变压器继电保护原理范文1
运行直接影响到整个电厂的稳定性。同时火力发电机组造价昂贵，结构复杂，一旦受到损坏，需要的检修期长，给国民经济造成直接和间接的经济损失巨大，因此火力发电机组继电保护的技术指标要求很高，对其保护的可靠性、灵敏性、选择性和快速性提出了比较高的要求。本文以600MW火力发电机组的继电保护为例，论述了继电保护系统中汽轮发电机的继电保护、电力变压器继电保护、发电机―变压器组公用继电保护及继电保护运行故障处理等。
【关键词】火电厂；变压器；继电保护；过励磁保护
1.发电机继电保护
发电机保护配置的原则是，在发电机故障时，应能将损失减小到最小；在非正常状况时，应在充分利用发电机自身能力的前提下确保机组本身的安全。其保护方式有以下几种：
1.1发电机差动保护
根据接线方式和位置的不同，又可分为完全纵联差动和不完全纵联差动。比例制动式完全差动保护是发电机内部相间短路故障的主保护。作为相间短路主保护的纵差保护应用历史最为悠久，出现数字技术后人们首先进行的也是数字式纵差保护研究。继一种基于瞬时采样值的差动保护方案被提出后，用相关函数法计算发电机端和中性点侧电流相量来实现差动保护的方案被提出，并且采用比例差动或以差流平方作动作量的标积制动判据，对具有单侧供电电源的元件取得了较好的选择性和灵敏度。
1.2发电机定子接地保护
保护为100%定子接地保护，由三部分组成：95%基波电压部分；机端与中性点电压三次谐波比较部分；中性点三次谐波低电压部分。冗余的中性点三次谐波低电压保护使中性点附近部分做到了双重接地保护。中性点三次谐波低电压部分具有有功功率自适应能力（需要机端三相电压、电流信号），能有效防止误动。保护发电机定子及其引线的单相接地。保护装置由反映基波保护范围在发电机机端95%左右的零序过电压保护，和通过比较发电机中性点的三次谐波电压和发电机机端产生的三次谐波电压来保护定子绕组余下的15%，从而构成对定子绕组的100%保护。
1.3发电机失磁保护
根据发生失磁故障后机端各电量的变化规律和对统及失磁发电机安全运行的要求，可以选择合适的原理及动作处理方式来构成失磁保护。目前失磁保护的构成原理多种多样，以下以大型火力发电厂发电机常用失磁保护为例进行说明。
1.3.1用阻抗继电器构成的失磁保护原理
对于汽轮发电机，阻抗继电器可采用各种阻抗圆作为动作边界，来实现不同的动作判据。如可用表示静稳边界的临界失步圆作为阻抗继电器的动作边界，或者采用异步运行阻抗圆作为阻抗继电器的动作边界等。
1.3.2反映E和I随时间变化率的失磁保护原理
在失磁后的等有功过程中，发电机电势随时间不断减小，而定子电流在短暂下降后持续上升。这个规律是发电机失磁等有功过程中所特有的，可以用来构成失磁保护。
2.变压器继电保护
2.1主变压器差动保护
火力发电机组组均需装设单独的主变压器差动保护。主变压器差动保护通常为三侧电流差动，即主变压器高压侧电流引自高压断路器处的电流互感器，主变压器低压侧电流分为两路，一路引自高压厂用变压器高压侧电流互感器，另一路引自发电机机端处的电流互感器。故主变压器差动保护的保护范围为三组电流互感器所限定的区域，可以反应在这个区域内的相间短路，主变压器高压侧接地短路以及主变压器绕组匝间短路故障。
2.2主变压器中性点接地过电流保护
主变压器变低压侧接地保护结合发电机定子接地保护，可以用来区分发电机内部还是外部接地。发电机机端附近接地时，发电机定子接地保护和主变压器低压侧接地保护均动作，发电机定子接地保护动作将发电机解列后，如果主变压器低压侧接地保护仍然发信，则说明故障发生在发电机外。
2.3主变压器瓦斯保护
瓦斯保护主要由气体继电器构成。气体继电器安装于油箱与储油柜之间的连接管道上。不论那一种型式的起头继电器都有两对出点，一对反应轻瓦斯或油面降低的故障，另一对反应重瓦斯的故障。变压器内部发生严重漏油或距数很少的匝间短路故障以及绕组断线故障时，差动保护及其他反应电量的保护均不能动作，而瓦斯保护却能动作，因此瓦斯保护是变压器内部故障的重要保护装置。
3.发电机―变压器继电保护
3.1发电机―变压器组纵差保护
在发电机―变电器保护中，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。保护原理同变压器纵差保护原理相同。
3.2断路器断口闪络保护
保护原理是利用负序电流I2和断路器的辅助触点QFU、QFV、QFW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，启动断路器失灵保护；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。
3.3过励磁保护
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，可以写出变压器的工作磁密B表达式为：B=(10-8/4.44NS)х(U/f)=KхU/f
式中： f―频率；N―绕组匝数；
S：铁心截面积；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。当U/f增加时，工作磁密B增加，使变压器励磁电流增加，特别是在铁心饱和之后，励磁电流要急剧增大，造成变压器过励磁。因此，现代大型变压器应装过励磁保护。
4.继电保护故障处理
火电厂发电机运行时，对保护装置的连接片应根据运行方式的要求投、退。投、退时要两人同时进行，仔细辨别清楚，才能操作。对于跳闸回路的连接片，在对应开关运行时的投入，要先用直流电压表测量连接片两端无直流电压才能投入。电气运行人员对电机保护装置中的数据应定期检查，检查时应两人进行，且不得修改和消除内部数据。当保护装置发出异常信息时，运行人员应立即调出内部数据进行检查，检查时也是两人同时进行，要求做好记录，不得自行消除内部存储的数据信息。对于重要故障，应立即向有关部门汇报。对于报警信息，允许进行复位，以便下次报警信息到来时能及时显示。
5.结语
电力系统继电保护在电网的安全稳定运行中发挥着重要作用，在火力发电厂中继电保护装置在安装验收时，要求对继电器进行全面检查试验，以保证继电器投入运行后的性能和质量满足要求。继电器在现场运行后应定期进行检查试验，这样才能保证继电保护装置的正确工作。■
【参考文献】
［1］马志广，张磊，张义刚．电气运行技术问答[M]．北京：化学工业出版社，2009.
变压器继电保护原理范文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DUOBIAS-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L9，即PTT计时回路，则Ⅰ段不能出口。而Ⅳ段因计时器T10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
变压器继电保护原理范文3
【关键词】瓦斯保护 动作 防范
一、瓦斯保护动作原理
上述因气体而动作的保护装置统称为瓦斯保护。瓦斯保护的主要元件是瓦斯继电器，瓦斯保护就是利用反应气体状态的瓦斯继电器（又称气体继电器）来保护变压器内部故障的。在瓦斯保护继电器内，上部是一个密封的浮筒，下部是一块金属档板,两者都装有密封的水银接点。浮筒和档板可以围绕各自的轴旋转。在正常运行时，继电器内充满油，浮筒浸在油内，处于上浮位置，水银接点断开；档板则由于本身重量而下垂，其水银接点也是断开的。
二、保护性能及范围分析
瓦斯保护是变压器的主保护，其保护范围是变压器内部，如变压器内部的多相短路；匝间短路，匝间与铁心或与外壳短路；铁心故障（发热烧损）；油面下降或漏油；分接开关接触不良或导线焊接不良等。瓦斯保护的优点是：不仅能反映变压器油箱内部的各种故障，而且还能反映差动保护所不能反映的轻微的匝间短路和铁心故障。此外，当变压器内部进入空气时也有所反映。因此，瓦斯保护是灵敏度高、结构简单、动作迅速的一种保护。瓦斯保护的缺点是：不能反映变压器外部故障（套管和引出线）；抵抗外界干扰的性能较差，如剧烈的震动甚至地震就容易引起误动作；另外，在安装瓦斯继电器时若未能很好地解决防油或防水问题，还有可能因漏油腐蚀电缆绝缘或因继电器进水而造成保护误动。
三、瓦斯保护动作处理
（一）瓦斯保护动作的原因
1、轻瓦斯。变压器的轻瓦斯动作于信号，表示变压器运行异常，在结构上是指因各种原因造成继电器内上开口杯的信号回路接点闭合所致。接点闭合的原因一般有以下几方面：
（1）空气进入变压器逐渐聚集在继电器上部，迫使继电器内油面下降，使干簧触点闭合，发出轻瓦斯信号。
（2）环境温度骤然下降，变压器油很快冷缩造成油位降低，或者变压器本体严重漏油引起变压器内油位降低，即所谓油流引起瓦斯继电器信号动作。
（3）瓦斯继电器二次信号回路故障，包括信号电缆绝缘损坏短路、端子排接点短路，个别在信号回路中所接信号等引起干簧触点闭合，造成瓦斯信号动作。
（4）变压器内部存在放电或过热故障，引起固体绝缘材料及变压器油分解，产生氢气、一氧化碳、二氧化碳、低分子烃类气体，这些气体随油的对流循环逐渐变成气泡并上升聚集在瓦斯继电器上部，迫使继电器内油面降低，引起瓦斯信号动作。
2、重瓦斯。变压器的重瓦斯保护动作掉闸的原因是变压器内部发生严重故障，回路有故障，近区穿越性短路故障。
（二）瓦斯保护动作的处理
1、轻瓦斯保护动作
（1）处理原则。轻瓦斯动作：停止音响信号，检查变压器的温度、音响、油面及电压、电流指示情况，未发现异常，收集继电器顶部气体进行故障判别。如果收集的气体为空气，值班人员应将继电器内的气体排出，变压器可继续运行；如果为可燃气体，且动作频繁，则应先汇报，按命令处理；如果无气体，变压器也无异常，则可能是二次回路故障，值班人员应将重瓦斯由掉闸改投信号，并将情况报告有关负责人，待命处理。
（2）气体鉴别。气体鉴别前先要进行气体收集，其方法一般是将专用玻璃瓶倒置，使瓶口靠近瓦斯继电器的放气阀来收集气体，也可用100 ml注射器进行收集。对瓦斯气体的判别方法有点燃实验与色谱分析两种。若继电器内的气体是空气，则应依次判断空气进入的方式。若继电器内的气体不是空气，则应作进一步分析。如果做c燃试验，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；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。做色谱分析，则应将色谱分析的成分进行比对后做出故障判断。
2、重瓦斯保护动作。重瓦斯处理的原则是对变压器上层油温、外部特征、防爆喷油和各侧开关掉闸情况、停电范围等进行检查，如有备用变压器，应立即投入，并报告有关领导，然后收集气体进行故障判别。如果通过气体鉴别是内部故障，则不得试送电，应按规定拉开各侧开关，并采取安全措施后等待抢修；如果气体不可燃，而且表计无摆动，则可考虑试送电；如果瓦斯继电器内无气体，外部也无异常，则可能是瓦斯继电器二次回路存在故障。但在未证实变压器良好以前，不得试送电。
四、瓦斯保护的反事故措施
长期以来，瓦斯保护正确动作率低于变压器其他保护装置的平均水平，为提高瓦斯保护的安全可靠性，除改进瓦斯继电器的结构以外，还需要执行以下安全技术措施：变压器安装应有1%～1.5%的坡度，通往继电器的油管应有2%～4%的坡度，油枕处较高，使气体易流入瓦斯继电器；瓦斯继电器的引出线应采用防油线或塑料线，电缆和引出线应分别连接在接线盒内端子排的两侧，引出线从端子排下方接入电缆，并从端子排上方引出，这样接线可以避免由于油的毛细管现象引起对电缆的腐蚀；引线排列要使重瓦斯接点和直流电源正极隔开，中间端子盒不要安置在油管和油枕下面，以防油管和油枕漏油渗入端子盒；瓦斯继电器的端盖部分和电缆引出线的小端子箱应有密封措施，以防止雨水浸入造成瓦斯继电器接点引出线短路误动；瓦斯继电器的出口中间继电器应带自保持线圈，以防止变压器内部严重故障时油速不稳定，造成接点时通时断而不能可靠跳闸；变压器的呼吸器必须保持通畅，变压器投入前，必须检查吸湿器下部的透气孔是否开启，运行中也应检查吸湿器的透气情况，以防止变压器油温变化时，因透气孔闭塞造成呼吸器或油枕真空或压力升高，使瓦斯继电器误动作；瓦斯继电器和储油柜间的连接阀门运行时应打开，为防止检修后遗忘开启，造成瓦斯误动作，阀门应加铅封； 变压器运行时，重瓦斯应接入跳闸，轻瓦斯投入信号。备用变压器的瓦斯应投入信号，以便监视油面；变压器在运行中进行滤油、加油、换硅胶或在散热器、潜油泵检修后投入前，应先将重瓦斯接信号，待空气排尽后，方可将重瓦斯投入跳闸位置。
参考文献：
[1]李火元，电力系统继电及自动装置，中国电力出版社，2006
变压器继电保护原理范文4
关键词：变电站；220kV变压器；继电保护
作者简介：侯念国（1972-），男，山东淄博人，山东电力集团淄博供电公司，高级工程师；孙红霞（1973-），女，山东淄博人，山东电力集团淄博供电公司，技师。（山东 淄博 255000）
中图分类号：TM406 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2014）06-0230-02
变压器作为电力系统中十分重要的电气设备，其正常稳定运行对电力系统安全有很大的影响。因此，在实际变电站中应该采取合适的继电保护装置和措施保护变压器。
一、继电保护概述
电力系统继电保护的主要目的是分析电力系统故障、不正常运行状态并研究解决对策和反事故自动化保护措施，其基本任务是在电力系统处于故障或不正常工况时及时进行故障处理，分析故障发生的原因并在最短时间内自动切除故障。由于近年来电力行业发展迅速，继电保护装置的发展速度太慢，在很大程度上会造成严重的全系统长期大面积停电事故的发生，引发电力系统瘫痪。因此，考虑到电力系统全局，电力系统继电保护不仅应该可靠地切除系统中的故障部分，还应该分析切除故障后系统可能出现的工况，如不稳定运行等。电力系统继电保护可以在系统的正常运行被破坏时尽可能地限制影响范围，以减少经济损失。
二、220kV 变电站概述
1.变压器工作原理
变压器是变电站的主要设备。按照绕组类型，变压器可以分为双绕组变压器、三绕组变压器以及自耦变压器，其中自耦变压器每相的高低压共用一个绕组，在高压绕组中间抽出一个头作为低压绕组的出线。变压器两端电压高低与绕组匝数成正比，与电流则成反比。按照变压器的作用可将其分为两大类：升压变压器和降压变压器。为保证负荷不同时电压质量的合格，变压器电压应该与电力系统相适应，并且可以方便地进行不定期的分接头切换。
220kV的变电站中设有与变压器设备工作原理相似的电压及电流互感器。这些互感器可以按照相关规定，将一些高压设备及母线的运行电压或大电流以及母线负荷、短路电流等转换成低电压和小电流，以供测量仪表、继电保护以及控制设备等使用。需要注意的是，由于变电站系统中电流互感器两次的绕组总与负荷相连，接近短路故障状态，在实际运行中决不允许处于开路状态，以免对设备本身或变电站造成威胁和影响。
2.变压器运行继电存在的问题
作为变电站的主要设备，变压器通过电磁场调节电压，并通过切换分接头，调节输电线路中的负荷。在此过程中，变压器有可能会发生变电问题，引发电压不稳定或未达到固定值等问题，造成输电障碍。
（1）变压器运行电压异常。运行过程中的变电器会受到如温度、气体以及水分等很多因素的影响。这些因素很大程度上会阻断变电站中变压器的输电，从而使得输电电压异常。变压器的气体状况异常时很容易使信号发生跳跃，从而导致变压器的邮箱内部发生故障；变压器外部有短路发生时可能导致变压器温度升高，油面降低，电压不稳；而负荷过重时，变压器也会由于内部信号、磁场等的原因出现电压问题，并且对变压器本身有极大损害。
（2）变压器继电干扰异常。变电站的主要功能是通过磁场的作用进行高低压的变换，将由发电厂输出的电能进行变压，便于远距离输电，从而降低输电线路上的损耗，以实现电能的合理输送。一般来说，220kV以上变电站中变压器继电保护装置的电磁干扰来源主要有以下几个方面：
电力系统发生了短路故障；一次系统的干扰，比如雷击等；变压器的断路器本身发生了故障；工作时，工作人员接触设备外壳导致的火花放电以及话机的使用。
当变压器收到电磁干扰时这些电磁干扰会在整体上阻断整个输电线路，并且通过各种方式使得电磁干扰源和受到干扰的回路与设备连接起来，从而形成回路，对变压器的输电电压有着严重影响，使其发生严重故障。变压器的辐射干扰主要来源于两方面（高压开关场的干扰以及步话机幅射干扰），其中影响最大的高压开关场的电磁干扰包括通过同一电缆的各种耦合，如电容耦合、电感耦合及传导耦合等。它们会通过芯线相互间产生干扰电流，进而感应出干扰电压，并通过终端设备的共模干扰表现出来。由于在220kV以上的变电站中，变压器的继电保护和自动控制设备直接安装在开关场中，高压开关场的电磁干扰则成为主要的干扰因素。
3.220kV变电站变压器运行故障与保护形式分析
一般情况下，当变压器出现了以上所述的各种故障与异常情况时，应当在变压器中设置机电保护措施来发现、避免和切除故障，从而保障变压器的安全稳定运行。变压器设置保护装置的原则一般如下：
（1）气体保护：变压器的气体保护是指可以瞬时作用于变压器的运行控制信号上使其跳闸的跳闸式保护。变压器的气体保护主要对变压器油面降低以及变压器的油箱内部故障等问题进行控制保护。
（2）电流速断保护与差动保护：变电站中的变压器常用的一种保护形式就是电流速断保护与差动保护。这两种保护形式进行变压器保护时也是通过瞬间跳闸的方式实现的，一般用于对变压器出线端的短路，或变压器设备的内部故障进行控制与保护。
（3）过负荷保护：变电站中变压器采取的过负荷保护是依据变压器的运行状况，当其出现过负荷运行时，在其设备线路中设置过电流保护，对由于过负荷运行引起变压器中的过电流事故进行避免和控制。
（4）过流继电保护与温度信号保护：实际中，变压器运行时采取的保护形式还包括过流继电保护与温度信号保护两种。其中，过流继电保护作为变压器采取气体保护和电流速断保护的后备保护，其主要形式有带时限的跳闸控制、对变压器外部出现的短路及过电流故障进行保护；温度信号保护方式则是通过收集变压器的温度信号变化情况，检测控制变压器运行故障以及异常情况，进而保护变压器的运行安全。
三、220kV变电站变压器的继电保护措施分析
1.变压器运行状态措施
变压器运行时要对其整体运行状态进行全方位监控，以降低由于过负荷或外部短路所造成的输电风险，进而提高高压变电站的输电作效率，降低电力系统运行的经济成本。对变压器运行状态进行保护时，主要采取以上几种变压器故障的保护形式，如气体保护、电流速断保护与差动保护、过负荷保护和过流继电保护与温度信号保护。这些保护形式可以在很大程度上对变压器的运行状态进行检测和控制，从而保障其安全稳定运行。
2.变压器继电运行检测
（1）继电保护装置检验。对于变电站中的变压器，应当对其运行时的继电运行措施进行检查校验，将检验电流回路升流抑制，对变压器的继电保护装置进行检测。在变压器工作时，对变压器的继电器装置进行检测，首先确定改变定值的范围，接着改变接电线路。在进行变压器继电器检测校验的过程中，工作人员还需进行回路升压的校验，在这两次检验完成后工作人员应注意不能拔掉插件，以免出现变压器继电失误，从而引发故障。
（2）定值区的控制过程。在使用微机保护对变压器进行继电保护时会涉及到定值区的问题。一般情况下，通过机械特性和焊接点检查来分析微机保护的定值问题，从而对定值区进行控制。可以对定值区内的数值进行一体化、规划化以及标准化的处理，从而在很大程度上提高变电站变压器的输电能力和效率。实际中通常采用将大截面的铜线或者导线紧紧固定在接地网上的方式来解决变压器继电运行过程中定值规范的问题。
（3）保护装置的维护措施。为了确保变电站中的变压器在变电过程中的正常稳定运行，应当对变压器和继电保护装置进行定期的观察、检测、维修和护理。同时，工作人员还应当对电力系统本身发生的短路故障、变压器以及其他设备外壳产生的火花放电，以及话机的使用进行及时处理，以降低断路器本身发生故障的可能性。
3.变压器的抗干扰措施
为了保证220kV以上变电站变压器的继电保护设备和自动装置的正常运行，不仅要采取上述各种措施外，还应该保证继电保护的二次电子设备本身具有抗电磁干扰能力。设计和建设变电站时，应当将其抗干扰能力考虑在内，尽可能保证设备运行时，二次设备受到的电磁干扰低于其承受水平。可以采取以下几种措施降低干扰：
（1）在干扰源处降低干扰。主要措施为减小设备的接地阻抗，控制当高频电流注入时设备产生的电压，进而实现对输电线路整体调整与改观。与此同时，应当增加低阻抗的接地网的建设，使220kV变电站与地之间的电位差尽可能降低，达到减少二次回路干扰的目的。
（2）在二次回路上减低干扰。要降低整个变电站的电磁干扰水平，最关键和重要的是降低二次回路受到电磁干扰的影响，可以采用将一次和二次回路之间的耦合切断以及使用带屏蔽层的控制电缆的措施。也可以对开关场和控制室两端的接地采取合理的措施，以降低整体的二次回路受到干扰。通过屏蔽层在开关场和控制场的两端接地，可以降低暂态感应电压，屏蔽感应电流，并达到减少暂态电流产生的磁通的目的。
（3）在装置配线上提高抗干扰水平。在装置配线上提高抗干扰水平时，可以采取将继电保护盘端的开关场进线处的电容进行接地的措施，使得控制电缆引起的电磁干扰通过母线传回控制回路，进而屏蔽了控制电缆的干扰。除了以上提出的二次回路上抗干扰措施，微机保护盘上也可以进行抗干扰的实现，方法为展开阵对交流和直流电源的导线。
四、结论
220kV变压器作为高压电网的重要组成部分，其正常运行对电力系统的安全、稳定、可靠起着十分重要的作用。在实际工作中，应做好变压器运行维护工作，切实加强变压器的运行管理，发现隐患时及时排除，保障其安全可靠运行。
参考文献：
[1]马志学.变压器油中溶解气体分析使用的判断方法[J].科技信息，2007，（7）：76.
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[3]刘水平.电力系统继电保护的组成及故障探讨[J].科技与生活，
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[4]郭志鹏.浅谈电力系统继电保护[J].黑龙江科技信息，2011，（15）.
变压器继电保护原理范文5
关键词：变压器差动保护 误动 原理 影响因素 解决措施
市场经济条件下，我国电力系统在能源系统中占据着主导地位。纵观整个电力系统，影响电力系统安全可靠运行的最关键原因就是变压器故障。为了防止因为变压器产生故障而给电力系统的安全性和可靠性带来影响，对电力变压器采取了多种保护措施，变压器差动保护误动就是其中最为普遍的一种做法。然而，系统运行中发现，因为电流不平衡、励磁涌流等因素经常会导致差动保护发生误动现象，更为重要的是差动保护误动经常影响到整个电力系统的安全可靠运行。所以，关于变压器差动保护误动问题的研究具有十分重要的意义和价值。
1、变压器差动保护的基本原理
电力变压器差动保护是电力变压器保护的主保护，是在循环电流理论基础上建立的保护系统。一般而言，需要将电流互感器分别安装在电力变压器两端，再将电流互感器与差动继电器并联起来，一旦电力变压器正常工作或者差动保护区域外部发生故障，此时在电力变压器两端电流互感器的二次电流数值上是相等的，而方向上是相反的，如此差动继电器内部就不会有动作电流产生，所以，差动继电器不动作，不发生差动保护。相反，一旦电力变压器不正常工作或者差动保护区域内部发生故障，此时在电力变压器两端电流互感器的二次电流就会出现不平衡现象，在差动继电器内部就会有动作电流产生，差动继电器引发动作，此时就需要对电力变压器进行差动保护。
2、变压器差动保护误动的影响因素
2.1 电流不平衡因素
受多种因素影响，电力变压器正常运行或者差动保护区域内部并未发生故障的情况下，电力变压器两端电流互感器的二次电流经常会出现不平衡现象，此时在差动继电器内部会有动作电流产生，引发差动继电器发生误动现象。从目前来看，造成电流不平衡的现象主要原因包括两个方面：
(1)由相位差造成的电流不平衡现象。Ydll型连接组变压器在总降压变电所中最为常用。其正常运行时，在变压器两端的电流相位差是30度。此时虽然在变压器两端的电流互感器内的二次电流数值上是相等的，然而在相位上有30度差异存在，由于相位差经常造成电流不平衡现象，使得差动继电器发生误动现象。
(2)由电流互感器变比不同造成的电流不平衡现象。电流互感器类型不同，则其变比也存在差异，根据规定标准其变比划分为多个等级。实际工作时，电流互感器的变比需要和标准变比存在差异，由于变比不同经常造成电流不平衡现象，使得差动继电器发生误动现象。
2.2励磁涌流因素
从变压器差动保护电路分析可知，在变压器内部产生的励磁涌流唯一能流入电源侧的绕组，此时的励磁电流与变压器产生内部故障时的短路电流基本相同，但正常而言，励磁涌流需要在额定电流的3%～6%以内，一旦超过这一数值就会造成差动保护误动现象。现实中，当电力变压器没有负载时，以及清除外部故障进行恢复电压的进程过程中，在变压器铁心内的磁通是不能实现突变的，这就造成了变压器一次绕组内部很可能有励磁涌流产生，而此时的励磁涌流会超过变压器额定电流许多，而且其无法在变压器二次绕组内部出现，如此这差动保护电路部分就会发生很大的电流不平衡现象，使得差动继电器发生误动现象。
3、变压器差动保护误动的解决措施
3.1 对电流不平衡的解决措施
(1)由相位差造成的电流不平衡现象的解决措施。若想根本解决这一问题，首要问题就是想办法将变压器两端电流间的相位差消除掉，也能有效预防这一现象发生。实际操作时，普遍采用改变变压器两侧电流互感器接线方式的方法来实现，具体操作过程为：对变压器与电流互感器接线方式原本是星形的一侧接线使用三角形接线方式来替换，相反的将原来是三角形的一侧接线使用星形接线方式来替换。如此接线就可以实现在电流互感器上的二次电流相位差为零，有效防止了由相位差造成的电流不平衡现象的发生。
(2)由电流互感器变比不同造成的电流不平衡现象的解决措施。若想根本解决这一问题，首要问题就是选择变比等级相同的电流互感器，最大程度地降低电流。还要充分发挥差动继电器内部平衡线圈的作用，使电流互感器不同的变比电流得以消除。还有，可以在差动继电器的一侧或两侧安排类型不同的自耦变流器（双绕组变压器时安装在一侧，三绕组变压器时安装在两侧），从而实现电流补偿功能，有效解决由电流互感器变比不同造成的电流不平衡现象。
3.2 对励磁涌流的解决措施
为防止产生励磁涌流现象，有效消除不平衡电流，首要问题就是选择具有快速饱和铁心的差动继电器，以及可以实现快速饱和的电流互感器，有效解决没有负载以及清除外部故障后恢复电压过程中的磁通突变问题，防止一次绕组中产生励磁涌流，防止电流不平衡。再有，还可在差动回路中安装中间变流器实现快速饱和的电流补偿功能，防止发生差动保护误动现象。
4、结语
总之，对于新建或设备更新改造的发电厂和变电站的变压器差动保护误动问题，需要严格按照国家相关标准、文件或者厂家说明书执行，确保每个流程都严格把关。具体实践工作中，变压器差动保护误动的影响因素有多种，因此，作为工作人员必须认真探究其中的具体原因，并及时采取科学合理的解决措施，从而有效应对变压器差动保护误动现象，确保电力系统能够安全可靠运行。
参考文献
[1]苏贵标.变压器差动保护误动分析及对策[J].中小企业管理与科技(上旬刊),2009,08.
[2]舜.主变差动保护躲励磁涌流判据分析[J].中国城市经济,2011,03.
[3]朱玮.一起主变差动保护动作的故障分析[J].科技创新导报,2009,19.
变压器继电保护原理范文6
关键词：强迫油循环；变压器；瓦斯保护；原因；措施
中图分类号：TM41 文献标识码：A0. 前言
变压器是供配电系统单元中主要的电类设备之一，其在发电厂和变电站当中的作用不可替代。在变压器的运行过程中，由于受到铜损和铁损等因素影响便会产生发热，而这种热量的产生会直接影响到变压器当中绝缘材料的性能和使用寿命。为了避免或减少发热所带来的一系列不利因素，采用恰当的冷却方式成为变压器运行不可缺少的环节。在诸多冷却方式中，采取强迫油循环风冷是实现变压器冷却方式较为经济且有效的一种。强迫油循环风冷变压器应用较为普及，更为深入掌握其相关性能十分必要。
1. 强迫油循环风冷变压器及瓦斯保护工作原理
1.1 强迫油循环风冷变压器冷却原理。强迫油循环风冷变压器的冷却原理是采取一种动力循环装置将变压器中的热油抽出，并强制打入冷却器中。冷却器采用风冷形式，多为风扇吹风散热方式，在经过冷却器后，油进入变压器底部，在经过铁芯和绕组时将铜损和铁损产生的热量带走，采取该方式冷却比自然对流效率提高近3倍，进而使得变压器在许可温度下运行。这种运行冷却方式还可以提升变压器容量近30%。
1.2 瓦斯保护工作原理。变压器的瓦斯保护是当变压器油箱内部发生故障时，受到故障点电流和电弧等作用因素影响，变压器中的绝缘油会与其他绝缘材料在局部产生受热现象进而分解产生一些气体。由于气体密度小，单位质量较轻，产生的这些气体就会由油箱向油枕的上部流去。受故障程度的影响，气体的产生量也不相同，一旦故障严重，大量和剧烈的气体就会使得继电器产生接点动作，进而发出报警信号或自动切除变压器，进而实现保护变压器的作用。
2. 强迫油循环风冷变压器瓦斯保护典型故障经过及原因
2.1 故障经过。2014年本钢滨河变电所6号主变重瓦斯保护动作跳闸。事故发生后，站所值班人员立即对变压器进行外观检查，经查无明显喷油、渗油现象，并对瓦斯继电器内产生的气体做点燃试验，气体不可燃。相关技术人员也对6号主变做了接触电阻、摇绝缘等试验，并取油样进行分析，均未查出异常问题。因重瓦斯保护动作，对变压器本体的主保护，未查明原因前，不能强送电，因此在变压器静置3小时以后，发现3号风机组显示出渗油现象。
2.2 事故原因。3号风机组渗油现象的发现使得故障原因得以分析并查出。经分析故障的原因是强油循环导致风机散热管处从缝隙处吸入气流，大量的气流上涌、聚集于瓦斯继电器处，较大速度导致重瓦斯保护动作。在关闭通往3号风机组的上、下挡板后，6#主变恢复运行。
3. 变压器瓦斯保护产生的几种典型原因
透过该起典型故障，暴露出对强迫油循环风冷变压器重瓦斯保护动作的原因认识不足，因而导致不能迅速做出正确判断，造成延迟6#主变送电时间。因此，有必要分析探讨强迫油循环风冷变压器重瓦斯保护动作原因，以达到提高值班人员故障判断的快速性和准确性。
3.1 变压器内部故障。当变压器内部出现匝间短路，铁芯过热，分接开关或内部接头接触不良或烧毁；对地绝缘击穿，相间绝缘击穿都将产生大量的热能，并使油分解出可燃性气体，向油枕（储油柜）方向流动，导致重瓦斯保护动作。此类故障可通过取油样分析，得出结论。
3.2 变压器的密闭性。该类型故障与文中的典型故障相一致，除风冷系统故障外，还有密封垫老化、法兰结合面失效、焊接处砂眼等密封性问题均会造成主变进气进而产生瓦斯保护。这类故障归结起来均是由于密封不严导致空气进入进而产生瓦斯保护。这种问题一般还会在新投入运行的变压器由于未经真空脱气时产生重瓦斯保护动作。此外冷却器的操作不当例如进油阀门误关闭，油泵本身故障以及油泵窥视玻璃破裂等都会给变压油中的气体产生影响，进而造成变压器瓦斯动作。
3.3 瓦斯继电器的密封及接线的防水问题。大多数情况下采用圆柱形瓷套管作为瓦斯继电器的接线端子绝缘，其一般均固定在继电器顶盖上的接线盒里。但如果密封不好，在受到外界如淋雨等因素的干扰时，雨水就会进入接线盒内，雨水的进入可造成瓦斯继电器接点的短接，进而造成跳闸回路的接通。一旦出口继电器两端的电压达到其动作电压时，会使得变压器两侧的断路器跳闸。因此瓦斯继电器的密封及接线的防水问题也是较为重要的因素之一。
3.4 呼吸系统故障。变压器呼吸系统故障在一般情况下是由于呼吸系统不顺畅，并在一定作用下突然畅通时，会使得气囊中的气体快速排出到外界。这样会导致变压器油受到高压气体因素影响从瓦斯继电器排入到油枕，产生油流冲击，产生瓦斯保护动作。
4. 瓦斯保护动作的预防
通过对变压器瓦斯保护产生的几种典型原因分析，可以得出以下几种预防措施：首先要保证瓦斯继电器连接管上的阀门位置的准确性，其次就是要通过各种手段保证变压器的密封性，无论各个环节都需要采取可靠的措施得以保证。例如瓦斯继电器防水罩一定牢固可靠；瓦斯继电器接线端子处不应渗油，且应能防止雨、雪、灰尘的侵入，电源及其二次回路要有防水、防油和防冻的措施，并要在春秋二季进行防水、防油和防冻检查以及冷却装置运行良好。此外变压器呼吸器处于正常工作状态也是预防瓦斯保护动作的重要环节。
结语
随着科学技术和经济的发展，供电的安全可靠性更加重要。变压器的安全运行影响电网供电的持续性和稳定性。从各种角度避免强迫油循环风冷变压器的故障跳闸，成为变电站管理者和技术人员的必要技能，并成为变电站安全稳定运行的基础。
