主變壓器保護功能的介紹和保護裝置的選擇

變壓器是電力系統中非常重要的電氣設備之一。它具有故障小,結構可靠的特點,但是在實際的運行過程中，還是會產生一定的故障和異常情況。因此，為了減少故障對電力系統造成的影響，保護電力系統的安全運行，必須根據電力變電站的容量，電壓的等級情況,安裝可靠性較高的繼電保護裝置。隨著電力電子技術的不斷發展,微機已在電力變壓器的繼電保護中起到至關重要的作用，就此對電力變壓器保護進行簡要的分析。?

電力變壓器保護主要有電量保護和非電量保護，針對電力變壓器的故障和丕正常工作狀態進行處理。電力變壓器的故障和不正常工作狀態主要有:

繞組及其引出線的相間短 路和在中性點直接接地側的單相接地短路;

繞組的匝間短路;

外部相間短路引起的過電流;

中性點直接接地電力網中，外部接地短路引起的過電流及中性點過電壓;

過負荷;

過勵磁;

中性點非直接接地側的單相接地故障

油面降低;

變壓器溫度及油箱壓力升高和冷卻系統故障

主變壓器保護分類?

1、瓦斯保護及其他非電量保護：?

800kVA及以上的油浸式變壓器和400kVA及以上的車間內油浸式變壓器，應裝設瓦斯保護。瓦斯保護是變壓器的主要保護，它可以反映油箱內的一切故障。

瓦斯保護是變壓器的主要保護,能有效地反應變壓器內部故障。輕瓦斯繼電器由開口杯、干簧觸點等組成,作用于信號。重瓦斯繼電器由擋板、彈簧、干簧觸點等組成,作用于跳閘。正常運行時,瓦斯繼電器充滿油,開口杯浸在油內,處于上浮位置,干簧觸點斷開。

當變壓器內部故障時,故障點局部發生過熱,引起附近的變壓器油膨脹,油內溶解的空氣被逐出,形成氣泡上升,同時油和其它材料在電弧和放電等的作用下電離而產生瓦斯。當故障輕微時,排出的瓦斯氣體緩慢地上升而進入瓦斯繼電器,使油面下降,開口杯產生的支點為軸逆時針方向的轉動,使干簧觸點接通,發出信號。?

當變壓器內部故障嚴重時,產生強烈的瓦斯氣體,使變壓器內部壓力突增,產生很大的油流向油枕方向沖擊,因油流沖擊檔板,檔板克服彈簧的阻力,帶動磁鐵向干簧觸點方向移勸,使干簧觸點接通,作用于跳閘。?

瓦斯保護能反應變壓器油箱內的內部故障,包括鐵芯過熱燒傷、油面降低等,但差動保護對此無反應。又如變壓器繞組產生少數線匝的匝間短路,雖然短路匝內短路電流很大會造成局部繞組嚴重過熱產生強烈的油流向油枕方向沖擊,但表現在相電流上卻并不大,因此差動保護沒有反應,但瓦斯保護對此卻能靈敏地加以反應,這就是差動保護不能代替瓦斯保護的原因。

由我公司自主研發生產的DPT-35B變壓器非電量保護裝置適用于35kV以下各種電壓等級的配電站中，裝置完全按照間隔單元實現測量、記錄、監視、控制等功能，能夠滿足配電自動化系統的要求。所有非電量保護為純硬件設計，非電量保護出廠默認設有:重瓦斯跳閘、輕瓦斯告警、調壓重瓦斯跳閘、調壓輕瓦斯告警、超高溫跳閘、超溫告警、油位高告警、油位低告警、壓力異常告警、風冷消失告警:生產訂貨非電量保護動作方式可選擇“跳閘”或者“告警”。

2、縱差保護：?

6300kVA及以上并列運行的變壓器，10000kVA及以上單獨運行的變壓器，發電廠用工作變壓器和工業企業中6300kVA及以上重要的變壓器，應裝設縱差保護。對于2000kVA以上的變壓器，當電流速斷保護靈敏度不能滿足要求的，也應裝設縱差保護。縱差保護或電流速斷保護用于反映電力變壓器繞阻，套管及出線發生的短路故障，其保護動作于跳開各電源側斷路器。

變壓器差動保護是變壓器的主保護之一。通常其保護范圍包括了各側電流互感器以內區域，可以保護變壓器繞組的相間短路、匝間短路、各側引出線短路和中性點接地側變壓器繞組和引出線上的單相接地短路。然而與線路、發電機差動保護不同，變壓器一般具有兩個或更多個電壓等級，變壓器原副邊電氣量反映的是變壓器各側磁耦合關系，因此變壓器差動保護不平衡電流產生的因素更多，特別是變壓器勵磁涌流、過勵磁均對保護有影響，需要采取相應措施防止保護誤動。?

選用我公司自主生產研發的DPT-34A變壓器差動保護裝置，包括差動速斷，比例差動保護采用二次諧波制動。差動速斷保護用以保證在變壓器內部發生嚴重故障時快速動作跳閘，動作時間小于30ms。比例差動保護能躲過外部短路時的不平衡電流。采用二次諧波制動可以避免空送變壓器產生的勵磁涌流使差動保護誤動。DPT-34A滿足兩圈變壓器差動保護要求，同時可滿足后備保護要求。具備復合電壓（TV斷線閉鎖）、五段高壓側過流（復壓開放、方向）、過流反時限保護、過負荷保護、負序電流保護、過電壓、低電壓、閉鎖調壓、啟動通風、差動速斷保護、比率差動保護（二次諧波涌流識別,TA斷線閉鎖）TA斷線判別及閉鎖、差流越限告警、TA斷線檢測、三段低壓側過流（復壓開放）、低壓側過流反時限（三種標準反時限曲線）、低壓側過負荷保護、低壓側兩段式負序電流保護。

3、變壓器后備保護:

當變壓器主保護設備或斷路器拒動時，用于切除故障或結束異常情況的保護。當回路發生故障時，回路上的保護將在瞬間發出信號斷開回路的開斷元件(如斷路器），這個立即動作的保護就是主保護。當主保護因為各種原因沒有動作，在延時很短時間后（延時時間根據各回路的要求），另一個保護將啟動并動作，將故障回路跳開。這個保護就是后備保護。主保護反應變壓器內部故障，后備保護反應變壓器外部故障。保護范圍主要是變壓器外部線路。

后備保護的分類.

遠后備保護:當主保護或斷路器拒動時，由相鄰電力設備或線路的保護來實現的后備保護。

近后備保護:當主保護拒動時，由本設備或線路的另一套保護來實現后備的保護;當斷路器拒動時，由斷路器失靈保護來實現近后備保護。

高后備保護和低后備保護是相對變壓器而言的，變壓器高壓側的后備保護稱為高后備，變壓器低壓側的后備保護稱為低后備。

后備保護用于在主保護故障拒動情況下，保護變壓器。一般包含:

(1)高壓側復合電壓啟動的過電流保護;

(2)低壓側復合電壓啟動的過電流保護;

(3)防御外部接地短路的零序電流、零序電壓保護;

(4)防止對稱過負荷的過負荷保護;

(5)和高壓側母線相聯的保護:高壓側母線差動保護、斷路器失靈保護;

(6)和低壓側母線相聯的相關保護:低壓側母線差動保護等。

由我公司自主研發生產的DPT-33A變壓器智能監控裝置適用于66kV、110kV及以下電壓等級變壓器的保護與測控。DPT-33A滿足變壓器后備保護要求。具備復合電壓（TV斷線閉鎖）、五段高壓側過流（復壓開放、方向）、過流反時限保護、過負荷保護、負序電流保護、過電壓、低電壓、二段零序電流保護、零序過流反時限（三種標準反時限曲線）、間隙零序電流保護、零序電壓保護、閉鎖調壓、啟動通風、非電量等保護功能。

綜合上述介紹可知一般的主變壓器的保護配置包含差動保護+后備保護（高后備和低后備）+非電量保護（重瓦斯，輕瓦斯，高溫，油位等）

以我公司上述產品為例，應用到工程中時常見的

配置方案：

方案一：2臺DPT-33A（高低壓側后備保護一體）+ 1臺DPT-34A （差動保護）+1臺DPT-35B（非電量保護）

DPT-33A裝置：高壓側后備 

       完成變壓器的高壓側后備保護及高壓側測控功能。

       引入高壓側電壓、高壓側保護電流和高壓側測量電流。

DPT-33A裝置： 低壓側后備 

       完成變壓器的低壓側后備保護、非電量及低壓側測控功能。

       引入低壓側電壓、低壓側保護電流和低壓側測量電流。

DPT-34A裝置： 差動保護

       完成變壓器的主保護功能。

       引入高/低壓側保護電流。

DPT-35B裝置：非電量保護

方案二：1臺DPT-33A（高壓側后備保護一體）+ 1臺DPT-34A （差動保護+低壓側后備保護）+1臺DPT-35B（非電量保護）

DPT-33A裝置：

       完成變壓器的高壓側后備保護、高壓側測控功能。

       引入高壓側電壓、高壓側保護電流和測量電流。高壓側零序電流、高壓側間隙零序電流、高壓側零序電壓。

DPT-34A裝置：（DPT-34A除了可以滿足變壓器差動保護亦可同時作為變壓器的后備保護）

       完成變壓器的主保護、低壓側后備保護及低壓側測控功能。

       引入低壓側電壓、高/低壓側保護電流和低壓側測量電流。

DPT-35B裝置：非電量保護