值“1”代表I母PT。）PT的中性点接地JD选在主控制室小母线引入处。

⑥PT二次电压回路并不是直接由刀闸辅助接点G来切换，而是由G去启动一个中间继电器，通过这个中间继电器的常开接点来同时切换三相电压，该中间继电器起重动作用，装设在主控制室的辅助继电器屏上。

3）保护操作回路：

继电保护操作回路是二次回路的基本回路，110 kV操作回路构成该回路的主要部分，220 kV操作电压回路也是应用同样的原理设计形成的，传统电气保护的阀值、开关量进行逻辑计算后，提交给操作回路。对微机装置进行保护。因此微机装置保护仅仅是将传统的操作回路小型化，板块化。下面的操作回路见图3。

1）当开关闭合时，DL1立即断开，然后DL2闭合。HD、HWJ、TBJI绕组、TQ组成回路，点亮HD，HWJ开始操作，但是由于线圈的各个绕组有较大的电阻阻值，致使TQ上获得的电压不至于让其执行跳开动作，保护跳闸出口时，TJ、TYJ、TBJI线圈、TQ直接连通，TQ上线圈电流变大，获得较大电压后开始工作，由于TBJI接点动作自保持，所以TBJI绕组线圈一直等待所有断路器断开后，TBJI才返回（即DL2断开）。

2）二次保护合闸回路原理与二次保护跳闸回路相同。

3）在二次回路合闸绕组线圈上并联了TBJV回路，这个保护回路是为了防止在线圈失去电压跳闸过程中又有电压合闸命令，由于短时间内的繁复跳合闸而损坏机构。例如合闸后绕组充放电的延迟效应，及容易造成合闸接点HJ或者KK的5，8粘连，当开关在跳闸过程中，使得TBJI闭合，HJ、TBJV绕组、TBJI接通，TBJV动作时TBJV绕组线圈自保持，相当于将合闸线圈短路了（同时TBJV闭触点断开，合闸绕组线圈被屏蔽）。这个回路叫防跃回路，防止开关跳跃的意思，简称防跃。

4）D1、D2两个二极管的单相连通让KKJ合闸后的继电器开始工作，KKJ的工作通过手动合闸来完成，手动跳闸的目的是让KKJ复归，KKJ是电磁保持继电器，动作后并不是自动返回的，所以KKJ又称手动合闸继电器，广泛用于“备自投”、“重合闸”，“不对应”等的二次回路设计。

5）HYJ与TYJ是感压型的跳合闸压力继电器，它一般接入断路器机构的气压接点，根据SF6产生的气体所造成的气体压力而动作，所在以SF6为绝缘介质的灭弧开关量中，若气体发生泄露，那么当气体压力降到不能够灭弧的时侯，接点J1和J2连通，将操作回路断开，防止操作发生，造成火灾隐患。在设计和施工中，值得注意的是当气压低闭锁电气操作时候，不能够在现场直接用机械方法使开关断开，气压低闭锁是因为灭弧气压已不能灭弧，这个时候任何将开关断开的方法都容易造成危险，容易让灭弧室炸裂，造成设备损毁，正确的方法是先把负荷断路器的负荷去掉之后，再手动把开关跳开，保证电气的安全特性。

6）辅助的位置继电器HWJ，TWJ，主要用于显示二次回路当前开关的合跳闸位置和跳合闸线圈的工作状况。例如，在运行时，只有TQ完好，TWJ才动作。

所有保护及安控装置作用于该断路器的出口接点都必须通过该断路器的操作系统，不允许出口接点直接接入断路器。

目前的保护装置都已经采用微机式保护方式，但从电气操作的灵敏性、快速性、安全性考量，机电式保护在许多电厂及变电站被广泛的使用着。

参考文献

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