电力系统中变压器后备保护知识浅谈

电力系统中变压器后备保护知识浅谈

徐德荣

辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司  辽宁省阜新市  123000

摘要：随着科学技术的不断发展，电力系统中的各项保护装置设施日趋完善，变压器作为电力系统中的重要设备，对变压器后备保护知识的研究尤为关键。

关键词：后备保护

在电力系统的每一个回路和元件上，都设有各种必需的保护，一旦回路或者元件发生故障，保护将动作并切断电源，从而保证设备及人身安全。为了确保安全可靠，一旦这些保护故障拒绝动作时，还有其他保护手段，所以还设置了后备保护，如果主保护不动作，一段时间后后备保护将动作切断电源，保护设备和人身的安全。因此后备保护在电力系统中尤为重要。

一、变压器的后备保护

当回路发生故障时,回路上的保护将在瞬间发出信号断开回路的开断元件(如断路器），这个立即动作的保护就是主保护。当主保护因为各种原因没有动作，在延时很短时间后(延时时间根据各回路的要求)，另一个保护将启动并动作，将故障回路跳开。这个保护就是后备保护。主保护反应变压器内部故障，后备保护反应变压器外部故障。保护范围主要是变压器外部线路。

二、变压器后备保护概述:

作用:电力变压器应装设外部接地、相间短路引起的过电流保护及中性点过电压保护装置，以作为相邻元件及变压器内部故障的后备保护。变压器的后备保护是其主保护的备用保护,当主保护失灵时,后备保护动作,以保证设备和人身安全。其保护范围为变压器和供电回路及回路上的负荷设备。

后备保护是指阻抗保护、低电压过流保护、复合电压过流保护、过流保护，它们都能反应变压器的过流状态，但它们的灵敏度不一样，阻抗保护的灵敏度高，过流保护的灵敏度低。

三、后备保护的分类

远后备保护:当主保护或断路器拒动时,由相邻电力设备或线路的保护来实现的后备保护。

近后备保护:当主保护拒动时,由本设备或线路的另一套保护来实现后备的保护;当断路器拒动时，由断路器失灵保护来实现近后备保护。

高后备保护和低后备保护是相对变压器而言的,变压器高压侧的后备保护称为高后备，变压器低压侧的后备保护称为低后备。

变压器保护装置在保护测量变压器的各参量未超过定值时，保护处于正常状态。当发生故障时,装置中各保护根据测量判定故障是否发生在各自的保护范围内。当变压器内部故障时,纵差保护动作跳闸;若故障点在油箱内，气体保护能以较高的灵敏度动作于跳闸。无论是内部故障还是外部故障,变压器相间后备保护均应启动。若为接地故障,零序保护作为接地故障的后备保护也同时启动。在后备保护动作延时内,故障若消失,后备保护返回到正常工作状态;若故障仍存在，则动作于跳闸,将变压器从电网中切除。此外,当变压器出现过负荷等异常工作状态时,相应的保护动作发出信号。

四、相间短路的后备保护

变压器的主保护通常采用差动保护和瓦斯保护。除了主保护外，变压器还应装设相间短路和接地短路的后备保护。后备保护的作用是为了防止由外部故障引起的变压器绕组过电流,并作为相邻元件（母线或线路）保护的后备以及在可能的条件下作为变压器内部故障时主保护的后备。变压器的相间短路后备保护通常采用过电流保护、低电压起动的过电流保护、复合电压起动的过电流保护以负序过电流保护等,也有采用阻抗保护作为后备保护的情况。

1、过电流保护

过电流保护装置的工作原理与线路定时限过电流保护相同。保护动作后,跳开变压器两侧的断路器,保护的起动电流按照过变压器可能出现的最大负荷电流来整定。

2、低电压起动时的过电流保护

过电流保护按躲过可能出现的最大负荷电流整定，起动电流比较大，对于升压变压器或容量较大的降压变，灵敏度往往不能满足要求。为此可以采用低电压起动的过电流保护。只有在电流元件和电压元件同时动作后，才能起动时间继电器,经过预定的延时后动作于跳闸。由于电压互感器回路发生断线时，低电压继电器将误动作，因此在实际装置中还需配置电压回路断线闭锁功能。

3、复合电压起动的过电流保护

这种保护是低电压起动过电流保护的一个发展。它将原来的三个低电压继电器改由一个负序过电压继电器（电压继电器接于负序电压滤过器上）和一个接于线电压上的低电压继电器组成。由于发生各种不对称故障时，都能出现负序电压，故负序过电压继电器作为不对称故障的电压保护，而低电压继电器则作为三相短路故障时的电压保护。过电流继电器和低电压继电器的整定原则与低电压起动过电流保护相同。负序过电压继电器的动作电压按躲过正常动行时的负序滤过器出现的最大不平衡电压来整定，由此可见，复合电压起动过电流保护在不对称故障时电压继电器的灵敏度高，并且接线比较简单，因此应用比较广泛。

五、变压器的过负荷保护

过负荷保护反应变压器对称过负荷引起的过电流。保护用一个电流继电器接于一相电流,经延时动作于信号。

过负荷保护的安装侧，应根据保护能反应变压器各侧绕组可能过负荷情况来选择:

1、对双绕组升压变压器,装于发电机电压侧。

2、对一侧无电源的三绕组升压变压器，装于发电机电压侧和无电源侧。

3、对三侧有电源的三绕组升压变压器,三侧均应装设。

4、对于双绕组降压变压器,装于高压侧。

5、仅一侧电源的三绕组降压变压器，若三侧的容量相等,只装于电源侧;若三侧的容量不等，则装于电源侧及容量较小侧。

6、对两侧有电源的三绕组降压变压器，三侧均应装设。

7、三侧有电源的三绕组升压变压器，相间故障后备保护为了满足选择性要求，在高压侧或中压侧要加功率方向元件，其方向可指向该侧母线。方向元件的设置，有利于加速跳开小电源侧的断路器，避免小系统影响大系统。

8、高压及中压侧有电源或三侧均有电源的三绕组降压变压器和联络变压器,相间故障后备保护为了满足选择性要求，在高压或中压侧要加功率方向元件，其方向宜指向变压器。

9、反应相间故障的功率方向继电器，通常由两只功率方向继电器构成，接入功率方向继电器的电流和电压应按90接线的要求。为了消除三相短路时功率方向继电器的死区,功率方向继电器的电压回路可由另一侧电压互感器供电。

六、后备保护的保护范围:

1、220kV复压方向过流保护:方向指向变压器，做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保护。（中低压侧无电源，可不用方向)

2、110kV复压方向过流保护:一般方向指向变压器，在110kV有电源时，做为变压器的后备葆护。（我们现在往往110kV是并环送行的，一般不存在电源，有些地芳将方向元件退出和“110kV复压过流保护”相向应用，多一套葆护而矣。5作为110KV母线及各110kV出线的相间故障的后备保护。

3、35kV复压过流|段保护:作为35KV母线及各35kV出线的相间故障的后备保护。(定值较高，时间和线路速断配合，一般只考虑保证35KV母线故障有灵敏度）

4、220kV复压过流保护:做为变压器、各中低压母线及出线的相间故障的后备保拼

5、110kV复压过流保护:作为110KV母线及各110kV出线的相间故障的后备保护。

6、35kV复压过流I段保护:作为35KV母线及各35kV出线的相间故障的后备保护。(定值低，要保证出线全线有灵敏度,时间写出线过流配合）

7、220kV零序方向过流保护:(一般方向多指向变压器)，当方向指向220kV母线时，作为220KV每线及各220kV出线的接地故障的后备保护。当方向指向变压器时:作为变压器、110KV母线及客110kV出线的接地故障的后备保护，与中压L零序方向一段或二段保护配合。与中压侧一段配合时一般不做110kV线路的接地后备。且一般T1时间跳母联以缩小故障范围，T2时间跳主变开关。

8、110kV零序方向l段过流保护:方向一般指向110KV母线，作为110KV母线及各110kV出线的接地故障的后备保护。与出线一段配合。

9、220kV零序过流保护:作为各类接地故障的总后备，一般定值低，时间长。

10、110kV零序方向l段过流保护:方向一般指向110KV母线，作为各110kV出线的接地故障的后备保护。与出线二段配合。

作者简介：徐德荣，男，现工作于辽宁排山楼黄金矿业有限责任公司设备物资部，主任工程师。研究方向：电气工程、设备能源管理等。