【本科畢業(yè)論文】220kv變壓器微機(jī)保護(hù)技術(shù)的研究26334

1、220kv變壓器微機(jī)保護(hù)技術(shù)的研究摘 要作為電力系統(tǒng)繼電保護(hù)重要組成部分的變壓器繼電保護(hù)，對保障變壓器的安全運(yùn)行具有十分重要的作用。本文在介紹電力系統(tǒng)微機(jī)保護(hù)原理及其發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上,對電力系統(tǒng)中大量應(yīng)用的220/35kv電壓等級的變壓器的繼電保護(hù)進(jìn)行了專門研究, 分析了影響變壓器差動保護(hù)可靠性和靈敏度的不平衡電流的產(chǎn)生原因和特點(diǎn)，利用微機(jī)技術(shù)補(bǔ)償不平衡電流的影響。根據(jù)這一類變壓器的運(yùn)行特點(diǎn)，吸取以往各種保護(hù)方法的長處，制定了一套適合于220/35kv電壓等級的電力變壓器保護(hù)方案，以差動保護(hù)和瓦斯保護(hù)為主保護(hù)，低電壓啟動的過電流保護(hù)為后備保護(hù)。以所制定的保護(hù)方案為依據(jù)，選擇了以mcs-96 系

2、列16位單片機(jī)8098為核心的變壓器微機(jī)保護(hù)裝置的硬件平臺,進(jìn)行保護(hù)裝置的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)和軟件模塊設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)方面，主要包括數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、cpu主系統(tǒng)、開關(guān)量輸入/輸出系統(tǒng)及跳閘出口部分等電路的設(shè)計(jì)。在軟件設(shè)計(jì)方面, 對現(xiàn)有主要的微機(jī)保護(hù)算法進(jìn)行了比較、分析，選擇具有計(jì)算簡便、收斂速度快、收斂過程穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)的遞推最小二乘算法，滿足了變壓器保護(hù)對算法估計(jì)精度和估計(jì)速度的要求。關(guān)鍵詞 ：變壓器；差動保護(hù)；繼電保護(hù)；微機(jī)保護(hù)abstracttransformer relaying protection is one important part of power system relay prot

3、ection, it is very important to the transformers safe operation. this paper is on introduce the microprocessor-based protection power system to protect the foundation of the principle and its development trend , to power system inside large quantity application of 220/35kv electric voltage the grade

4、 s transformer of relay protection the specialized researched, and analyze the produce cause and characteristic of the unbalanced current which influence the reliability and sensitivity of transformer differential protection, some microcomputer-based methods are compensating the unbalanced current.

5、according to this the transformers movement characteristics , absorb the strength of the every kind of protection method before , formulation a suitable for 220/35kv electric voltage the grades transformer protect the project , with differential protection and protect with gas to main protection , a

6、nd the low electric voltage is after starting of protect over the electric current for to have the protection . with the established protection the project is a basis , and with the transformer microcomputer-based protection that mcs-96 series 16 single-chip machine 8098 for the core to choice , har

7、dware that protect the device terrace hardware that combine the right protect the device the system design and software mold the piece designed. design the aspect in the hardware , include data collecting system , cpu main system , switch amount to import / output the system and trip to export the d

8、esign of such circuit as some ,etc. mainly. design the aspect in the software , protect algorithms to compare , analyze to the existing main computer, is it calculate simple and fast convergence speed , convergence course to is it recursive minimum 2 algorithm to pass advantaging such as being stead

9、y to have to choose, and satisfy the request that the transformer protects and estimates the precision and estimates the speed to the algorithm.keywords: transformer differential protection relay protection microprocessor-based protection目 錄第1章 緒 論11.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概述11.2計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的國內(nèi)外發(fā)展歷程21.2.1國內(nèi)外計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展概

10、況21.2.2變壓器保護(hù)理論發(fā)展現(xiàn)狀31.3計(jì)算機(jī)變壓器保護(hù)的特點(diǎn)41.4本次論文的主要內(nèi)容6 第2章 變壓器微機(jī)保護(hù)原理及整定72.1變壓器微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)及其現(xiàn)狀72.1.1變壓器故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài)72.1.2變壓器保護(hù)功能要求72.1.3變壓器保護(hù)面臨的問題及解決方法82.1.4變壓器微機(jī)保護(hù)方案的確定112.2比率差動保護(hù)裝置的原理112.2.1變壓器差動保護(hù)裝置的現(xiàn)狀112.2.2比率差動保護(hù)裝置的原理122.3瓦斯保護(hù)原理152.4變壓器后備保護(hù)162.5變壓器保護(hù)整定計(jì)算182.5.1變壓器主保護(hù)整定計(jì)算202.5.2變壓器后備保護(hù)整定計(jì)算25第3章 變壓器微機(jī)保護(hù)的硬件

11、原理283.1硬件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成283.2數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)293.2.1電流電壓采集293.2.2電壓形成313.2.3vfc型a/d轉(zhuǎn)換回路323.3 cpu主系統(tǒng)設(shè)計(jì)343.4開關(guān)量輸入與輸出回路353.4.1開關(guān)量輸入回路353.4.2開關(guān)量輸出回路383.5跳閘出口回路及信號電路設(shè)計(jì)383.5.1跳閘出口回路383.5.2 信號回路39第4章 變壓器微機(jī)保護(hù)的算法研究414.1概述414.2遞推最小二乘算法的推導(dǎo)414.3遞推最小二乘算法中頻響特性及精度分析43第5章 微機(jī)變壓器保護(hù)軟件設(shè)計(jì)455.1軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)組成455.2主程序設(shè)計(jì)455.3中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)505.4故障處理子程

12、序設(shè)計(jì)50總 結(jié)55參考文獻(xiàn)57致 謝58第1章 緒 論電力工業(yè)擔(dān)負(fù)著為工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生活提供能源的重要性。因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)故障引發(fā)的電力系統(tǒng)事故是非常嚴(yán)重的，它可能造成對用戶少送電或電能質(zhì)量變壞以至到不能容許的地步，甚至造成人身傷亡和電氣設(shè)備的損壞，帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失?？梢哉f，電力系統(tǒng)故障是國民經(jīng)濟(jì)的災(zāi)難。因此提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性和保證安全是極其重要的。1.1電力系統(tǒng)繼電保護(hù)概述電力系統(tǒng)在運(yùn)行中，可能發(fā)生各種故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，最常見同時(shí)也是最危險(xiǎn)的故障是各種形式的短路。在發(fā)生短路是可能產(chǎn)生以下的后果：通過故障點(diǎn)很大的短路電流和所燃起的電弧，使故障元件遭到破壞；短路電流通過非故障元件，由

13、于發(fā)熱和電動力的作用引起它們的損壞或縮短它們的使用壽命。電力系統(tǒng)中部分地區(qū)的電壓大大降低，破壞了用戶工作的穩(wěn)定性或影響產(chǎn)品質(zhì)量。破壞電力系統(tǒng)并列運(yùn)行的穩(wěn)定性，引起系統(tǒng)振蕩，甚至使整個(gè)系統(tǒng)瓦解。造成停電事故，會對人們生活、生命財(cái)產(chǎn)造成重大損失。電力系統(tǒng)中電氣元件的正常工作遭到破壞，但沒有發(fā)生故障，這種情況屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。例如，因負(fù)荷超過電氣設(shè)備的額定值而引起的電流升高（一般又稱過負(fù)荷），就是一種最常見的不正常運(yùn)行狀態(tài)。由于過負(fù)荷，使元件載流部分和絕緣材料的溫度不斷升高，加速絕緣的老化和損壞，就有可能發(fā)展成故障。此外，系統(tǒng)發(fā)生功率缺額而引起的頻率降低，發(fā)電機(jī)突然甩負(fù)荷而產(chǎn)生的過電壓，以及電力系

14、統(tǒng)發(fā)生振蕩等，都屬于不正常運(yùn)行狀態(tài)。故障和不正常運(yùn)行狀態(tài)，都可能在電力系統(tǒng)中引起事故。在電力系統(tǒng)中，除了應(yīng)采取各項(xiàng)積極措施消除或減少發(fā)生事故的可能性以外，故障一旦發(fā)生，必須迅速而有選擇地切除故障元件，這是保證電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的最有效方法之一，切除故障的時(shí)間常常要求小到幾十毫秒甚至十幾毫秒，實(shí)踐證明只有裝設(shè)在每個(gè)電氣元件上的繼電保護(hù)裝置才有可能滿足這個(gè)要求。繼電保護(hù)裝置，就是指能反應(yīng)電力系統(tǒng)中電氣元件發(fā)生故障或不正常運(yùn)行狀態(tài)，并動作于短路器跳閘或發(fā)出信號的一種自動裝置。它的基本任務(wù)是：1.自動、迅速、有選擇地將故障元件從電力系統(tǒng)中切除，保證其它無故障部分迅速恢復(fù)正常運(yùn)行，使故障元件免于繼續(xù)遭到破

15、壞。2.反應(yīng)電氣元件的不正常運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)運(yùn)行維護(hù)的條件（例如有無經(jīng)常值班人員），而動作于發(fā)出信號、減負(fù)荷或跳閘。此時(shí)一般不要求保護(hù)迅速動作，而是帶有一定的延時(shí)，以保證選擇性。繼電保護(hù)系統(tǒng)是電力系統(tǒng)自動化的重要組成部分，是保證電力系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行的主要措施之一。在現(xiàn)代電力系統(tǒng)中，如果沒有專門的繼電保護(hù)系統(tǒng)，要想維持系統(tǒng)的正?？煽抗ぷ魇遣豢赡艿摹?.2計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)的國內(nèi)外發(fā)展歷程近三十年來，計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展深入地影響了科學(xué)技術(shù)、生產(chǎn)、生活的各個(gè)領(lǐng)域，計(jì)算機(jī)技術(shù)同樣影響到繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展。1.2.1國內(nèi)外計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)發(fā)展概況始于四十年代的靜態(tài)型繼電器保護(hù)經(jīng)歷了半導(dǎo)體、晶體管、集成電路的

16、發(fā)展階段，已進(jìn)入以微機(jī)處理器控制為核心的時(shí)期。計(jì)算機(jī)在繼電保護(hù)領(lǐng)域里的應(yīng)用是一個(gè)重要的里程碑，自六七十年代計(jì)算機(jī)保護(hù)概念提出后，繼電保護(hù)裝置的技術(shù)才真正有可能進(jìn)入真正的自動化，智能化、高性能的新階段。二十年來，各國都在微機(jī)繼電保護(hù)方面進(jìn)行了不懈的研究。國外在微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用于繼電保護(hù)方面研究較早。1965年初，英國劍橋大學(xué)的p.c.maclaren等提出了利用采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)輸電線路的距離保護(hù)。接著1966年下半年，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的 i.f.morrison 預(yù)測了輸電線路和變電站采用計(jì)算機(jī)控制的前景，包括利用計(jì)算機(jī)作為繼電保護(hù)的前景，接著他們對計(jì)算機(jī)保護(hù)的理論進(jìn)行了更深的研究。1969年，

17、美國西屋公司的g.d.rockeffeler等開始進(jìn)行具體裝置的研究，并于1972年發(fā)表了該裝置的運(yùn)行樣機(jī)的原理結(jié)構(gòu)和現(xiàn)場實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這是第一套比較完整的用于現(xiàn)場的計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)裝置。1972 年在p.g.maclaren 指導(dǎo)下，劍橋大學(xué)的g.k.lagcock 完成了以計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)為題的博士論文，研究了計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中的信息處理技術(shù)。1977 年英國bath 大學(xué)的m.a.martin 在其博士論文中對計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)中信號的有限變換的頻譜分析方法進(jìn)行了研究。七十年代大規(guī)模集成電路的發(fā)展對計(jì)算機(jī)繼電保護(hù)有實(shí)質(zhì)性的推動作用。特別是八十年代以來，高性能價(jià)格比的微處理器問世以來，繼電保護(hù)技術(shù)得到了

18、飛速發(fā)展，各種基于微處理器的繼電保護(hù)裝置從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H現(xiàn)場，使電力系統(tǒng)保護(hù)產(chǎn)生質(zhì)的飛躍。微處理器技術(shù)的飛速發(fā)展使傳統(tǒng)的保護(hù)原理得以數(shù)字化實(shí)現(xiàn)，各種數(shù)字信號處理技術(shù)被應(yīng)用于對電網(wǎng)復(fù)雜信號的分析和高速計(jì)算，為新的和復(fù)雜的保護(hù)方法的應(yīng)用提供了豐富的手段。建國初期，我國電力工業(yè)基礎(chǔ)十分薄弱，使用的繼電保護(hù)裝置也十分簡陋。我國電力部門所使用的主要是進(jìn)口的美國ge 、瑞典abb 、英國gecm 和日本等國的一些簡單的保護(hù)繼電器。五十年代后期東北120/220 kv電網(wǎng)中引進(jìn)了蘇聯(lián)制造的保護(hù)設(shè)備。六十年代中后期，我國研制成功成套330 kv晶體管高壓電網(wǎng)保護(hù)裝置，成功邁出了由機(jī)電型保護(hù)向靜態(tài)型發(fā)展的關(guān)鍵一

19、步。隨后推出的220 kv成套線路保護(hù)設(shè)備標(biāo)志著我國的電網(wǎng)保護(hù)已經(jīng)進(jìn)入電子技術(shù)時(shí)代。七十年代后期，我國開始研制500 kv超高壓電網(wǎng)保護(hù)設(shè)備并投入運(yùn)行，1985年，我國第一套集成電路距離保護(hù)在南京自動化研究所研制成功，標(biāo)志著我國電力系統(tǒng)繼電保護(hù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了微電子時(shí)代。八十年代末，我國第一套采用微電子技術(shù)的數(shù)字式距離保護(hù)裝備研制成功，揭開了各高等院校集中研制微機(jī)保護(hù)的時(shí)代。九十年代初，我國微機(jī)主設(shè)備（變壓器、發(fā)電機(jī)）保護(hù)成套裝置開始問世，1989 年開始研制發(fā)電機(jī)全套微機(jī)保護(hù)，1994 年研制成我國第一套用于60萬kw及以下容量水火發(fā)電機(jī)變壓器組成套微機(jī)保護(hù)，隨后國內(nèi)又研制成用于水輪發(fā)電機(jī)變壓

20、器組的微機(jī)保護(hù)?？偟目磥?，我國在微機(jī)保護(hù)方面的研究試驗(yàn)起步較晚，雖然發(fā)展較快，各種線路和主設(shè)備微機(jī)保護(hù)在投入運(yùn)行或試運(yùn)行中，都取得了肯定的效果，為今后進(jìn)一步的發(fā)展應(yīng)用創(chuàng)造了有利條件，但與世界先進(jìn)水平相比還有很大的差距。因此對微機(jī)保護(hù)裝置開展研究，開發(fā)出適合于我國國情的微機(jī)保護(hù)裝置是非常有必要的。1.2.2變壓器保護(hù)理論發(fā)展現(xiàn)狀變壓器保護(hù)成套設(shè)備由主保護(hù)和后備保護(hù)構(gòu)成。主保護(hù)是變壓器保護(hù)的核心，主要是由差動保護(hù)來完成的，對其中心要求有兩個(gè)方面，即防止外部短路時(shí)的不平衡電流以及防止勵磁涌流所致的誤動。防止外部短路時(shí)的不平衡電流造成的誤動，普遍采用比率制動方法，但它對高阻故障（低電流故障）不靈敏。美

21、國 mc cleer等提出新的差動繼電保護(hù)方法，即將制動電流及差動電流中的故障前電流出去，這在微機(jī)保護(hù)中是易于實(shí)現(xiàn)的。這種保護(hù)在高阻故障時(shí)的靈敏度大于常見的比率差動保護(hù)，而在外部短路時(shí)仍保持相同的選擇性。對于防止勵磁涌流導(dǎo)致的誤動作，國內(nèi)外多年一直進(jìn)行研究，提出了不同的鑒別涌流與內(nèi)部故障的方法，二次諧波制動法提出較早，在模擬式及微機(jī)保護(hù)中均應(yīng)用較多，雖然由于內(nèi)部故障時(shí)ct飽和，分布電容等影響，短路電流諧波分量很大但持續(xù)時(shí)間短將引起延時(shí)動作而使二次諧波制動有明顯缺點(diǎn)，但因?yàn)槎沃C波制動技術(shù)成熟，制動可靠，仍不失為一個(gè)實(shí)用的解決方案。間斷角原理由我國率先提出，它利用勵磁涌流波形特征，但對硬件要求較

22、高，技術(shù)上實(shí)現(xiàn)較困難，美國和荷蘭提出磁制動方案，根據(jù)工作點(diǎn)與磁化曲線的距離差別來鑒別涌流及內(nèi)部短路，實(shí)時(shí)計(jì)算負(fù)擔(dān)小，檢測速度較快，而依據(jù)變壓器導(dǎo)納型等值電路檢測變壓器故障的方法對判別勵磁涌流波形也有一定的應(yīng)用價(jià)值，但均離實(shí)用化還有一定距離，需要在實(shí)踐中加以驗(yàn)證和完善。國內(nèi)外還將各種數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用于差動保護(hù)中，加拿大murty 在理論上證明了基于kalman濾波的算法可以在半周波內(nèi)濾取所需的差流基波及諧波分量從而實(shí)現(xiàn)快速保護(hù)，并且在實(shí)驗(yàn)室中利用tms320數(shù)字信號處理芯片實(shí)驗(yàn)了基于kalman濾波的變壓器差動保護(hù)實(shí)驗(yàn)裝置。在印度進(jìn)行了應(yīng)用harr函數(shù)，walsh函數(shù)及hartley變換算法

23、用于微機(jī)變器差動保護(hù)的研究，利用小波變換對變壓器差動保護(hù)的研究嘗試也取得一定成效。此外國外學(xué)者還將專家系統(tǒng)，模糊邏輯和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等人工智能方法引入變壓器差動保護(hù)。各種新理論、新方法的應(yīng)用使變壓器等主設(shè)備繼電保護(hù)系統(tǒng)正向著數(shù)字化，智能化，分布式保護(hù)控制一體化的方向發(fā)展。1.3計(jì)算機(jī)變壓器保護(hù)的特點(diǎn)現(xiàn)代電力變壓器的特點(diǎn)是容量大，電壓等級高，而且價(jià)格昂貴和修理困難。大型變壓器在電力系統(tǒng)中的地位非常重要，一旦發(fā)生故障，影響范圍很大。為保證系統(tǒng)和變壓器安全運(yùn)行，減少事故損失，對變壓器繼電保護(hù)提出了更苛刻的要求:(1)提高靈敏度要求差動保護(hù)能靈敏動作于匝間短路故障，同時(shí)亦要求靈敏動作于內(nèi)部高電阻接地故障。(

24、2)保持高速度對于接于超高壓遠(yuǎn)距離輸電線路的變壓器，當(dāng)發(fā)生內(nèi)部故障時(shí)，由于諧振亦會產(chǎn)生諧波電流，可能引起諧波制動的差動保護(hù)延緩動作，需要采取有效的加速措施或?qū)で笮略淼膭畲庞苛麒b別方法。計(jì)算機(jī)技術(shù)具有的長記憶功能和優(yōu)越的信息處理功能，以及在結(jié)構(gòu)上的特點(diǎn)，為解決這些難題提供了手段，主要表現(xiàn)在：(1)在差動保護(hù)中可將ct 二次側(cè)電流直接差接改為數(shù)字差由于ct副邊不再并接在一起，可進(jìn)一步減少因變比不匹配及特性不同而引起的環(huán)流所造成的不平衡電流增大，對于多側(cè)差動的情形，比起采用平衡線圈更為合理和有效。(2)變壓器各側(cè)繞組中因連接組關(guān)系而引起的電流相位移可由ct副邊y變換改變?yōu)閿?shù)字計(jì)算補(bǔ)償。傳統(tǒng)差動保護(hù)

25、對于y/變壓器將y側(cè)三相ct副邊接成形，以保證變壓器兩側(cè)同相電流相位一致。當(dāng)變壓器y側(cè)保護(hù)區(qū)發(fā)生不對稱路時(shí)，故障相與非故障相流過的電流大小懸殊，各相ct工作條件可能極不相同。因它們各自工作點(diǎn)存在較大差異，會在形相連的ct副邊回路中引起額外的不平衡環(huán)流，導(dǎo)致差動回路中不平衡電流增大。對于計(jì)算機(jī)差動保護(hù)，y/變壓器y側(cè)ct仍然可以y接，而用數(shù)值計(jì)算完成y變換，這樣便可以消除不平衡環(huán)流的影響。(3)可應(yīng)用更多更復(fù)雜的原理來改善勵磁涌流鑒別能力，目前提出鑒別勵磁涌流的各種原理，需要更復(fù)雜的數(shù)學(xué)運(yùn)算和邏輯處理，若用傳統(tǒng)技術(shù)來實(shí)現(xiàn)可能會遇到困難。(4)可通過采用靈活的算法來獲得高速度和高靈敏度。例如，計(jì)算

26、機(jī)差動保護(hù)除可繼續(xù)沿用傳統(tǒng)的差動速斷和低電壓加速措施外，還可通過長短數(shù)據(jù)窗算法的配合提高嚴(yán)重故障時(shí)的動作速度，利用計(jì)算機(jī)長記憶功能還可方便的獲取故障分量，進(jìn)一步提高內(nèi)部故障時(shí)的動作靈敏度。(5)采用復(fù)雜的運(yùn)算和邏輯處理在一定程度上實(shí)現(xiàn)ct和pt斷線的報(bào)警和閉鎖。(6)由ct變比標(biāo)準(zhǔn)化帶來的誤差可用數(shù)字運(yùn)算進(jìn)行補(bǔ)償。這種補(bǔ)償方法較之常規(guī)補(bǔ)償方法更為準(zhǔn)確，從而進(jìn)一步減少了不平衡電流。計(jì)算機(jī)變壓器保護(hù)的優(yōu)點(diǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這些，通過進(jìn)一步研究，計(jì)算機(jī)技術(shù)所帶來的益處會不斷地被挖掘出來。1.4本次論文的主要內(nèi)容 本文針對220/35kv電壓等級的變壓器進(jìn)行了微機(jī)保護(hù)設(shè)計(jì)，提出了以mcs-96 系列16位單片機(jī)

27、8098為核心的變壓器微機(jī)保護(hù)裝置的硬件平臺,并對保護(hù)裝置的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。同時(shí)介紹了變壓器主保護(hù)和后備保護(hù)的原理及整定計(jì)算。根據(jù)變壓器保護(hù)的特點(diǎn)對現(xiàn)有主要的微機(jī)保護(hù)算法進(jìn)行了比較、分析，研究表明應(yīng)用遞推最小二乘法具有計(jì)算簡便，收斂速度快,實(shí)用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。 第2章 變壓器微機(jī)保護(hù)原理及整定2.1變壓器微機(jī)繼電保護(hù)的特點(diǎn)及其現(xiàn)狀2.1.1變壓器故障類型及不正常運(yùn)行狀態(tài) 研究變壓器保護(hù)，首先就要分析變壓器可能發(fā)生的故障和異常情況。電力變壓器本體一般沒有旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運(yùn)行起來比較可靠，故障機(jī)會較少。但是變壓器是連續(xù)運(yùn)行的，停電機(jī)會很少，而且絕大部分安裝在室外，受自然環(huán)境條件的影響較大

28、。另外，變壓器時(shí)刻受到外接負(fù)荷的影響，特別是受電力系統(tǒng)短路故障的威脅較大。因此，變壓器在實(shí)際運(yùn)行中有可能發(fā)生各種類型的故障和不正常運(yùn)行情況。變壓器的故障可分為內(nèi)部故障和外部故障兩種。內(nèi)部故障是指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障，主要故障類型有:各相繞組之間發(fā)生的相間短路、單相繞組部分線匝之間發(fā)生的匝間短路、單相繞組或引出線通過外殼發(fā)生的單相接地故障等。內(nèi)部故障危害性很大，發(fā)生時(shí)應(yīng)立即將變壓器切除。變壓器的外部故障，是指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障，主要故障類型有:絕緣套管閃絡(luò)或破碎而發(fā)生的單相接地短路、引出線之間發(fā)生的相間故障等。發(fā)生這類故障時(shí)一般也應(yīng)迅速切除變壓器，以盡量減少或消除

29、短路電流造成的危害。變壓器的不正常運(yùn)行情況主要包括：由于外部短路或過負(fù)荷而引起的過電流、油箱漏油而造成的油面降低、變壓器中性點(diǎn)電壓升高或由于外電壓過高而引起的過勵磁等 。2.1.2變壓器保護(hù)功能要求針對上述變壓器的各種故障和不正常運(yùn)行情況，變壓器繼電保護(hù)裝置一般應(yīng)具有如下保護(hù)功能：防御變壓器油箱內(nèi)部各種短路故障和油面降低的瓦斯保護(hù)；防御變壓器繞組和引出線多相短路、單相接地短路及繞組匝間短路的縱聯(lián)差動保護(hù)或電流速斷保護(hù)；防御變壓器外部相間短路并作為瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)(電流速斷保護(hù))后備的過電流保護(hù)(或復(fù)合電壓起動的過電流保護(hù)、或負(fù)序過電流保護(hù))；防御大接地電流系統(tǒng)中變壓器外部接地短路的零序電流保

30、護(hù)；防御變壓器對稱過負(fù)荷的過負(fù)荷保護(hù)；防御變壓器過勵磁的過勵磁保護(hù)。2.1.3變壓器保護(hù)面臨的問題及解決方法 a、差動保護(hù)中勵磁性涌流判別在上述變壓器各種保護(hù)中，作為變壓器主保護(hù)的縱聯(lián)差動保護(hù)是變壓器保護(hù)裝置的關(guān)鍵，而差動保護(hù)中的一個(gè)關(guān)鍵問題就是勵磁涌流判別問題。變壓器在正常運(yùn)行情況下的勵磁電流很小，當(dāng)空載變壓器投入電網(wǎng)或變壓器外部故障切除后電壓恢復(fù)時(shí)，勵磁電流大大增加，其值有可能達(dá)到變壓器額定電流的6-8倍;該電流稱為勵磁涌流。由于勵磁涌流在數(shù)值上可與變壓器內(nèi)部故障時(shí)的短路電流相比擬，因此容易造成繼電保護(hù)裝置誤動作:所以變壓器差動保護(hù)需要解決的一個(gè)突出問題就是要能夠可靠地躲過勵磁涌流，同時(shí)對

31、短路電流又能正確反應(yīng)，使差動保護(hù)可靠動作。這是變壓器微機(jī)保護(hù)面臨的首要問題，針對該問題提出的各種區(qū)分勵磁涌流與內(nèi)部故障的判別原理的研究和分析也是當(dāng)前變壓器微機(jī)保護(hù)相關(guān)問題的研究重點(diǎn)。用于區(qū)分勵磁涌流與內(nèi)部故障的原理主要有二次諧波判別原理、間斷角判別原理、磁通量判別原理和波形對稱原理。下面分別就其原理進(jìn)行簡要分析：1) 二次諧波判別原理主要是應(yīng)用勵磁涌流中含有較大的二次諧波含量來構(gòu)成的，無論雙繞組或三繞組電力變壓器的勵磁涌流中，均含有較大成分的二次諧波分量(約占30%-70%)，但在變壓器內(nèi)部故障或外部故障的短路電流中，二次諧波分量所占比例較小。因此，可利用上述特點(diǎn)構(gòu)成二次諧波制動的差動保護(hù)，使

32、之有效地躲過勵磁涌流的影響。2) 國內(nèi)比較成熟的間斷角判別原理主要是利用勵磁涌流波形具有明顯的間斷角特征進(jìn)行判別的，對硬件要求較高。變壓器內(nèi)部故障時(shí)，非周期分量電流迅速衰減后，流入差動保護(hù)回路的是周期電流。當(dāng)變壓器出現(xiàn)勵磁涌流的起始階段，涌流波形偏于時(shí)間軸一側(cè)，且相鄰波形間出現(xiàn)間斷角。根據(jù)上述特點(diǎn)即可構(gòu)成間斷角判別原理的差動保護(hù)。3) 磁通量判別原理，主要是利用磁通量一電流特性或者磁通量變化率一電流特性來區(qū)分內(nèi)部故障和勵磁涌流的。但該原理需要引進(jìn)電壓量且必須知道變壓器各側(cè)繞組的漏感(漏抗)，這在實(shí)際工作中是困難的。4) 國內(nèi)剛剛起步的波形對稱原理的比率差動保護(hù)，利用微分后差流的前半波和后半波作

33、對稱比較，將變壓器在空載時(shí)產(chǎn)生的勵磁涌流和故障電流區(qū)分開。但由于運(yùn)用該原理的裝置投入運(yùn)行并不多，所以現(xiàn)在尚無成熟的運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。上述幾種判別原理均不是非常完善，各有其優(yōu)缺點(diǎn):二次諧波制動原理主要是利用勵磁涌流中含有較大的二次諧波分量來構(gòu)成的，這一原理的提出時(shí)間最早，在國內(nèi)外的應(yīng)用也最為廣泛。傳統(tǒng)上的“或”門制動的二次諧波原理有如下缺陷:(1)三相中有一相全部制動，因此故障相除了受本相中的諧波的影響，還受到其它相涌流的制動，具體表現(xiàn)為空投內(nèi)部故障時(shí)，差動保護(hù)動作速度不穩(wěn)定，會延緩動作。(2)隨著電網(wǎng)電壓等級的提高和系統(tǒng)規(guī)劃的擴(kuò)大以及變壓器單機(jī)容量的增大，大型變壓器內(nèi)部嚴(yán)重故障時(shí)，由于諧振使短路電流中

34、的二次諧波含量明顯增加，有可能使二次諧波制動的差動保護(hù)延時(shí)動作。針對以上兩點(diǎn)有人提出了涌流加速判據(jù)，它包括電流加速判據(jù)和電壓加速判據(jù)兩種;電流加速判據(jù)的理論依據(jù)時(shí):變壓器的勵磁涌流一般只會在變壓器空載投入或近距離外部故障被切除后，變壓器端電壓恢復(fù)過程中產(chǎn)生，因此可以通過記憶變壓器暫態(tài)發(fā)生前一周波電流來判別變壓器是否處在勵磁涌流產(chǎn)生的條件中，若不是則不必經(jīng)過二次諧波判別。電流加速在某些情況下，會引起差動保護(hù)誤動，已被證明是不可靠的。電壓加速判據(jù)的理論依據(jù)是:變壓器的端電壓低于一定值時(shí)，不可能產(chǎn)生涌流，這一理論在變壓器內(nèi)部輕微故障時(shí)會無效，且需引入電壓量增加保護(hù)復(fù)雜性。間斷角原理，主要是根據(jù)勵磁涌

35、流波形出現(xiàn)間斷特征來區(qū)分內(nèi)部故障和勵磁涌流的。從物理上看，二次諧波只反映了勵磁涌流的頻域特征且很單一(只反映二次諧波)，而間斷角原理，則反映了時(shí)域，頻域兩方面的特征，這就決定了間斷角原理相對于二次諧波原理的優(yōu)越性。針對二次諧波原理的弱點(diǎn)，間斷角原理可大大提高變壓器合閘于內(nèi)部故障時(shí)的動作速度。國內(nèi)模擬式間斷角原理變壓器差動保護(hù)的大量應(yīng)用實(shí)踐也證明了這一點(diǎn)。但該原理存在著如下缺陷:1)當(dāng)ct飽和時(shí)，間斷角中將產(chǎn)生反向電流，飽和越嚴(yán)重，間斷角中的反向電流越大，使得間斷角消失;2)小電流情況下電流中的諧波含量以及頻率的變化對間斷角的測量影響較大，因此在系統(tǒng)振蕩時(shí)可能誤動。對上述的反向電流問題和間斷角測

36、量精度問題，利用微機(jī)的記憶、強(qiáng)大的運(yùn)算、分析能力，可以很好地解決。實(shí)踐證明，微機(jī)間斷角原理保護(hù)可以實(shí)現(xiàn)快速，穩(wěn)定的差動保護(hù)，其動作速度20-25ms。在設(shè)計(jì)大型變壓器差動保護(hù)的雙重化配置時(shí)，往往采用成熟的二次諧波原理，在變壓器空投于內(nèi)部故障時(shí)，采用間斷原理和分相差動式的差動保護(hù)來彌補(bǔ)二次諧波原理保護(hù)的缺點(diǎn)，這兩種原理具有互補(bǔ)性。b、外部故障和內(nèi)部故障的區(qū)分對如何區(qū)分外部故障和內(nèi)部故障，理論方面的研究是較為成熟的，普通比率差動原理在實(shí)際裝置中應(yīng)用最為廣泛，且最成功。而突出變量差動原理等存在一些缺點(diǎn)。:在做實(shí)驗(yàn)時(shí)，在某種條件下均出現(xiàn)過一定程度的誤動或拒動。究竟應(yīng)采用何種原理的主保護(hù)，應(yīng)根據(jù)變壓器裝

37、置本身的特性及其運(yùn)行條件、運(yùn)行環(huán)境而定。c、變壓器微機(jī)差動保護(hù)ct二次回路斷線判別原理ct斷線判別原理是微機(jī)變壓器保護(hù)提出的新課題。為了不至于因ct二次出口斷線引起變壓器保護(hù)誤動，必須設(shè)置相應(yīng)的二次回路斷線閉鎖功能。目前ct斷線判別原理主要有相電流判別、負(fù)序電流判別和零序電流判別原理。相電流判別原理，主要是將ct斷線分為y型側(cè)斷線和側(cè)斷線，根據(jù)斷點(diǎn)在ct的不同位置時(shí)的相電流的變化來判別;負(fù)序電流判別原理，主要依據(jù)斷線側(cè)有負(fù)序電流，而非斷線側(cè)無負(fù)序電流的方法來判別。該原理在變壓器空投內(nèi)部故障時(shí)正好滿足，因此可能將內(nèi)部故障誤判為ct斷線而拒動，故必須增加其它判據(jù);零序電流判別原理，主要依據(jù)三相電流

38、之和同零序電流的關(guān)系，如果ct斷線的話，那么該關(guān)系就會遭到破壞。該原理涉及到變壓器一側(cè)ct和零序ct，如為自禍變壓器則涉及到變壓器二側(cè)ct和零序ct,所以當(dāng)變壓器發(fā)生故障，各ct飽和程度不一樣時(shí)，該原理所依據(jù)的方法就不成立，因此也有可能產(chǎn)生誤判而拒動，此外零序ct斷線時(shí)也會拒動。據(jù)此，零序電流判據(jù)也必須增加其它判據(jù)。因此從可靠性的角度分析，一般采用相電流判別原理。另外ct接線問題也是一個(gè)比較佰得汁意的問題。常規(guī)的變壓器差動裸護(hù)為了保證y/接法變壓器差流的平衡，一般將y側(cè)ct接成型，而將側(cè)ct接成y型。y型接法ct斷線的判斷比較簡單，而型接法ct斷線的類型較多，有的難以與故障區(qū)別開，使判斷十分復(fù)

39、雜。使用微機(jī)實(shí)現(xiàn)變壓器保護(hù)后，ct的y/變換完全可以用軟件實(shí)現(xiàn)，而且這有利于ct斷線的判別和現(xiàn)場接線。因此在本論文中采用了兩側(cè)ct均接成y型的ct接線方式，y/ d的變換由數(shù)學(xué)運(yùn)算完成:由于y/變換的數(shù)學(xué)運(yùn)算量很小，而且這種接法具有現(xiàn)場接線簡單，又可優(yōu)化故障時(shí)的電流分布的特點(diǎn)，因此可進(jìn)一步提高ct斷線判斷的可靠性。d、差動保護(hù)的硬件可靠性對微機(jī)保護(hù)裝置這類長時(shí)間連續(xù)工作的系統(tǒng)，其核心部分如cpu、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊的可靠性，對裝置的可靠性影響很大。裝置因環(huán)境變化、電源干擾、元器件性能波動、電磁干擾等因素引起的偶然性故障往往會產(chǎn)生誤動作或拒動。由可靠性理論可知，瞬時(shí)故障包括間歇性故障和偶然性故障，在整

40、個(gè)故障中所占比例很大，是系統(tǒng)出錯的主要根源。隨著各類系統(tǒng)尤其是數(shù)字系統(tǒng)不斷擴(kuò)大，為了提高可靠性，人們總結(jié)出兩種方法:一種方法是避錯，試圖構(gòu)出一個(gè)不包含故障的“完美”系統(tǒng)，但絕對做到這一點(diǎn)是不可能的，同時(shí)還將大大提高系統(tǒng)的造價(jià):第二種方法叫做容錯(fault tolerance),所謂容錯是指當(dāng)出現(xiàn)某些指定的硬件故障或軟件錯誤時(shí)，系統(tǒng)仍能執(zhí)行規(guī)定的功能，并且執(zhí)行結(jié)果也不包括系統(tǒng)中故障所引起的差錯。容錯的基本思想是在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)上精心設(shè)計(jì)，利用外加資源的冗余技術(shù)來達(dá)到當(dāng)系統(tǒng)故障時(shí)掩蔽故障的影響，從而保持正常服務(wù)。外加資源可以是硬件、信息、時(shí)間和軟件。實(shí)踐中應(yīng)用較廣的三模塊冗余法(tmr,tripl

41、e modular redundancy)由j. von. neuman最先提出，是硬件冗余中靜態(tài)冗余法的一種。 2.1.4變壓器微機(jī)保護(hù)方案的確定論文根據(jù)220kv/35kv電壓等級配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，結(jié)合上述變壓器微機(jī)保護(hù)的機(jī)理研究，配置保護(hù)功能如下：1).主保護(hù)方案：差動電流保護(hù) （二次諧波制動的比率差動保護(hù)）瓦斯保護(hù)2).后備保護(hù)方案：過電流保護(hù) (低電壓閉鎖的過電流保護(hù))2.2比率差動保護(hù)裝置的原理2.2.1變壓器差動保護(hù)裝置的現(xiàn)狀目前我國變壓器的差動保護(hù)裝置大多數(shù)采用帶短路線圈的加強(qiáng)型速飽和變流器構(gòu)成的差動繼電器(如bch-2和dcd-2型差動繼電器)。該繼電器利用勵磁涌流中的非周期分

42、量使速飽和變流器迅速飽和，以防止誤動作。但是該繼電器存在下列缺陷:(1)由于外部短路時(shí)在差動回路中有較大的不平衡電流以及空投變壓器時(shí)三相勵磁涌流中的一相有時(shí)無非周期分量，這將使該相的速飽和變流器失去作用。為了防止誤動，需要提高裝置的動作電流整定值，其結(jié)果使裝置的靈敏度降低，甚至有時(shí)不能滿足要求。另外動作電流整定值提高以后，當(dāng)變壓器出現(xiàn)輕微故障(如匝間短路)時(shí)，因短路電流較小，不足使裝置動作，將使故障繼續(xù)擴(kuò)大，造成變壓器的損壞程度愈來愈嚴(yán)重。(2)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時(shí)，暫態(tài)短路電流中也含有非周期分量，由于速飽和變流器的作用會延遲裝置的動作時(shí)間，其結(jié)果也會使故障的影響擴(kuò)大。鑒于以上原因，近年來國內(nèi)

43、有些變壓器開始采用帶二次諧波制動的比率差動保護(hù)裝置(以下簡稱比率差動保護(hù)裝置)。該裝置為了避開勵磁涌流的影響，利用勵磁涌流中含有大量的二次諧波的獨(dú)有特點(diǎn)，設(shè)有二次諧波制動。為了避免外部短路電流在差動回路引起不平衡電流的影響，該裝置還設(shè)有與變壓器兩側(cè)電流向量之和成正比的比率制動，其起動電流小，靈敏度:高，加之該裝置的思維方式在微機(jī)由很容易!實(shí)現(xiàn)，因此該裝置愈來愈得到人們?yōu)榍嗖A。為了合理地應(yīng)用該裝置，本文將其原理予以介紹。2.2.2比率差動保護(hù)裝置的原理目前比率差動保護(hù)裝置的型式有晶體型、整流型和微機(jī)型。雖然各自的構(gòu)造有所不同，但是原理基本相同，現(xiàn)以下圖所示的整流型比率差動裝置原理方框圖為例予以說

44、明和 差 流 形 成 回 路比 率 制 動二次諧波制動差 流 動 作速 斷比較出 口比 率 差 動 保 護(hù) 裝 置 原 理 方 框 圖 圖2.1上圖中的、為變壓器差動回路高、低壓臂的電流， 、分別稱為制動電流、差動電流。流進(jìn)比率制動回路后轉(zhuǎn)化為與其成正比的制動電壓。正常運(yùn)行或外部短路時(shí)，若 = ，則 = 2，即制動電流為負(fù)荷電流(折算至裝置側(cè)下同)或外部短路電流的2倍;內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)，制動電流于短路電流(變壓器為兩側(cè)電源供電時(shí))或等于短路電流(變壓器為單側(cè)電源供電時(shí))。分別流進(jìn)動作回路、二次諧波制動回路和速斷元件。流進(jìn)動作回路后將中的基波含量轉(zhuǎn)化為與其成正比的動作電壓,正常運(yùn)行或外部出現(xiàn)故障時(shí)

45、理論上為零;內(nèi)部出現(xiàn)故障時(shí)等于短路電流。流進(jìn)二次諧波制動回路后將中的二次諧波含量轉(zhuǎn)化為與其成正比的制動電壓。由上述各回路形成的 、和進(jìn)入差動元件的比較回路。當(dāng)正常運(yùn)行或外部故障或有勵磁涌流時(shí)， 或,，該元件動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障出現(xiàn)很大的短路電流時(shí)可能引起電流互感器飽和，使中也有較大的二次諧波含量，致使差動元件拒動，但是由于比率差動裝置設(shè)有速斷元件，當(dāng)達(dá)到一定值時(shí)該元件動作。比率差動裝置中差動元件的動作電流與制動電流的關(guān)系用下圖中曲線1所示的比率制動特性曲線表示。 圖2.2上圖中的稱為差動元件的動作電流，為有比率制動作用的最小制動電流。當(dāng)。時(shí)，無比率制動作用，=。當(dāng)。時(shí)，與的增量成正比，其斜率

46、稱為比率制動系數(shù)。由于變壓器兩側(cè)電流互感器的選擇無法使 = ，為此在采用晶體型和整流型裝置時(shí)需在差動回路高壓臂(或在低壓臂或在高、低壓臂本文是以在高壓臂進(jìn)行說明的)加裝自耦變流器。微機(jī)型裝置由于本身的功能無需加裝自耦變流器。由于變壓器調(diào)壓范圍、電流互感器誤差以及自耦變流器誤差等因素的影響，在正常運(yùn)行或外部故障時(shí)，中總有一個(gè)不大的不平衡電流(見上圖中的曲線2)。為了防止誤動作，在選擇差動元件的動作電流。和比率制動系數(shù)時(shí)要避免不平衡電流的影響，即如圖所示，所選擇的比率制動特性曲線上各點(diǎn)的動作電流均比對應(yīng)的不平衡電流要大。.2.3瓦斯保護(hù)原理變壓器差動保護(hù)雖然能保護(hù)變壓器內(nèi)部和外部故障,動作迅速，靈

47、敏度高，但接線復(fù)雜，多用于大容量重要的變壓器作主保護(hù)，它并不能保護(hù)所有內(nèi)部故障,如變壓器油面降低,匝間短路等，因?yàn)樵验g電流常小于動作電流,因此,常采用瓦斯保護(hù),對變壓器內(nèi)部故障全面保護(hù)。在油侵式變壓器油箱內(nèi)發(fā)生故障時(shí)，由于故障點(diǎn)的局部高溫使變壓器油溫升高油內(nèi)空氣被排除形成上升氣泡,若故障點(diǎn)產(chǎn)生電弧，則變壓器和其他絕緣材料分解出大量氣體，這些氣體自油箱流向油枕上部,故障越嚴(yán)重，產(chǎn)生氣體越多，流向油枕氣流速度越快.利用這種氣體實(shí)現(xiàn)的保護(hù)叫瓦斯保護(hù)。 圖2.3當(dāng)氣體繼電器kg輕瓦斯觸點(diǎn)閉合，通過繼電器1ks，延時(shí)發(fā)出預(yù)警信號,重瓦斯觸點(diǎn)閉合后,經(jīng)信號繼電器2 ks ，連接片xb接通中間繼電器km,作

48、用于斷路器跳閘，切除變壓器.為避免氣體繼電器下觸點(diǎn)受油流沖擊出現(xiàn)跳動現(xiàn)象造成失靈,出口中間繼電器km具有自保持功能，利用km第三對觸點(diǎn)進(jìn)行自鎖,以保證斷路器可靠跳閘，其中按鈕sb用于解除自鎖,如不用按鈕，也可用斷路器1 qf輔助常開觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)自動解鎖.但這種辦法只有出口中間繼電器km距高壓配電室的斷路器距離較近時(shí)才采用，否則連線太長不經(jīng)濟(jì).連接片xb用以將氣體繼電器下觸點(diǎn)切換到信號燈，使重瓦斯保護(hù)退出工作。瓦斯保護(hù)動作后，應(yīng)從氣體繼電器上部排出口收集氣體。根據(jù)氣體的數(shù)量、顏色、化學(xué)成分、可燃性等，判斷保護(hù)動作的原因和故障的性質(zhì)。瓦斯保護(hù)和差動保護(hù)均為變壓器的主保護(hù)，在較大容量的變壓器上需同時(shí)采用

49、，瓦斯保護(hù)接線非常簡單，靈敏度高，動作迅速，但它不能保護(hù)油箱外的引出線和套管上的故障，只能靠差動保護(hù)動作于跳閘，因此，瓦斯保護(hù)不能單獨(dú)作為變壓器的主保護(hù)，必須和差動保護(hù)共同作為變壓器的主保護(hù)。 2.4變壓器后備保護(hù)變壓器相間短路的后備保護(hù)既是變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，又是相鄰母線或線路的后備保護(hù)。根據(jù)變壓器容量的大小和系統(tǒng)短路電流的大小，變壓器相間短路的后備保護(hù)可采用過電流保護(hù)、低電壓啟動的過電流保護(hù)和復(fù)合電壓啟動的過電流保護(hù)。變壓器過電流保護(hù)的裝設(shè)可按以下原則確定：1、對于單側(cè)電源的變壓器，后備保護(hù)裝設(shè)于電源側(cè)，作為差動保護(hù)、瓦斯保護(hù)的后備保護(hù)或相鄰元件的后備保護(hù)。2、對于多側(cè)電源的變壓器。后

50、備保護(hù)應(yīng)裝設(shè)于變壓器各側(cè)。其作用為：（1）、作為變壓器差動保護(hù)的后備。要求它動作后起動總出口繼電器。對于零序過電流保護(hù)，由于變壓器中性點(diǎn)接地而使零序電流分布發(fā)生變化，往往會使零序電流的靈敏度降低，因此要求在變壓器的兩側(cè)均裝設(shè)能動作于出口的零序電流保護(hù)段。但該保護(hù)段對變壓器各側(cè)的故障均能滿足靈敏度的要求。（2）、變壓器各側(cè)裝設(shè)的后備保護(hù)，主要作為各側(cè)母線和線路的后備保護(hù)，故要求只動作于跳開本側(cè)的斷路器。（3）、作為變壓器斷路器與其電流互感器之間死區(qū)故障的后備保護(hù)。一、低電壓閉鎖起動的過電流保護(hù)簡單的過電流保護(hù)的動作值，是按躲過變壓器可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流整定的，因此保護(hù)裝置的靈敏度不高，而且受保

51、護(hù)接線方式和故障類型的影響較大。低電壓起動的過電流保護(hù)，其過電流元件動作值是按大于變壓器額定電流整定的，而低電壓元件動作值是按正常運(yùn)行時(shí)最低工作電壓整定的，因此它的靈敏度有所提高。低壓元件的作用是保證在一臺變壓器突然切除或電動機(jī)自起動時(shí)不動作，因而電流元件的整定值就可以不再考慮可能出現(xiàn)的最大負(fù)荷電流，而是按大于變壓器的額定電流整定，即 = 低壓元件的起動值應(yīng)小于在正常運(yùn)行情況下母線上可能出現(xiàn)的最低工作電壓，同時(shí)，外部故障切除后，電動機(jī)自起動的過程中，保護(hù)須返回，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，低電壓繼電器的動作電壓為=0.7 變壓器的額定線電壓。對低壓元件進(jìn)行靈敏度校驗(yàn)，應(yīng)為= 在220kv母線上發(fā)生三相短路時(shí)

52、計(jì)算得流經(jīng)保護(hù)的最大短路電流。對于升壓變壓器，如果低壓元件只接于某一側(cè)的電壓互感器上，則當(dāng)另一側(cè)故障時(shí)，往往不能滿足上述靈敏度的要求。此時(shí)可考慮采用兩套低壓元件分別接在變壓器兩側(cè)的電壓互感器上，其觸點(diǎn)采用并聯(lián)方式。當(dāng)電壓互感器回路發(fā)生斷線時(shí)，低壓繼電器將誤動作。因此，在低壓保護(hù)中一般應(yīng)裝設(shè)電壓回路斷線的信號裝置，以便及時(shí)采出信號，由運(yùn)行人員加以處理。2.5變壓器保護(hù)整定計(jì)算已知如圖所示,某變壓器一次接線圖,其中變壓器參數(shù)為:容量 = 120 mva 接線 yn，d11 電壓 242 2.5/35 kv = 14%發(fā)電機(jī)參數(shù)為：容量p =100 mw 電壓u= 35 kv = 0.203基準(zhǔn)容量

53、 =100 mva 圖2.4 圖2.5 2.5.1變壓器主保護(hù)整定計(jì)算1、計(jì)算變壓器各側(cè)額定電流 ，并選擇電流互感器變比 對于yn，d11 變壓器= = = 286; = = =1983式中 變壓器額定容量 （kva）， 變壓器高、低壓側(cè)的額定電流 （a），變壓器高、低壓側(cè)的額定電壓 （kv）電流互感器變比選擇：220kv側(cè) = 選 35kv 側(cè) 選 2、計(jì)算差動回路各臂在額定負(fù)荷下的電流 = = =4.13 = = =3.35式中 ， 高、低壓臂的額定電流 （a）。 ， 高、低壓側(cè)電流互感器二次接線系數(shù)。 ， 高、低壓側(cè)電流互感器一次額定電流 （a）。因?yàn)?所以 選220kv側(cè)為基本側(cè)。3、短路計(jì)算1）當(dāng)220kv側(cè)發(fā)生