焦在濱變電主設(shè)備保護的定值整定與難點分析

變電主設(shè)備保護的定值整定與難點分析1電力變壓器概述短路故障的主保護短路故障的后備保護異常運行保護三圈自耦變壓器的繼電保護鐵芯飽和的相關(guān)問題匯報內(nèi)容提綱21、電力變壓器的基本結(jié)構(gòu)電力變壓器概述鐵芯：變壓器磁路繞組：變壓器變比油箱：存儲變壓器油變壓器油：絕緣，冷卻絕緣套管：繞組端子32、變壓器的基本原理電力變壓器概述如圖所示，高低壓側(cè)電勢分別為E1和E2，則：所以：即變壓器高低壓側(cè)電壓之比就是繞組的匝數(shù)比，這就是變壓器實現(xiàn)電壓變化的原理。43、變壓器的連接組別電力變壓器概述接線組別反應(yīng)了變壓器各側(cè)繞組的接線方式和電壓相位關(guān)系，如Y/d11、Y/Y12等。Y表示星形接線，d表示三角形接線，數(shù)字表示高壓側(cè)線電壓超前于低壓側(cè)線電壓的角度除以30。例如：Y/d11：表示高壓側(cè)繞組星形接線，低壓側(cè)三角形接線，高壓側(cè)線電壓超前于低壓側(cè)線電壓330o。變壓器Yd11接線圖54、變壓器的故障及不正常運行方式電力變壓器概述變壓器的故障故障點的位置：油箱內(nèi)的故障、油箱外的故障。油箱內(nèi)部故障：相間短路、單相接地短路、匝間短路。油箱外部故障：指變壓器繞組引出端絕緣套管及引出短線上的

故障，主要有相間短路（兩相短路及三相短路）

故障、各側(cè)的接地故障。變壓器的異常運行方式系統(tǒng)故障或其他原因引起的過負荷；系統(tǒng)電壓的升高或頻率的降低引起的過激磁；不接地運行變壓器中性點電位升高；變壓器油箱油位異常；變壓器溫度過高及冷卻器全停。65、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述為簡化分析及突出故障分量經(jīng)變壓器的傳遞，作以下幾點假設(shè)：不考慮變壓器的變比，不考慮負荷電流及過渡電阻對短路電流及故障電壓的影響。當變壓器高壓側(cè)故障時，認為故障電流全部由低壓側(cè)供給；而變壓器低壓側(cè)故障時，認為故障電流全部由變壓器高壓側(cè)提供。故障點在變壓器輸出端部；忽略有效分量的影響，阻抗角為90°。75、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)單相接地短路邊界條件故障電流對稱分量

高壓側(cè)電流相量及序量圖85、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)單相接地短路對稱分量負序電抗零序電抗高壓側(cè)電壓相量及序量圖95、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)單相接地短路低壓側(cè)電流低壓側(cè)電流相量及序量圖105、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)單相接地短路低壓側(cè)電壓低壓側(cè)電壓相量及序量圖115、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)B、C兩相接地短路邊界條件對稱分量高壓側(cè)電流相量及序量圖125、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)B、C兩相接地短路對稱分量高壓側(cè)電流相量及序量圖電源等值電勢135、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)B、C兩相接地短路低壓側(cè)電壓低壓側(cè)電壓相量及序量圖145、Yd-11接線變壓器故障分析電力變壓器概述高壓側(cè)B、C兩相接地短路低壓側(cè)電流低壓側(cè)電流相量及序量圖156、典型變壓器保護配置電力變壓器概述500KV變壓器保護系統(tǒng)典型接線及保護配置220KV變壓器保護系統(tǒng)接線及保護配置（三圈變，低壓側(cè)雙分支）16500KV變壓器保護系統(tǒng)典型接線及保護配置17220KV變壓器保護系統(tǒng)接線及保護配置181、縱差保護的基本原理短路故障的主保護變壓器縱差保護原理接線圖縱差保護原理：

192、縱差保護的實現(xiàn)—不平衡電流的影響短路故障的主保護穩(wěn)態(tài)不平衡電流變壓器勵磁電流變壓帶負荷調(diào)壓兩側(cè)差動CT的變比與計算變比不同兩側(cè)差動CT型號、變比及二次負載不同空投變壓器的勵磁涌流變壓器過激磁大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時變壓器的零序電流暫態(tài)不平衡電流203、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流產(chǎn)生的機理

忽略變壓器及合閘回路電阻的影響，電源電壓的波形為正弦波。則空投瞬間變壓器鐵芯中的磁通與外加電壓的關(guān)系為：考慮電阻及損耗213、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流產(chǎn)生的機理

由上式可知，在空投變壓器的瞬間，鐵芯中的磁通由三部分組成：強迫磁通Φmcos(wt+a)，剩磁通Φs及決定于合閘角a的磁通Φmcosa。因此，在合閘瞬間變壓器鐵芯中的綜合磁通如圖：當初始合閘角等于0°、變壓器鐵芯中的剩余磁通Φs＝0.9Φm時，鐵芯中的最大磁通達2.9Φm，從而使變壓器鐵芯嚴重飽和，勵磁電流猛增，即產(chǎn)生所謂勵磁涌流。223、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流的特點由圖可以看出勵磁涌流有以下幾個特點：1、偏于時間軸一側(cè)，即含有很大的直流分量；2、波形間斷角很大，一般大于150°；3、一個周期內(nèi)正半波與負半波不對稱；4、含有很大的二次諧波分量，多數(shù)涌流中二

次諧波含量大于30%，有的達80%甚至更大；5、在同一時刻三相涌流之和近似等于零；6、勵磁涌流是衰減的，衰減的速度與合閘回

路及變壓器繞組中的有效電阻及其他有效

損耗有關(guān)。三相勵磁涌流波形233、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護影響勵磁涌流大小的因素由上式可知，影響勵磁涌流大小的因素主要有：1、電源；2、合閘角；3、剩磁；243、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案二次諧波制動制動原理：勵磁涌流中含有大量的二次諧波，利用流過差

動元件差電流中的二次諧波電流作為制動量，

區(qū)分出差流是故障電流還是勵磁涌流，實現(xiàn)躲

過勵磁涌流。性能分析：二次諧波制動比整定值越大，該保護躲過勵磁

涌流的能力越弱；反之，二次諧波制動比整定

值越小，保護躲勵磁涌流的能力越強。253、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案二次諧波制動式中：：二次諧波制動比：二次諧波電流：基次諧波電流263、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案間斷角原理制動原理：變壓器內(nèi)部故障時，故障電流波形無間斷；變

壓器空投時，勵磁涌流的波形具有很大的間斷

角。根據(jù)差電流波形是否有間斷及間斷角的大

小來區(qū)分故障電流與勵磁涌流的。

－制動電流（直流

－流過差動元件的差流－間斷角273、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案間斷角原理性能分析：1、變壓器正常運行時差流很小，id很小，而Izd較

大，Izd直線將在id項點的上方。此時，間斷角約為360°，且Idz<Idzo，保護可靠不動作。2、空投變壓器時盡管差流id波型幅值很大（能滿足Idz<Idzo)但由于間斷角很大（大于閉鎖角），差動

保護將被可靠閉鎖。3、當變壓器內(nèi)部故障時，流入差動元件的差流很大

滿足Idz<Idzo，且無間斷角，不會閉鎖，保護能可

靠動作。283、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案波形對稱原理制動原理：變壓器內(nèi)部故障時，故障電流波形前半波與后

半波對稱，而變壓器勵磁涌流波形有間斷，波

形不對稱，通過比較不對稱系數(shù)K的大小來區(qū)分

故障電流和勵磁涌流。K的定值一般取0.5K≤0.5K≥0.5不閉鎖閉鎖前半波一點值與前半波相差180°一點值293、空載合閘勵磁涌流問題短路故障的主保護勵磁涌流制動方案波形對稱原理性能分析：1、變壓器內(nèi)部故障時，Ij′的值與Ij+180°的值大小

基本相等、相位基本相反，則Ij′與Ij+180°大小相等

相反，Ij′+Ij+180°≈0，Ij′-Ij+180°≈2Ij′。此時，K≈0。差動保護不閉鎖。2、勵磁涌流的波形具有很大的間斷角，Ij′的值與Ij+180°的值相差很大，相位也不會相差180°，因此，Ij′+Ij+180°可能比Ij′-Ij+180°還大，K值將大于0.5。

差動保護被閉鎖304、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護保護基本原理1、I段折線式比率差動保護I段折線式動作特性曲線動作方程：Idz—差電流Idz0—差動元件的啟動電流Kz—折線的斜率，比率制動系數(shù)Izd—制動電流，一般取各側(cè)電流中的最大者314、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護2、II段折線式II段折線式動作特性曲線動作方程：Izd0—拐點電流，即開始出現(xiàn)制動作用的最小

制動電流保護基本原理比率差動保護324、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護3、III段折線式III段折線式動作特性曲線動作方程：Kz1—第二段折線的斜率Kz2—第三段折線的斜率Izd1—第二個拐點的電流保護基本原理比率差動保護334、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護保護基本原理差動速斷保護動作方程：IdzRMS—差電流有效值Idz0—差動元件的整定電流差動速斷元件反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何及含有諧波分量的大小，只要差流的有效值超過了整定值，它將迅速動作而切除變壓器。344、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護整定原則比率差動保護啟動電流Idzo的整定原則是：躲過正常工況下最大的不平衡差流。Idzo可按下式計算：Ie—變壓器額定電流（二次值）KH—可靠系數(shù)，取1.5～2 K1—電流互感器CT的變比誤差K2—變壓器分接頭后負荷調(diào)壓帶來的誤差，取0.05K3—其他誤差（變壓器激磁電流等），取0.05K4—通道變換及調(diào)試誤差，取0.1354、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護整定原則比率差動保護比率制動系數(shù)Kz的整定原則是：躲過變壓器出口三相短路時的最

大不平衡差流。變壓器出口區(qū)外故障時最大不平衡電流：

364、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護整定原則比率差動保護拐點電流Izdo的整定:為躲過區(qū)外故障被切除后的暫態(tài)過程對壓器差動保護的影響，應(yīng)使保護的制動作用提早產(chǎn)生。因此，Izdo取0.6～0.8Ie是合理的。374、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護整定原則差動速斷保護整定原則是：躲過變壓器勵磁涌流。Idz可按下式計算：Ie—變壓器額定電流（二次值）

Idz—差動速斷元件的動作電流K—一個正值系數(shù)，一般取4～8

Ⅰ、發(fā)電機與變壓器之間無開關(guān)的大型變壓器發(fā)電機組，K值取可3～4；Ⅱ、大型發(fā)電廠的中、小型變壓器（例如有空投可能性的廠高變及啟備

變），K值可取8～10；Ⅲ、經(jīng)長線路與系統(tǒng)聯(lián)接的降壓變電站中的中、大型變壓器，K值可取4～6。384、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護保護不正確動作原因分析變壓器正常運行時保護誤動原因CT二次回路連線接觸不良或短時開路；CT二次回路中在接觸不良點產(chǎn)生電弧造成單相或兩相短路；CT二次電纜芯線外層絕緣破壞或損傷造成接地短路；CT二次回路多點接地，接地點之間存在電位差，在差動元件中產(chǎn)生差流使其誤動。在雷雨天易發(fā)生。394、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護保護不正確動作原因分析區(qū)外故障切除時保護誤動原因區(qū)外故障被切除時，流過變壓器的電流突然減小到額定負荷電流之下。在此暫態(tài)過程中，由于電流中自由分量的存在，使兩側(cè)差動CT二次電流之間的相位短時（40～60ms）發(fā)生了變化，在差動元件中產(chǎn)生差流。兩側(cè)差動CT的暫態(tài)特性相差越大，差流值越大，且持續(xù)時間越長。又由于流過變壓器的電流較小，差動元件的制動電流較??；當差動元件拐點電流整定得過大時，差動元件處于無制動狀態(tài)。此時，若初始動作電流定值偏小，保護容易誤動。404、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護保護不正確動作原因分析區(qū)外故障時保護誤動原因兩側(cè)差動CT暫態(tài)特性相差大及差動元件定值整定有誤一側(cè)CT飽和，差動元件中產(chǎn)生較大差流如圖所示，在變壓器低壓母線上發(fā)生故障，如果低壓側(cè)CT深度飽和，測量到的電流I3很小，假設(shè)為零，則此時差動電流為：而I1和I2都是由母線流向變壓器，為正值，所以此時差動電流Id很大，可能造成差動保護誤動。故障原理圖CT飽和誤動分析：414、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護提高保護可靠性措施CT飽和對應(yīng)措施為防止在變壓器區(qū)外故障等狀態(tài)下CT的暫態(tài)與穩(wěn)態(tài)飽和所引起的穩(wěn)態(tài)比率差動保護誤動作，裝置利用二次側(cè)電流中的二次和三次諧波含量來判別CT是否飽和，所用的表達式如下：其中：為電流中的二次諧波，為電流中的三次諧波，為電流中的基波，為某一比例常數(shù)。當與某相差動電流有關(guān)的電流滿足以上表達式即認為此相差流為CT飽和引起，閉鎖穩(wěn)態(tài)比率差動保護。424、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護提高保護可靠性措施CT飽和對應(yīng)措施

變壓器區(qū)內(nèi)發(fā)生嚴重故障伴隨TA飽和時，穩(wěn)態(tài)低值差動保護將被閉鎖，造成差動保護拒動。因此在差動保護中，增加一個穩(wěn)態(tài)高值比例差動元件，此元件不受CT飽和影響，這樣區(qū)內(nèi)嚴重故障時，可由高值比例差動動作切除故障。高值比例差動動作方程為：高值比例差動動作特性圖434、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護提高保護可靠性措施CT飽和對應(yīng)措施

把高值和低值比例差動畫在一個坐標圖里，如圖所示，由圖可見，高值比例差動的動作區(qū)小于低值比例差動的動作區(qū)，高值的動作區(qū)包含在低值動作區(qū)內(nèi)。

444、比率差動及差動速斷保護短路故障的主保護提高保護可靠性措施其他對應(yīng)措施嚴防CT二次回路接觸不良或開路。嚴格執(zhí)行反措要求：所有差動CT二次回路只能有一個公共接地點，且該接地點應(yīng)在保護盤上。確保差動CT二次電纜各芯線之間及各芯線對地的絕緣。在選擇變壓器縱差保護CT時，一定要保證各組CT的容量及精度等級，優(yōu)先采用暫態(tài)特性好的TP級CT并選擇合適的二次電纜。根據(jù)變壓器的容量、結(jié)構(gòu)在系統(tǒng)中的位置及系統(tǒng)的特點，合理而靈活地選擇定值，以確保保護的動作靈敏度及可靠性。455、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護分側(cè)差動保護原理接線及特點高壓側(cè)分側(cè)差動原理接線圖高壓側(cè)分側(cè)差動保護邏輯圖465、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護分側(cè)差動保護原理接線及特點優(yōu)點：不受變壓器激磁電流、勵磁涌流、帶負荷調(diào)壓及過激磁

的影響。差動兩側(cè)的CT可取同型號及同變比的。因此，

其動作電流可以適當降低。與變壓器縱差保護相比，其

動作靈敏度高、構(gòu)成簡單（不需要涌流閉鎖元件及差動

速斷元件）。另外，在保護的構(gòu)成上，由于不需要濾去

零序電流，故反映接地故障的靈敏度比縱差保護要高。缺點：對變壓器同相繞組的匝間短路無保護，保護范圍比縱差小。475、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護分側(cè)差動保護動作方程及特性動作特性以II段折線式為例：II段折線式動作特性曲線動作方程：Idz—差電流，Idz0—差動元件的啟動電流Kz—折線的斜率，比率制動系數(shù)Izd—制動電流，一般取各側(cè)電流中的最大者Izd0—拐點電流485、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護分側(cè)差動保護整定計算Idzo可按下式計算：Ie—變壓器額定電流（二次值）KH—可靠系數(shù)，取1.2～1.5 K1—電流互感器CT的變比誤差K2—通道變換及調(diào)試誤差，取0.1計算可知：Idz0=（0.24～0.32）Ie啟動電流Idzo的整定495、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護比率制動系數(shù)Kz的整定原則是：躲過變壓器出口短路時的最

大不平衡差流。變壓器出口區(qū)外故障時最大不平衡電流：

分側(cè)差動保護整定計算505、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護拐點電流Izdo的整定原則:在外部故障切除后暫態(tài)過程中，

差動元件被可靠制動。為躲過區(qū)外故障被切除后的暫態(tài)過程對壓器差動保護的影響，應(yīng)使保護的制動作用提早產(chǎn)生。因此，Izdo取0.5～0.7Ie是合理的。分側(cè)差動保護整定計算515、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護零序差動保護原理接線及特點特點：零差保護不受變壓器

激磁電流及帶負荷調(diào)

壓的影響，其構(gòu)成簡

單，動作靈敏度高。

另外，零差元件各側(cè)CT可以取同型號及同

變比的。自耦變壓器零差保護原理接線圖525、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護零序差動保護動作方程及特性動作特性采用I段折線式零差元件動作特性曲線動作方程：I0dz—零序差流Kz—比率制動系數(shù)I0zd—零序制動電流I0dz0—零序差動元件的啟動電流I0p0—差動元件的動作電流整定值不帶制動零差元件動作方程：535、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護零序差動保護整定計算最小零序動作電流Iodzo的整定原則：應(yīng)躲過正常工況下差動回

路的零序不平衡電流流。正常工況下零差回路的不平衡電流可按下式計算：

最小零序動作電流為：545、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護零序差動保護整定計算比率制動系數(shù)Kz的整定原則是：使零差保護可靠地躲過區(qū)外接

地故障時的零序不平衡電流。區(qū)外接地故障時最大不平衡零序電流：

555、分側(cè)差動和零序差動保護短路故障的主保護零序差動保護整定計算無制動特性零差保護整定原則：按躲過區(qū)外接地故障或勵磁涌

流產(chǎn)生的不平衡電流來整定。

最小零序動作電流為：566、故障分量差動保護短路故障的主保護571、復(fù)合電壓過流保護短路故障的后備保護基本原理復(fù)合電壓過流保護邏輯圖保護動作方程：Uac—a,c兩相間電壓（二次值）Ia(b,c)—a,b,c相電流（二次值）U2—負序電壓（二次值）Iop—過流元件動作電流整定值Uop—低電壓元件動作電壓整定值U2op—負序電壓元件動作電壓整定值581、復(fù)合電壓過流保護短路故障的后備保護整定建議過流元件整定原則：按躲過變壓器運行時的最大負荷電流來整定。

591、復(fù)合電壓過流保護短路故障的后備保護整定建議低壓元件整定原則：按躲過無故障運行時保護安裝處出現(xiàn)的最低電

壓來整定。

601、復(fù)合電壓過流保護短路故障的后備保護整定建議負序電壓元件整定原則：按躲過正常運行時系統(tǒng)中出現(xiàn)的最大負序電壓

整定。還應(yīng)滿足使相鄰線路末端兩相短路時負

序電壓元件有足夠的動作靈敏度Ue—額定電壓（二次值）611、復(fù)合電壓過流保護短路故障的后備保護整定建議動作延時整定原則：按與相鄰線路相間短路后備保護相配合整定。t—復(fù)合電壓過流保護的動作延時動作tmax—相鄰線路相間短路后備保護的最長延時△t—時間級差，一般取0.3～0.5秒622、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護基本原理三卷變壓器零序方向電流保護邏輯圖零序I段動作方程：Po—零序功率元件的測量功率3Io—零序電流元件的測量電流Iop1、Iop2、Iop3—分別為零序各段動

作電流整定值零序II段動作方程：零序III段動作方程：632、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議功率方向元件的動作方向整定原則：根據(jù)變壓器的作用、保護安裝位置（電氣位置）

及電力系統(tǒng)的具體情況確定。I、發(fā)電廠的三卷升壓變壓器：保護的動作方向應(yīng)分別指向

各側(cè)母線。II、大型變電站的降壓變壓器：高壓側(cè)保護的動作方向應(yīng)

指向變壓器，中壓側(cè)保護

的動作方向，應(yīng)指向中壓

側(cè)母線。642、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議各段零序電流元件的動作電流中壓側(cè)零序電流元件整定Iop1—零序I段的動作電流Iop2—零序II段的動作電流KH—可靠系數(shù)，取1.1Kx1—零序I段分支系數(shù)Kx2—零序II段分支系數(shù)Iop1L—相鄰線路零序I段的動作電流Iop2L—相鄰線路零序II段的動作電流I段的動作電流應(yīng)與相鄰線路零序I段或線路快速主保護配合II段的動作電流與相鄰線路零序II段相配合652、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議各段零序電流元件的動作電流高壓側(cè)零序電流元件整定Iop1高—高壓側(cè)零序I段的動作電流Iop1中—中壓側(cè)零序I段的動作電流IopII高—高壓側(cè)零序II段的動作電流IopII中—中壓側(cè)零序II段的動作電流KH—可靠系數(shù)，取1.15I段的動作電流應(yīng)保證在中壓側(cè)母線上發(fā)生接地故障時有靈敏度II段的動作電流應(yīng)與中壓側(cè)零序II段保護的動作電流相配合662、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議動作延時的整定電流I段保護的短延時應(yīng)與相鄰線路零序電流I段保護的動作時間相配合。t1—變壓器零序電流I段保護的短延時

t1L—相鄰線路零序電流I段保護的動作時間△t—時間級差，一般取0.3～0.5秒672、零序電流/零序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議動作延時的整定零序電流I段的長延時應(yīng)比零序電流I段長一個時間級差（0.3～0.5秒）。變壓器各側(cè)零序電流II段的動作短延時應(yīng)與相鄰線路零序電流II段的動作延時相配合，而長延時比短延時長一時間級差。當變壓器高壓側(cè)零序方向電流保護的動作方向指向變壓器時，其I段及II段的動作延時應(yīng)分別與中壓側(cè)零序電流I段、II段保護的動作延時相配合，前者比后者（即高壓側(cè)保護比中壓側(cè)保護）長一個時間級差。需要著重指出：為有效保護變壓器，零序電流I段保護的最長動作時間不應(yīng)超過2秒。683、負序電流/負序方向電流保護短路故障的后備保護基本原理負序方向電流保護邏輯圖P2—保護測量的負序功率I2—保護測量的負序電流I2op—負序電流元件的動作電流負序方向過流保護動作方程：負序電流保護動作方程：693、負序電流/負序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議負序電流元件整定原則：按相鄰線路斷線保護不誤動的條件整定。另外，還

要考慮與相鄰線路零序電流后備段在靈敏度上配合，

防止非選擇性動作。Iop2—負序電流動作整定值ILmax—斷線前流經(jīng)線路的最大負荷電流KH—可靠系數(shù)，取1.2Kx—負序電流分支系數(shù)Z1∑、Z2∑、Z0∑—由斷線處測得的正序、負序及零序阻抗I、按相鄰線路斷線不誤動條件整定703、負序電流/負序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議負序電流元件Iopo—斷線線路零序過流保護后備段動作電流II、按與斷線線路零序電流后備段靈敏度配合整定在實際應(yīng)用時，一般Iop2＝（0.5～0.6）IeIe－變壓器額定電流713、負序電流/負序方向電流保護短路故障的后備保護整定建議負序功率方向元件動作方向的整定裝于主電源側(cè)的負序功率方向元件，其動作方向應(yīng)指向變壓器，作為變壓器相間短路的后備保護，而裝于其他側(cè)負序功率方向元件的動作方向，可指向本側(cè)母線。動作時間的整定應(yīng)根據(jù)變壓器的類型，保護的安裝位置及系統(tǒng)具體情況整定。但是，為有效保護變壓器，其動作時間不宜過長，最好小于2秒。724、低阻抗保護短路故障的后備保護基本原理低阻抗保護邏輯圖Zab、

Zab、Zab—相間阻抗原件Ia、

Ib、

Ic—三相二次電流Zop—阻抗元件的動作阻抗Iop—相電流元件的動作電流I2—負序二次電流

I2op—負序電流元件的動作電流保護動作方程：734、低阻抗保護短路故障的后備保護基本原理阻抗元件構(gòu)成發(fā)電機及變壓器短路后備保護的缺點很多。首先用測阻抗的方法來確定發(fā)電機、變壓器內(nèi)部故障的位置存在著問題，其正確動作率不高。另外，PT斷線要誤動。目前，為防止PT斷線時低阻抗保護誤動，采用以下措施：（a）采用PT二次斷線閉鎖元件，發(fā)現(xiàn)PT斷線時，將保護閉鎖；（b）采用負序電流或相過電流啟動；（c）采用故障變化量啟動。保護問題與對策：744、低阻抗保護短路故障的后備保護整定建議動作方向的整定主電源在高壓側(cè)的三變壓器，裝于高壓側(cè)的阻抗元件的動作方向應(yīng)指向變壓器。有時高壓側(cè)阻抗元件的動作阻抗圓有5%左右的偏移度，兼作高壓母線故障的后備保護。變壓器中壓側(cè)的方向阻抗元件，其動作方向指向中壓側(cè)母線，作為中壓側(cè)母線及相鄰線路故障的后備保護。754、低阻抗保護短路故障的后備保護整定建議阻抗元件動作阻抗的整定降壓變壓器高壓側(cè)阻抗元件正方向的動作阻抗，應(yīng)按中壓側(cè)相間故障有靈敏度來整定；而中壓側(cè)阻抗元件的動作阻抗，應(yīng)與相鄰線路距離保護的動作阻抗相配合。動作時間的整定為有效保護變壓器，高壓側(cè)及中壓側(cè)I段的動作時間，最長不超過2秒。與相鄰元件保護相配合。765、復(fù)合電壓方向過電流保護短路故障的后備保護基本原理復(fù)合電壓方向過流保護邏輯圖Uca—負序電壓U<op—低電壓元件的動作電壓U2op—負序電壓元件的動作電壓Iop—電流元件的動作電流保護動作方程：775、復(fù)合電壓方向過電流保護短路故障的后備保護基本原理保護由相間功率方向元件、過電流元件及復(fù)合電壓元件（低電壓和負序電壓）構(gòu)成。相間功率方向元件多采用90°接線，其計算功率為：

785、復(fù)合電壓方向過電流保護短路故障的后備保護整定建議方向元件的動作方向，應(yīng)指向變壓器，作變壓器或另一側(cè)元件相間短路的后備保護。其他元件的整定同復(fù)合電壓過流保護。791、過激磁和過激磁保護異常運行保護

變壓器過激磁運行時，鐵芯飽和，勵磁電流急劇增加，勵磁電流波形發(fā)生畸變，產(chǎn)生高次諧波，從而使內(nèi)部損耗增大、鐵芯溫度升高。另外，鐵芯飽和之后，漏磁通增大，使在導(dǎo)線、油箱壁及其他構(gòu)件中產(chǎn)生渦流，引起局部過熱。嚴重時造成鐵芯變形及損傷介質(zhì)絕緣。為確保大型、超高壓變壓器的安全運行，設(shè)置變壓器過激磁保護非常必要。801、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁產(chǎn)生原因變壓器運行時，其輸入端的電壓為：式中：U―電源電壓；

W－次繞組的匝數(shù)；

S―變壓器鐵芯的有效截面；

f―電源頻率；

B―鐵芯中的磁密。由于繞組匝數(shù)W和鐵芯截面S均為定數(shù)，由（1）可以得到：由式（2）可以看出，變壓器鐵芯中的磁密，與電源電壓成正比，與電源的頻率成反比，即電源電壓的升高或頻率的降低，均會造成鐵芯中的磁密增大，進而產(chǎn)生過激磁。811、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護判據(jù)理論分析及運行實踐表明：為有效保護變壓器，其過激磁保護應(yīng)由定時限和反時限兩部分構(gòu)成。定時限保護動作后作用于告警信號及減勵磁（發(fā)電機）；反時限保護動作后去切除變壓器。n—測量過激磁倍數(shù)nopL—過激磁倍數(shù)低定值，定時限部分啟動值nopL—過激磁倍數(shù)高定值，反時限部分啟動值保護動作方程：821、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護判據(jù)過激磁保護反時限動作特性：ABB公司生產(chǎn)的反時限過激磁保護動作曲線的方程為：t—動作延時Kt—整定時間倍率，取1～63M—啟動倍數(shù)，M=n/noph聯(lián)邦德國TU公司采用的反時限過激磁保護動作特性曲線方程為：t—動作延時n—過激磁倍數(shù)K1、K2—待定系數(shù)831、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護判據(jù)國內(nèi)的DGT801的反時限過激磁保護動作曲線為：noph—反時限過激磁保護啟動定值tmax—反時限過激磁保護動作長延時反時限過激磁保護動作特性曲線841、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護判據(jù)國內(nèi)生產(chǎn)的微機型過激磁保護的動作邏輯如圖：過激磁保護動作邏輯圖由圖可以看出，當變壓器或發(fā)電機電壓升高或頻率降低時，若測量出的過激磁倍數(shù)大于過激磁保護的低定值時，定時限部分動作，經(jīng)延時t1發(fā)信號或作用于減勵磁（保護發(fā)電機時）；若嚴重過激磁時，則保護反時限部分動作，經(jīng)與過激磁倍數(shù)相對應(yīng)的延時，切除發(fā)電機或變壓器。851、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護整定建議定時限過激磁元件整定原則：按躲過正常運行時變壓器鐵芯中出現(xiàn)的最大工

作磁密來整定。nopL—定時限元件動作過激磁倍數(shù)整定值KH—可靠系數(shù)，取1.05KB—返回系數(shù)，微機保護取0.95～0.98計算可得：nopL=1.17～1.2861、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護整定建議定時限過激磁元件定時限過激磁元件動作過激磁倍數(shù)的整定值，不應(yīng)超過鐵芯的起始飽和磁密與額定工作磁密之比?，F(xiàn)代的大型變壓器的比值為1.12～1.18。綜合上述，定時限元件動作過激磁倍數(shù)取1.15是合理的。動作延時可取6～9秒。對于發(fā)電機的過激磁保護，當作用于信號并減勵磁時，其動作延時尚應(yīng)考慮發(fā)電機的強勵時間。871、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護整定建議反時限過激磁元件發(fā)電機或變壓器反時限過激磁保護的動作特性應(yīng)按與制造廠給出的允許過激磁特性曲線相配合來整定。如圖所示。圖中，曲線1為發(fā)電機或變壓器的允許過激磁特性曲線；曲線2為反時限過激磁保護的動作特性曲線。變壓器反時限過激磁保護整定圖例881、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護整定建議反時限過激磁元件微機保護的反時限過激磁保護通過整定10組離散的坐標點來擬合,定值如下表所示過激磁倍數(shù)1.11.151.21.251.31.351.41.451.51.55允許持續(xù)時間（S）t1t2t3t4t5t6t7t8t9t10

變壓器反時限過勵磁保護定值891、過激磁和過激磁保護異常運行保護過激磁保護整定建議反時限過激磁元件在對反時限過激磁保護進行實際整定時，應(yīng)注意以下兩點：⑴對于設(shè)置在發(fā)電機機端的發(fā)電機及變壓器的過激磁保護，

其整定值應(yīng)按發(fā)電機及變壓器兩者中允許過激磁特性曲

線較低的進行整定；⑵在動作特性曲線上盡量多取幾個點進行整定，以確保反

時限下限的動作值及動作時間的精度。902、中性點間隙保護異常運行保護間隙保護的作用是保護中性點不接地變壓器中性點絕緣安全的。在變壓器中性點對地之間安裝一個擊穿間隙。在變壓器不接地運行時，若因某種原因變壓器中性點對地電位升高到不允許值時，間隙擊穿，產(chǎn)生間隙電流。另外，當系統(tǒng)發(fā)生故障造成全系統(tǒng)失去接地點時，故障時母線PT的開口三角形繞組兩端將產(chǎn)生很大的3U0電壓。變壓器間隙保護是用流過變壓器中性點的間隙電流及PT開口三角形電壓作為危及中性點安全判據(jù)來實現(xiàn)的。912、中性點間隙保護異常運行保護保護原理判據(jù)間隙保護原理接線圖922、中性點間隙保護異常運行保護保護原理判據(jù)I0—流過擊穿間隙的電流（二次值）3U0—PT開口三角形電壓U0op—間隙保護動作電壓I0op—間隙保護動作電流保護的動作方程：間隙保護動作邏輯圖932、中性點間隙保護異常運行保護保護整定建議動作電流當流過擊穿間隙的電流大于或大于等于100A時保護動作，即：I0op—間隙保護動作電流nT—間隙CT的變比動作電壓U0op—間隙保護動作電壓942、中性點間隙保護異常運行保護保護整定建議動作延時為躲過暫態(tài)過電壓，間隙保護具有動作延時，一般其值為t=0.3秒。951、三圈自耦變壓器的特點三圈自耦變壓器的繼電保護各側(cè)的額定容量不同三卷變壓器低壓側(cè)的額定容量，由高壓側(cè)同中壓側(cè)的共公

繞組容量決定，比高壓側(cè)或中壓側(cè)的額定容量要小。高壓側(cè)與中壓側(cè)之間有電的聯(lián)系變壓器的高壓側(cè)與中壓側(cè)之間除了磁的耦合之外，尚有電的聯(lián)系。

當高壓側(cè)系統(tǒng)或中壓側(cè)系統(tǒng)中發(fā)生接地故障時，故障電流可直接由非

故障系統(tǒng)流入故障系統(tǒng)。三卷自耦變壓器運行時，變壓器的中性點必須直接接地。高壓側(cè)、中壓側(cè)與低壓側(cè)之間的額定容量之比為：962、三圈自耦變壓器的故障特征三圈自耦變壓器的繼電保護自耦變壓器高壓側(cè)接地故障自耦變壓器接線示意圖變壓器高壓側(cè)接地故障時的零序等值回路U0—接地故障點零序電壓X0∑中—變壓器中壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)的等值零序電抗

I高0′、I中0—折算到中壓側(cè)的變壓器各側(cè)的零序電流X01、

X02、

X03—變壓器高、中、公共及低壓側(cè)零序電抗972、三圈自耦變壓器的故障特征三圈自耦變壓器的繼電保護自耦變壓器高壓側(cè)接地故障變壓器高壓側(cè)接地故障時的零序等值回路變壓器中性點電流：982、三圈自耦變壓器的故障特征三圈自耦變壓器的繼電保護自耦變壓器中壓側(cè)接地故障變壓器中壓側(cè)接地故障時的零序等值網(wǎng)絡(luò)變壓器中性點電流：X0∑高—變壓器高壓側(cè)網(wǎng)絡(luò)

的等值零序電抗

變壓器零序電流：992、三圈自耦變壓器的故障特征三圈自耦變壓器的繼電保護由上式可以看出：當X01+X02+X03+X0∑等于K高中·X03時，變壓器高壓側(cè)接地短路時流經(jīng)變壓器中性點的零序電流等于零；當X01+X02+X03+X0∑大于K高中·X03時，變壓器高壓側(cè)短路時流經(jīng)變壓器中性點的電流方向與高壓側(cè)零序電流方向相同；當X01+X02+X03+X0∑小于K高中·X03時，變壓器高壓側(cè)短路時流經(jīng)變壓器中性點的電流與高壓側(cè)零序電流方向相反；1002、三圈自耦變壓器的故障特征三圈自耦變壓器的繼電保護總之：變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)接地故障時，流經(jīng)變壓器中性點零序電流的大小和方向與故障位置有關(guān)，與系統(tǒng)的運行方式及參數(shù)有關(guān)。在某種工況下變壓器高壓側(cè)接地故障，該電流可能等于零。另外，當變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)的網(wǎng)路中發(fā)生接地故障時，由于兩側(cè)的零序電流不相等，在對零序電流無濾去作用的變壓器縱聯(lián)差動保護中將產(chǎn)生很大的差流，該差流實際上等于流經(jīng)自耦變壓器公共繞組中的零序電流。1013、三圈自耦變壓器的保護配置及整定三圈自耦變壓器的繼電保護保護配置過負荷保護由于變壓器低壓側(cè)的額定容量比其他兩側(cè)要小，故容易過負荷，應(yīng)在該側(cè)設(shè)置過負荷保護。當自耦變壓器的高壓側(cè)或中壓側(cè)接有大電源時，由于運行時可能由大電源側(cè)向其他兩側(cè)供電，該側(cè)容易過負荷，應(yīng)設(shè)置過負荷保護。當變壓器高壓側(cè)及中壓側(cè)均接有大電源時，應(yīng)在三側(cè)均裝設(shè)過負荷保護。1023、三圈自耦變壓器的保護配置及整定三圈自耦變壓器的繼電保護保護配置零序差動保護由于自耦變的高壓側(cè)和中壓側(cè)均為大電流接地系統(tǒng)，且中壓側(cè)與高壓側(cè)之間有電的聯(lián)系及運行時中性點必須接地，因此，裝設(shè)能保護高壓、中壓及公共繞組全部而不受空投變壓器的影響、且變壓器內(nèi)部接地故障時且有很高動作靈敏度的零序差動保護是適宜的。1033、三圈自耦變壓器的保護配置及整定三圈自耦變壓器的繼電保護保護配置零序過電流保護應(yīng)帶方向由于自耦變壓器高壓側(cè)與中壓側(cè)有電的聯(lián)系，又有共同的接地中性點，因此，當高壓側(cè)系統(tǒng)或中壓側(cè)系統(tǒng)發(fā)生接地故障時，零序電流將由一個系統(tǒng)流向另一個系統(tǒng)。因此，為確保零序電流保護的選擇性，該保護應(yīng)設(shè)置有方向。1043、三圈自耦變壓器的保護配置及整定三圈自耦變壓器的繼電保護零序方向保護動作方向的整定變壓器低壓側(cè)接有大電源（通常為發(fā)電機）當自耦變壓器低壓側(cè)接大型發(fā)電機時，其高壓側(cè)及中壓側(cè)零序方向過流保護的動作方向，應(yīng)分別指向母線，而作為母線及出線接地故障的后備保護。這是因為，發(fā)電機的后備保護對變壓器的內(nèi)部故障有足夠的靈敏度。1053、三圈自耦變壓器的保護配置及整定三圈自耦變壓器的繼電保護零序方向保護動作方向的整定低壓無電源而主電源在高壓側(cè)目前，我國的超高壓大型變電站，其主電源大都在高壓側(cè)，低壓側(cè)及中壓側(cè)一般無電源，或接有容量很小的地方電站。此時，當變壓器高壓側(cè)線路上發(fā)生接地故障時，流經(jīng)變壓器的電流為很小的零序電流；而當變壓器內(nèi)部或中壓側(cè)發(fā)生接地故障時，故障電流很大。此時，如不迅速切，將損壞變壓器。為有效保護變壓器，高壓側(cè)零序電流方向保護的動作方向應(yīng)指向變壓器，作為變壓器內(nèi)部接地及中壓側(cè)接地故障的后備保護。1061、超飽和及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題變壓器在首次空沖以帶負荷合閘的時，可能會產(chǎn)生超飽和現(xiàn)象，以感性負載為例：超飽和現(xiàn)象變壓器帶負載合閘變壓器有載合閘電路模型1071、超飽和及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題超飽和現(xiàn)象變壓器帶負載合閘利用拉普拉斯變換和反變換求解微分方程可得：1081、超飽和及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題超飽和現(xiàn)象變壓器帶負載合閘

變壓器帶負載合閘時磁通會產(chǎn)生兩個衰減的直流分量，在某些情況下磁通可能遠遠大于穩(wěn)態(tài)磁通，使變壓器處于超飽和狀態(tài)，產(chǎn)生更大的涌流現(xiàn)象。1091、超飽和及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題超飽和現(xiàn)象直流電阻測試由于特殊的檢修工藝，220kV變壓器在投運前，進行直流電阻測試后，沒有進行正確的消磁，引起變壓器的剩磁較大，也可能使得變壓器在首次空載合閘時進入深度飽和區(qū)域。和應(yīng)涌流變壓器在線路故障切除重合閘的過程中由于下級變壓器剩磁通方向相同，在重合閘的過程中，產(chǎn)生了很大的串聯(lián)型和應(yīng)涌流，引起上級變壓器的磁通可能完全進入深度飽和區(qū)域。1101、超飽和及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題保護誤動分析變壓器進入超飽和時，勵磁涌流波形特征將發(fā)生變化，以剩磁過大引起超飽和為例：變壓器深度飽和示意圖由圖可知：由于剩磁較大，變壓器工作點幾乎逼近飽和點，如果此時發(fā)生0°合閘，變壓器的磁鏈大部分時間工作在飽和點以上，導(dǎo)致涌流的間斷角變小，二次諧波也減小，間斷角和二次諧波制動元件將失效，較大的差流將引起差動保護誤動。1112、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題在電網(wǎng)中鄰近的并聯(lián)或串聯(lián)變壓器之間,已經(jīng)工作的變壓器由于其他變壓器的合閘也可能會產(chǎn)生涌流的現(xiàn)象,該涌流在合閘變壓器涌流持續(xù)一段時間后才產(chǎn)生,偏向時間軸的另一側(cè),然后逐漸增大,達到最大值后又逐漸衰減,這個涌流被稱為和應(yīng)涌流。1122、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題產(chǎn)生機理以并聯(lián)變壓器為例：設(shè)T2空載運行，T1投入后，T2的磁通滿足：一個周期后，磁通變化為：對于T1有：變壓器并聯(lián)電路圖1132、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題產(chǎn)生機理由以上兩式可得：由此可見，T1的涌流在T2中產(chǎn)生了偏磁。

變壓器并聯(lián)電路圖1142、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題和應(yīng)涌流特點和應(yīng)涌流是在空載合閘變壓器產(chǎn)生的初始涌流之后的一段時間才出現(xiàn),并由小到大,再逐漸衰減;和應(yīng)涌流與初始涌流偏向于不同的時間軸側(cè)且交替出現(xiàn);和應(yīng)涌流的出現(xiàn)使得初始涌流衰減變慢,持續(xù)時間加長;和應(yīng)涌流的最大值小于初始涌流的最大。1152、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題保護誤動分析和應(yīng)涌流中二次諧波與基波的比值相對較小，并且不是在和應(yīng)涌流最大時最大，所以采用通常的二次諧波閉鎖條件不能完全閉鎖，會使保護誤動。和應(yīng)涌流本身應(yīng)不是導(dǎo)致差動保護誤動的主要原因，而其中含有的較大的直流衰減分量，可能使變壓器兩側(cè)的電流互感器發(fā)生暫態(tài)飽和，產(chǎn)生差流，導(dǎo)致保護誤動。1162、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題保護誤動分析案例分析：變壓器與多電源相連運行實例變壓器T1正常運行,變壓器T2由110kV系統(tǒng)側(cè)通過102開關(guān)充電,導(dǎo)致運行變壓器差動保護誤動作。1172、和應(yīng)涌流及其引起的誤動分析鐵芯飽和的相關(guān)問題保護誤動分析誤動原因分析：由保護裝置的錄波及諧波分析結(jié)果可以看出：發(fā)電機側(cè)的電流接近于正弦波,而110kV側(cè)的電流含有涌流的特征(尤其是C相電流),因此可判斷此時110kV側(cè)系統(tǒng)向運行變壓器T1提供了和應(yīng)涌流電流(并聯(lián)和應(yīng)涌流占主要)成分。對比各側(cè)電流波形,可看出110kV側(cè)電流互感器飽和相對嚴重。三相差流中的二次諧波比都低于20%,C相差流接近正弦波使其二次諧波比低于15%,二次諧波原理判據(jù)無法閉鎖而使差動保護誤動,此時差流中的三次諧波含量也很低,不到5%,即使保護配置基于三次諧波的電流互感器飽和判據(jù)也起不到閉鎖作用。1183、單極-大地運行方式對變壓器保護的影響鐵芯飽和的相關(guān)問題1194、磁通制動（不適合三相一體的變壓器）鐵芯飽和的相關(guān)問題制動原理變壓器的等值網(wǎng)路L1、L2—變壓器原邊與副邊漏感M—變壓器激磁電感i1、

i2—變壓器兩側(cè)電流u1、

u2—變壓器兩側(cè)電壓iM—變壓器激磁電流由圖可得到變壓器的電勢簡化方程：由于