變壓器后備保護
關注創建者：匿名 創建時間：2021-10-19
變壓器后備保護的實例教程
摘要：通過介紹變壓器后備保護的配置原則，引出常規復合電壓閉鎖過流保護配置在實際工作當中出現的問題，并結合實際提出在主變壓器中后備增設一段純過流保護的方案。
關鍵詞：變壓器后備保護；保護配置；繼電保護
變壓器后備保護包括相間短路的后備保護和接地短路的后備保護，后備保護可作為變壓器本體差動保護的后備。也可對變壓器外部故障引起的過電流起到保護作用，作為變壓器各側母線以及部分出線的遠后備保護[1]。
對外部接地短路故障，采用零序過電流保護或零序電壓保護，根據保護選擇性要求，確定是否采用零序功率方向元件。對外部相間短路故障，可采用過電流保護，但純過電流保護僅僅適用于容量較小的單側電源變壓器。對于大容量變壓器，過電流保護往往靈敏度不足，這時可裝設帶復合電壓閉鎖的過電流保護，以提高保護動作的靈敏性[2-3]。
復合電壓閉鎖的過流保護雖然提高了保護動作的靈敏性，但犧牲了變壓器后備保護的部分可靠性。
展開 變壓器后備保護動作跳閘而主保護未動作（瓦斯、差動等），一般視為外部(差動保護范圍以外 )故障，即母線故障或線路故障到越級跳閘，變壓器本體并未發生故障。由于主變后備保護動作跳閘發生概率較小，這就需要大家提前做好故障處理的知識儲備，以便在主變后備保護跳閘等突發情況下從容不迫的進行故障處理工作（建議大家收藏本文，以備不時之需）。
不同類型變壓器后備保護動作原理
1 單側電源的降壓變壓器：
該類型變壓器一般配備三側（雙圈變壓器為兩側）后備保護，即中低壓側后備保護及高壓側后備保護
1.1 中低壓側的后備保護，分別作相應的中低壓側母線和線路的后備保護。其第一時限跳本側母線分段(或母聯)開關，第二時限跳變壓器本側(有故障的一側 )開關，第三時限僅部分裝設于三側均有斷路器的變壓器，作為一、二時限的后備保護，對于內橋接線形式并不適用。
1.2 高壓側的后備保護，作為中低壓側的總后備，又是變壓器本體的后備保護，動作時跳變壓器三側開關，其動作時限大于中低壓側后備保護的動作時限。有的三圈變壓器在中壓或低壓側不裝過流等后備保護，由高壓側后備保護的第一 、二時限代替 ，動作時第一、 二時限分別跳開中壓或低壓側母線分段(或母聯)開關及中壓(或低壓)側開關，第三時限跳變壓器三側開關。
2 多側電源的降壓變壓器 ：
該類型變壓器一般配備帶有方向的后備保護(如方向零序過流保護，復壓閉鎖方向過流保護等 )：其動作方向是指向本側母線，作為本側母線及線路的后備保護。
展開 關于變壓器的主保護簡單介紹這些，繼續介紹一下變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置種類很多，這里主要簡單介紹一下變壓器的復壓閉鎖過流保護和接地保護兩類后備保護。
1、復壓閉鎖過流保護
復壓閉鎖過流保護是大、中型變壓器相間短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器及過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。利用負序電壓和低電壓構成的復合電壓能夠反映保護范圍內的各種故障，降低了過電流保護的整定值，提高了靈敏度。
復合電壓過流保護，由復合電壓元件、過流元件、時間元件構成。保護的接入電流為變壓器本側CT二次三相電流，接入電壓為變壓器本側或其他側PT二次三相電壓。對于微機保護，可以通過軟件將本側電壓提供給其他側使用，這樣就保證了任意某側PT檢修時，仍能使用復壓過流保護。動作邏輯如下圖所示。
2、變壓器的接地保護
大中型變壓器的接地短路故障的后備保護通常有：零序過流保護、零序過電壓保護、間隙保護等等，下面根據中性點三種不同的接地方式進行簡單介紹。
（1）中性點直接接地
電壓為110kV及以上中性點直接接地的變壓器，在大電流接地系統側應設置反應接地故障的零序電流保護。在高、中兩側均直接接地的變壓器，其零序電流保護應帶方向，方向宜指向各側母線。
零序電流保護的原理與線路的零序保護類似，可參考第30期。零序電流可取自中性點CT二次電流，也可由本側CT二次三相電流自產。方向元件接入的零序電壓可取自本側PT開口三角電壓，也可由本側二次三相電壓自產。在微機保護裝置中，主要采取自產方式。
對于大型三繞組變壓器，零序電流保護可采用三段式。其中I段II段帶方向，III段不帶方向。每段一般有兩級延時，以較短延時縮小故障范圍（跳母聯或條本側開關），以較長延時切除變壓器（跳三側開關）。
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1、復壓閉鎖過流保護
復壓閉鎖過流保護是大、中型變壓器相間短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器及過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。利用負序電壓和低電壓構成的復合電壓能夠反映保護范圍內的各種故障，降低了過電流保護的整定值，提高了靈敏度。
復合電壓過流保護，由復合電壓元件、過流元件、時間元件構成。保護的接入電流為變壓器本側CT二次三相電流，接入電壓為變壓器本側或其他側PT二次三相電壓。對于微機保護，可以通過軟件將本側電壓提供給其他側使用，這樣就保證了任意某側PT檢修時，仍能使用復壓過流保護。動作邏輯如下圖所示。
2、變壓器的接地保護
大中型變壓器的接地短路故障的后備保護通常有：零序過流保護、零序過電壓保護、間隙保護等等，下面根據中性點三種不同的接地方式進行簡單介紹。
（1）中性點直接接地
電壓為110kV及以上中性點直接接地的變壓器，在大電流接地系統側應設置反應接地故障的零序電流保護。在高、中兩側均直接接地的變壓器，其零序電流保護應帶方向，方向宜指向各側母線。
零序電流保護的原理與線路的零序保護類似，可參考第30期。零序電流可取自中性點CT二次電流，也可由本側CT二次三相電流自產。方向元件接入的零序電壓可取自本側PT開口三角電壓，也可由本側二次三相電壓自產。在微機保護裝置中，主要采取自產方式。
對于大型三繞組變壓器，零序電流保護可采用三段式。其中I段II段帶方向，III段不帶方向。每段一般有兩級延時，以較短延時縮小故障范圍（跳母聯或條本側開關），以較長延時切除變壓器（跳三側開關）。
展開 根據勵磁涌流的以上特點，為防止勵磁涌流造成變壓器差動保護誤動，工程中利用：二次諧波含量高、波形不對稱、波形間斷角大這三種原理來實現差動保護的閉鎖。
（2）二次諧波制動原理
二次諧波制動的實質是：利用差流中的二次諧波分量，來判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一數值（通常為20%）時，判斷差流是由于勵磁涌流引起的，閉鎖差動保護。
因此二次諧波制動比越大，允許基波中包含的二次諧波電流越多，制動效果也就越差。
（3）差動速斷保護
當變壓器內部出現嚴重故障，故障電流較大導致CT飽和時，CT二次電流中也含有大量的諧波分量，根據上面的敘述，這就很可能會由于二次諧波制動導致差動保護閉鎖或延緩動作。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個問題，通常會設置差動速斷保護。
差動速斷元件，實際上是縱差保護的高定值差動元件。與一般差動元件不同的是，它反映的是差流的有效值。不管差流的波形如何、含有諧波分量的大小如何，只要差流有效值超過了差動速斷的整定值（通常比差動保護整定值要高），它將立即動作切除變壓器，不經過勵磁涌流等判據的閉鎖。
關于變壓器的主保護簡單介紹這些，繼續介紹一下變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置種類很多，這里主要簡單介紹一下變壓器的復壓閉鎖過流保護和接地保護兩類后備保護。
■ 復壓閉鎖過流保護
復壓閉鎖過流保護是大、中型變壓器相間短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器及過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。
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來源：網絡
對大電流接地系統中的變壓器裝設的接地零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護及相鄰元件接地短路的后備保護
瓦斯保護 是變壓器內部故障的主保護，對變壓器匝間和層間短路、鐵芯故障、套管內部故障、繞組內部斷線及絕緣劣化和油面下降等故障均能靈敏動作。當油浸式變壓器的內部發生故障時，由于電弧將使絕緣材料分解并產生大量的氣體，從油箱向油枕流動，其強烈程度隨故障的嚴重程度不同而不同，反應這種氣流與油流而動作的保護稱為瓦斯保護，也叫氣體保護。變壓器在運行中，由于內部故障，有時候我們無法及時辨別和采取措施，容易引起一些事故
對大電流接地系統中的變壓器裝設的接地零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護及相鄰元件接地短路的后備保護。如圖所示
正常情況下，零序電流保護不動作，發生接地短路時出現零序電流，當它大于保護的動作電流時，電流繼電器ka動作，經kt延時后，跳開變壓器兩側斷路器。零序電流保護的動作電流，應大于該側出線零序電流保護后備段的動作電流。
來源：國家電網
往屆會議
關于變壓器的主保護簡單介紹這些，繼續介紹一下變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置種類很多，這里主要簡單介紹一下變壓器的復壓閉鎖過流保護和接地保護兩類后備保護。
■ 復壓閉鎖過流保護
復壓閉鎖過流保護是大、中型變壓器相間短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器及過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。
不同類型變壓器后備保護動作原理
1 單側電源的降壓變壓器：
該類型變壓器一般配備三側（雙圈變壓器為兩側）后備保護，即中低壓側后備保護及高壓側后備保護
1.1 中低壓側的后備保護，分別作相應的中低壓側母線和線路的后備保護。
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■ 復壓閉鎖過流保護
復壓閉鎖過流保護是大、中型變壓器相間短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器、系統聯絡變壓器及過流保護不能滿足靈敏度要求的降壓變壓器。
變壓器縱差保護及其他差動保護
Part 1：變壓器的故障及保護配置
變壓器故障可分為內部故障與外部故障
對大電流接地系統中的變壓器裝設的接地零序電流保護，作為變壓器主保護的后備保護及相鄰元件接地短路的后備保護。如圖所示
正常情況下，3io = 0，ta中沒有電流通過，零序電流保護不動作發生接地短路時出現零序電流，當它大于保護的動作電流時，電流繼電器ka動作，經kt延時后，跳開變壓器兩側斷路器。
變壓器縱差保護及其他差動保護
