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1、主变压器微机型保护的双重化摘 要：对双主保护与双后备保护的主变压器保护双重化配置的方式进行了分析，在一套保护的机柜中实现主保护与后备保护合一，使得内部连线和外围接线均简洁。提出了双主保护与双后备保护的主变压器保护的电流回路接入方式及相应的二次回路接线，并提出主变压器保护双重化的运行方式及操作要求，以增加保护装置运行的灵活性和可靠性，减少了现场操作程序，特别是减少因切换电流回路造成的保护不正确动作。 关键词：变压器；保护；微机；双重化 中图分类号：TM41 TM772 文献标识码：B 文章编号：1009-0665(2003)03-0013-03 The Duplication of Main T
2、ransformer Micro-computer-based Protection Abstract：The form of main transformer duplicate protection disposition including the double main protection and the back-up protection,which are combined in one in a cabinet for simplifying the inner and the outer connections is analysed.The current circuit
3、 connection scheme and the secondary circuit connection,as well as the operation mode of which are suggested to increase the flexibility and reliability of operation and to simplifying the operation program,especially to decreased the male-operation possibility during current circuit switching. Key
4、words：transformer;protection;micro-computer;duplication 由于变压器是个电元件，也是个磁元件，具有非线性特点和复杂的暂态。因此，其动作正确率还很低。随着计算机技术的发展，变压器微机型保护越来越多，性能越来越好，使提高变压器保护的运行水平成为可能。对主变压器保护的双重化是其中的一个方面，现就在主变压器保护双重化实践中遇到的一些问题谈谈体会。 1 主变压器保护双重化的意义 根据继电保护和安全自动装置技术规程要求，不同容量及不同电压等级的电力变压器配置不同的保护。大型变压器将瓦斯保护及纵联差动保护作为主保护，各侧安装不同的复压过流、方向零序或阻抗
5、保护作为后备保护。规程中除对330 kV及以上变压器可装设双重差动保护外，一般均按单主(一套主保护)单后(一套后备保护)配置。防止电力生产重大事故的二十五项重点要求中提出，220 kV主变压器的微机保护必须双重化。主变压器保护微机化以前，使用分立电磁型元件组成主保护及后备保护时，一套220 kV主变压器保护需3或4面屏，实现双重化将使屏位达67面。采用晶体管及集成电路型的主变压器保护，继电器的性能提高，但回路组成及接线仍是脱胎于电磁型保护，一主(一套主保护)一后(一套后备保护)最少要2面屏，双重化后回路也很复杂。早期的主变压器微机型保护，由于采用的还是主保护与后备保护分开的设计方案，一套主保护
6、加各侧后备保护、操作箱、失灵及非电量保护等，需7或8层机箱。由于高性能的计算机芯片出现，在一套装置中包含主保护、各侧全部后备保护的新一代主变压器微机型保护已开发，并得到广泛应用。该保护装置除非电量保护及开关操作箱外，全套主保护与后备保护只需1层机箱，实现双重化后，一般4或5层机箱，2面屏。由于一套保护的功能集中在一个机箱内，双套保护采用相同的输入输出设计，所以外围接线简洁，其外围回路比主保护与后备保护分开的单套配置还简单。主变压器保护的双重化理由： 计算机技术的发展，高性能计算机芯片的出现，主保护与后备保护合一的设计，在技术上使保护配置双重化成为可能；有多年来线路保护双重化的成功运行经验；对供
7、电可靠性要求提高；双重化的保护可采用不同厂家的产品、不同原理设计，对变压器发生各类复杂故障时可靠地切除故障更有利。 2 双主双后主变压器保护电流回路接入方式 采用双主保护与双后备保护的主变压器保护后，如何接入电流互感器的二次回路，这将是需要考虑的问题。对于主保护与后备保护分开的保护，常常主保护与后备保护分别接一组电流互感器的次级，差动保护接独立电流互感器，后备保护接主变压器套管电流互感器的次级，如图1所示。在双母带旁路主接线方式下，旁路开关代主变压器开关时，差动保护的电流回路进行相应切换，后备保护的电流回路不用切换。 图1 单套主变压器保护电流互感器次级配置图图1中看出，差动保护的保护范围包括
8、主变压器的独立电流互感器至套管的引线，当旁代时则包括旁路母线。采用双主保护与双后备保护的主变压器保护一般将第一套保护接原差动保护电流互感器次级，即接独立电流互感器，旁代时需切换；第二套保护接原后备保护电流互感器次级，即接套管电流互感器，旁代时不需切换，但对降压变压器的高压侧来说，无论是差动保护还是该侧的后备保护，其保护范围不包括开关电流互感器到变压器套管的引线；对低压侧来说，其后备保护的保护范围指向非电源侧，所以引线故障将由后备保护切除。电流具体接入见图2。 在独立电流互感器次级足够时，可将第二套保护也接入独立电流互感器，旁代时切套管电流互感器，这可确保正常运行时两套保护均有足够的保护范围，当
9、第一套保护因故退出时，不至于因第二套保护存在死区而影响主变压器的正常运行。但电流二次回路的切换较麻烦，因操作不当会引起差动保护误动的情况时有发生，故保护方式满足要求时，不建议过多进行电流回路的切换。因此，该回路在设计及施工时可接好，运行时旁代只切第一套，当第一套保护因故退出时，将第二套保护的电流回路切至独立电流互感器。为避免电流回路的切换，可两套保护均使用套管电流互感器，在降压变压器的高压侧增设简单电流保护，接独立电流互感器作引线的保护，当旁代时停用该保护，启用旁路保护作引线及旁路母线的保护，这样保护配置较复杂，该电流保护或旁路保护整定时要考虑励磁涌流的影响。如何取舍取决于各地的运行习惯。图2
10、 双重化主变压器保护电流互感器次级配置图3 双主双后主变压器保护的二次回路接线 双主保护与双后备保护的主变压器保护一般按2面屏配置，两套保护装置分别装在2面屏上，三侧的开关操作箱及非电量保护、失灵保护、220 kV侧的三相不一致保护等分散安装于2面屏。 根据反事故措施的要求，每套主变压器保护应分别使用一组电源开关或熔断器，并分别接在变电所中不同的直流母线，这样在一组母线失电时不至于失去全部保护。 非电量保护只有一套，应使用独立的电源开关或熔断器，具有电源消失监视，对重瓦斯等用于跳闸的保护，应通过接于控制电源的重动继电器直接跳闸，不应接入逆变电源，但其动作信号应作为开关量接入微机保护，以便保护动
11、作后的分析及信息储存。 对220 kV侧的失灵保护和三相不一致保护，可合用一套装置，使用单独的电源开关或熔断器。 三侧开关的操作电源应独立，220 kV侧一般使用双跳圈的开关，每一跳圈使用一组电源开关或熔断器，接于变电所中不同的直流母线。 每套保护使用不同的电流互感器次级，但一般的变电所不具备每套保护使用不同电压次级的条件。电压在经切换继电器切换后，因分别经一只空气小开关接入保护装置，小开关的输出必须经端子排过渡，这样才能分别对每套保护装置进行通电检查或校验。 两套保护装置的出口回路在端子排上并接后接入开关操作箱。对220 kV侧出口，因是双跳圈开关，每套装置跳一组跳圈，也可每套装置分别跳两组
12、跳圈，跳两组跳圈的可靠性显然要比跳一组的高，但回路显得复杂，在停启用保护时操作多。 4 主变压器保护双重化后的运行方式及操作要求 采用双主保护与双后备保护的主变压器保护后，保护的运行方式变得灵活，但由于各类压板较多，操作变得复杂，与传统的主变压器保护有许多不同之处。 (1) 保护装置的投退待添加的隐藏文字内容2 单独投退某一保护功能时，如停用差动保护，可投退某一保护的开入量压板，但某套保护整个投退时，可直接操作该套保护装置的出口压板，这可简化操作。 (2) 保护装置的旁代操作 在主变压器开关因故停用需用旁路开关代时，接主变压器套管电流互感器的一套保护电流回路无需切换，保护压板也不用操作，只要将
13、电压切换开关切至旁路或固定于相应的运行母线即可。在切换电压时，可能会出现电压回路异常的报警，这时相当于复压闭锁开放，由于这个过程时间非常短，不会对保护的运行带来不良后果。 对使用独立电流互感器的一套保护，电压回路的切换同上，但由于电流回路需要切换，首先要考虑停用该套差动保护，同时还要停用零序保护，否则在负荷电流较大或切换过程中发生区外故障时保护将误动。对相电流过流保护等，因切换过程中只会引起拒动，所以不必停用。 当然，由于电流回路切换的时间较短，可不考虑第二套保护对引线部分有死区的影响，为了简化操作，也可在电流切换过程中将第一套保护全部停用，即停用它的出口压板。 (3) 几种运行方式的讨论 目
14、前，在常州供电公司运行的双主保护与双后备保护的主变压器保护中，沿用了单套保护的运行习惯，即第一套保护接独立电流互感器，旁代时进行电流回路切换，第二套保护接套管电流互感器，旁代时不切换，在旁路开关代主变压器开关时，旁路开关的保护停用。但在某些运行方式下保护的使用方法值得讨论(因为瓦斯保护与运行方式无关，可按规程投入运行)： 在旁代时停用第一套全部保护，不进行电流回路的切换，启用旁路开关的保护作引线与主变压器的后备。这样对降压变压器的220 kV侧来说，形成了一套差动保护加两套后备保护的方式，对110 kV侧，由于旁路保护的方向问题，该保护无法正常使用。 如图3所示，220 kV旁路保护范围的指向
15、为旁路母线与引线，能满足要求。110 kV侧旁路保护范围虽然也指向旁路母线及引线，但因降压变压器电源在220 kV侧，其主变压器后备保护的范围应指向母线，与旁路保护范围的指向相反。 图3 旁路保护的保护范围 在第二套保护因故退出运行时，因第一套保护无死区，无需操作变压器可继续运行。但第一套保护因故退出运行时，因第二套保护存在死区，需要一定的补救措施。其措施之一是用220 kV旁路开关代主变压器开关，启用旁路开关的保护，这一方案较完善，也可将套管电流互感器的回路切到独立电流互感器，但正如前所述，在切换过程中差动保护及零序保护要停用，这时变压器将只有瓦斯保护与部分后备保护，这将是十分危险的。还有一种方法是两套保护均接独立电流互感器，旁代时，第一套保护切至旁路电流互感器，第二套保护切至套管电流互感器，但将给正常旁代增加操作难度。总而言之，采用双主保护与双后备保护的主变压器保护后，增加了保护装置运行的灵活性与可靠性，同时也给设计、运行等方面带来了一些新问题，如果处理得当，将会有益于安全运行，否则将会造成隐患。双主保护与双后备保护的主变压器保护的出现是一种进步，但一些操作过于复杂，按目前的电流回路接入方式还不够完善，有待于像微机母线保护的方式自适应主变压器保护的出现，在减少现场操作的同时，减少因切换电流回路造成的保护不正确动作。