县公司继电保护专业培训课件(保护原理).doc

一、 继电保护工作原理1、 典型变电站保护配置1.1、主接线（内桥,扩大内桥接线、单母分段）； 110kV变电站的主接线的接线方式主要有: 单母线接线、单母线分段接线、内桥接线及扩大内桥接线。 单母线接线单母线是母线制中最原始、最简单的主接线方式，其特点是整个配电装置只有一组母线，所有进出线都接在同一母线上。其优点是接线简单、清晰，采用设备少，操作方便，便于扩建。其缺点是运行不够灵活、可靠，任一元件故障、检修都要使整个配电装置停电。单母线分段接线具有接线简单、操作方便、运行经济等优点，在一定程度上克服了单母线的缺点，提高了系统供电可靠性。是目前中间变电所最常用的主接线方式。（如图1）扩大内桥接线方式相当于在两个变压器-线路组接线之间装设一台断路器而构成。在此接线方式中，3台主变只用4个断路器，是非常节省断路器投资的一种接线方式。扩大内桥接线方式，其优点是线路的投入和切除操作方便，在线路故障时仅需跳线路侧断路器，其余不受影响；变压器故障时需跳进线和桥断路器，使进线侧线路不能供电。在扩大内桥接线方式中，为防止合闸于故障，当主变保护动作时，应该闭锁进线重合闸和内桥备自投。（如图2）1.2、保护配置；110kV主变保护配置有主保护、后备保护和异常运行保护。1短路故障的主保护变压器本体故障的主保护，主要有纵差保护（差动电流速断保护、二次谐波制动、比率差动）以及重瓦斯保护、压力释放等非电量保护。2短路故障的后备保护目前，电力变压器上采用较多的短路故障后备保护种类主要有：复压（方向）过流、零序（方向）过流，间隙保护等。3异常运行方式变压器异常运行保护主要有：过负荷保护，轻瓦斯保护，温度、油位保护及冷却器全停保护等。110KV线路保护配置：主要有电流差动保护、高频闭锁式保护、阶段式距离保护、阶段式零序（方向）保护、PT断线相过流及零序过流、后加速保护、CT断线、PT断线等；2、保护原理1.1110KV主变保护原理；1.1.1主保护1.1.1.1比率差动1.1.1.1.1主变各侧电流相位的补偿 早期电磁型及集成型的主变保护，主要是通过改变CT二次接线来实现主变各侧电流相位的补偿，这种补偿方式容易造成接线出错,相量测量也不够直观，而微机保护是从软件来实现补偿的，目前主要有两种补偿方式，一种是对绕组星形侧进行Y/转换，另一种则是对绕组三角形侧进行/Y转换。（a）接线方式 （b)接线方式(b)向量图(b)向量图图11-1 Y0/-11变压器绕组接线方式图11-2 Y0/-1变压器组接线方式及及两侧电流向量图两侧电流向量图（1）对绕组三角形侧进行/Y转换假设前提：变压器各侧电流互感器采用星形接线，二次电流直接接入本装置。电流互感器各侧的极性都以母线侧为极性端。变压器各侧TA二次电流相位由软件调整，装置采用-Y变化调整差流平衡，这样可明确区分涌流和故障的特征，大大加快保护的动作速度。对于高压侧中性点直接接地的变压器，当高压侧线路上发生接地故障（对于差动保护而言，是区外故障），Y0侧有零序电流流过，而变压器低压侧绕组为d连接，在d连接无零序电流流过，两侧零序电流不能平衡，可能造成差动保护误动，因而对YO侧采取滤除零序电流的作法（如下），对于Y0/-11的接线，其校正方法如下： Y0侧：IA=IA-Io；IB=IB-Io；IC=IC-Io侧： Ia=Ia - Ic Ib=Ib - Ia Ic=Ic - Ib IA、IB、IC为Y侧调整后的电流(未考虑幅值补偿）Ia、Ib、Ic为侧调整后的电流(未考虑幅值补偿）（2）对绕组星形侧进行Y/转换该方式为是常规的补偿方式，变压器各侧电流存在的相位差由软件自动进行校验，变压器各侧CT均采用星形接线，各侧的CT极性均指向母线（前提），用软件进行相位校正时，进行Y形侧校正，对于Y0/11的接线，其校正方法如下：Y0侧：IA=IA-IB；IB=IB-IC；IC=IC-IA侧：Ia=Ia Ib=Ib Ic=IcIA、IB、IC为Y侧调整后的电流(未考虑幅值补偿）Ia、Ib、Ic为侧调整后的电流(未考虑幅值补偿）* 上述两种补偿方式的不同，主要是励磁涌流闭锁差动元件方式的不同，“/Y转换”保护差动元件采用的是按相闭锁，即某一相具有涌流特点，仅闭锁该相的差动元件，这种相位补偿方式对于空投主变于内部故障时，可以达到快速切除故障的作用。而“Y/转换”保护及常规的微机保护，差动元件中某一相具有涌流特点，闭锁三相的差动元件。“/Y转换”保护在实际的运行中，可能出现空投主变（内部实际无故障）误动的情况，这种情况主要与合闸时的电压初相角有着较大的关系，当初相角为0度时，此时的涌流最大，可达到68倍的额定电流，而初相角为90度时，变压器即进入稳态，为最理想的合闸条件。当遇到这种情况，一般先通过调取装置故障录波，（故障录波波形可查看到某一相电流二次谐波分量较小，因二次制动谐波系数整定较大，从而出现闭锁不住的现象），确认无故障后，再试送一次，一般可送电成功。1.1.1.1.1主变各侧电流幅值的校正若变压器两侧差动TA二次电流不同，则从两侧流入各相差动元件的电流大小亦不相同，从而无法满足。在实现变压器纵差保护时，采用“作用等效”的概念。即使两个不相等的电流产生作用（对差动元件）的大小相同。在电磁型变压器纵差保护装置中（BCH型继电器），采用“安匝数”相同原理；而在模拟式保护装置（晶体管保护及集成电路保护）中，将差动两侧大小不同的两个电流通过变换器（例如KH变换器）变换成两个完全相等的电压。在微机型变压器保护装置中，引用了一个将两个大小不等的电流折算成作用完全相同电流的折算系数，将该系数称作为平衡系数。根据变压器的容量，接线组别、各侧电压及各侧差动TA的变比，可以计算出差动两侧之间的平衡系数。设变压器的容量为Se，接线组别为Y0/-11两侧的电压分别为UY及U，两侧差动TA的变比分别为及，若以变压器侧为基准侧，计算出差动元件两侧之间的平衡系数K(目前各种厂家保护的平衡系数,因归算基准侧不同,各厂家的保护平衡系数算法不同,主要以各厂家技术说明书为准)。（I）差动TA接线为/Y（用改变差动TA接线方式移相）变压器两侧差动TA二次电流及分别为要使，则平衡系数（2-1）（II）差动TA接线为Y/Y，由软件在高压侧移相差动两侧TA二次电流分别为、每相差动元件两侧的计算电流高压侧：两相电流之差低压侧：故平衡系数（2-2）可以看出：式（2-1）与式（2-2）完全相同。由上所述，可以得出如下的结论：对于Y0/接线的变压器，用改变TA接线方式移相及由软件在高压侧移相，差动元件两侧之间的平衡系数完全相同。此外，该平衡系数只与变压器两侧的电压及差动TA的变比有关，而与变压器的容量无关。（III）差动TA接线为Y/Y、由软件在低压侧移相、每相差动元件两侧的计算电流低压侧：两相电流之差高压侧：平衡系数（2-3）说明：表中列出的平衡系数是用软件在高压侧移相或用改变TA接线方式移相的条件下计算出来的。Se变压器的额定容量；、分别为高压侧额定电压及TA的变比；、分别为变压器中压侧额定电压及TA的变比；、分别为变压器低压侧额定电压及TA变比。1.1.1.1.1、差动元件的作用原理目前，在广泛应用的变压器纵差保护装置中，为提高内部故障时的动作灵敏度及可靠躲过外部故障的不平衡电流，均采用具有比率制动特性的差动元件。不同型号的纵差保护装置，其差动元件的动作特性不相同。差动元件的动作特性曲线，有一段折线式、两段折线式及三段折线式。目前采用较多的为二段、三段折线式。（1）动作方程差动元件动作特性不同，其动作方程有差异。以下，介绍动作特性为I段折线式、II段折线式及III段折线式差动元件的动作方程。（I）I段折线式差动元件国外生产的变压器纵差保护中，有采用I段折线式动作特性的差动元件的。其动作方程可用下式表示 （3-1）式中：差电流，对于两卷变压器（、分别为差动元件两侧的电流）； 差动元件的启动电流，也叫最小动作电流，或初始动作电流；折线的斜率，也叫比率制动系数；制动电流，一般取差动元件各侧电流中的最大者，即，也有采用的。（II）二段折线式差动元件在国内，广泛采用的变压器纵差保护，多采用具有二段折线式动作特性的差动元件。其动作方程为.（3-2）在式（3-2）中：拐点电流，即开始出现制动作用的最小制动电流；其他符号的物理意义同式（3-1）。（III）三段折线式差动元件根据用户的要求，微机变压器纵差保护的动作特性可作成三段折线式或多段折线式。三段折丝式差动元件的动作方程为 .（3-3）在式（3-3）中：第二段折线的斜率；第三段折线的斜率；第二个拐点电流；其他符号的物理意义同式（3-2）。（2）动作特性曲线根据式（3-1）、式（3-2）及式（3-3），绘制出动作特性分别I段折线式、II段折线式及三段折线式差动元件的动作特性曲线，分别如图3-1、图3-2及图3-3所示。图3-1动作特性为I段折线式差动元件图3-2二段折线式差动元件的动作特性曲线图3-3三段折线式差动元件的动作特性曲线（3）对三种差动元件动作特性的比较由图3-1、图3-2及图3-3可以看出，具有比率制动特性差动元件的动作特性，由三个物理量来决定：即由启动电流，拐点电流及比率制动系数（特性曲线的斜率、）来决定。由于差动元件的动作灵敏度及躲区外故障的能力与其动作特性有关，因此，与、及有关。比较动作特性曲线不同几个差动元件的动作灵敏度，可比较它们的、及。可以看出：当启动电流及比率制动系数相同的情况下，拐点电流越小，其动作区越小，动作灵敏度就低。即动作特性如图3-2所示的差动元件的动作灵敏度，比其他两个差动元件低，而躲区外故障的能力比其他两个高。在比较几个差动元件的动作灵敏度及躲区外故障的能力时，只有将上述三个物理量中的两个固定之后才能进行，而当三个物理量均为变量时是无法比较的。在其他两个量固定之后，比率制动系数越小，拐点电流越大，初始动作电流越小，差动元件动作灵敏度越高，但躲区外故障的能力越差。数十年的运行实践表明，只要对启动电流，拐点电流及比率制动系数进行合理的整定，具有二段折线式动作特性的差动元件，完全能满足动作灵敏度及工作可靠性的要求。1.1.1.2、差动速断差动速断元件，实际上是纵差保护的高定值差动元件。对变压器纵差保护设置的涌流闭锁元件，主要是根据励磁涌流的特征量之一：“波形畸变”或“谐波分量”大实现的。当变压器内部严重故障TA饱和时，TA二次电流的波形将发生严重畸变，其中含有大量的谐波分量，从而使涌流判别元件误判断成励磁涌流，致使差动保护拒动或延缓动作，严重损坏变压器。为克服纵差保护的上述缺点，设置差动速断元件。差动速断元件反映的是差流。与差动元件不同的是：它反映的是差流的有效值。它的动作电流整定值很大，比最大的励磁涌流值还大，依靠定值来躲励磁涌流。不管差流的波形如何及含有谐波分量的大小，这样差动速断元件可以不经励磁涌流判据闭锁，也不经过励磁判据和TA饱和判据的闭锁，只要差流的有效值超过了整定值，它将迅速动作而切除变压器。1.1.1.3、差动TA断线原理；为确保差动保护的动作灵敏度，具有比率制动特性的差动元件的启动电流均很小。这样，当差动元件某侧TA二次的一相或多相断线时，差动保护必将误动。目前，国内生产的微机型变压器差动保护中，均设置有TA断线闭锁元件。在变压器运行时，一旦出现差动TA二次回路断线，立即发出信号并将差动保护闭锁。一TA断线闭锁元件的作用原理正常运行理想情况下，则TA二次三相电流之和应等于零，即若TA二次回路中一相断线时，则根据以上原理及变压器接线组、变压器中性点是否接地运行，提出以下TA二次回路断线闭锁判据：.（4-1）式中：、门槛值，可根据不平衡差流的大小确定；零序电流，TA二次值；、分别为TA二次a、b、c三相电流。该判别TA断线的方法有一很大的缺点，应由其他TA供给。目前，在微机型保护装置中，多采用根据电流变化情况、变化趋势及电流量值大小来判断TA断线的。当测量出只有变压器一侧的电流发生了变化，且变化趋势是电流由大向小变化、而电流值小于额定电流时，被判为电流变化侧的TA断线。当变压器各侧电流均发生变化，且电流变化趋势是由小向大变化、而变化后电流的幅值又大于额定电流，则说明电流的变化是由故障引起的。1.1.1.3励磁涌流产生机理及躲涌流的措施；1.1.1.3.1空投变压器的励磁涌流1、励磁涌流产生的机理以单相变压器为例，说明其空投时励磁涌流产生的机理。忽略变压器及合闸回路电阻的影响，电源电压的波形为正弦波。则空投瞬间变压器铁芯中的磁通与外加电压的关系为（1-1）式中：W变压器空投侧绕组的匝数；铁芯中的磁通；Um电源电压的幅值；合闸角；角速率，当频率为50Hz，314。由式（11-10）可得（1-2）式（11-11）为一不定积分方程，求解得（1-3）式（11-12）中：C积分常数，由初始条件确定。当t0时，则（1-4）式中：合闸前铁芯中的剩磁通。将式（1-4）代入（1-2），并考虑到电源回路及变压器绕组的有效电阻及损耗（1-5）式是： ；T时间常数，与合闸回路的损耗有关。式（1-5）中的第一项为磁通的强迫分量，而第二项为磁通的自由分量或衰减的分量。由式（1-6）可以看出，在空投变压器的瞬间，铁芯中的磁通由三部分组成：强迫磁通，剩磁通及决定于合闸角的磁通。因此，在合闸瞬间变压器铁芯中的综合磁通如图（1-1）所示的曲线。图1-1空投变压器的变压器铁芯中的磁通变化波形在图（1-1）中：合闸角00，0.9。可以看出：当初始合闸角等于00、变压器铁芯中的剩余磁通0.9时，铁芯中的最大磁通达2.9，从而使变压器铁芯严重饱和，励磁电流猛增，即产生所谓励磁涌流。1.1.1.3.2、励磁涌流的特点在某台变压器空投时拍摄的变压器三相励磁涌流的波形如图（11-14）所示。图11-4空投变压器的励磁涌流由图11-14可以看出励磁涌流有以下几个特点：（1） 偏于时间轴一侧，即涌流中含有很大的直流分量；（2） 波形是间断的，且间断角很大，一般大于600；（3） 由于波形间断，使其在一个周期内正半波与负半波不对称；（4） 含有很大的二次谐波分量，若将涌流波形用福里叶级数展开或用谐波分析仪进行测量分析，绝大多数涌流中二次谐波分量与基波分量的百分比大于15%，有的达50%甚至更大；（5） 在同一时刻三相涌流之和近似等于零；（有非周期分量）（6） 励磁涌流是衰减的，衰减的速度与合闸回路及变压器绕组中的有效电阻及其他有效损耗有关。1.1.1.3.3、影响励磁涌流大小的因素由式（11-14）可以看出，空投变压器的铁芯中的磁通的大小与、及有关。而励磁涌流的大小与铁芯中磁通的大小有关。磁通越大，铁芯越饱和，励磁涌流就越大。因此，影响励磁涌流大小的因素主要有：（1）电源电压变压器合闸后，铁芯中强迫磁通的幅值。因此，电源电压越高，越大，励磁涌流越大。（2）合闸角当合闸角0时，最大，励磁涌流大；而当900，等于零，励磁涌流较小；（3）剩磁合闸之前，变压器铁芯中的剩磁越大，励磁涌流就越大。另外，当剩磁的方向与合闸之后的方向相同时，励磁涌流就大。反之亦反。此外，励磁涌流的大小，还与变压器的结构、铁芯材料及设计的工作磁密有关。1.1.1.3.4、躲涌流措施在变压器纵差保护中，是利用涌流的各种特征量（含有直流分量、波形间断或波形不对称、含有二次谐波分量）作为制动量或进行制动，来躲过空投变压器时的励磁涌流。1.1.2、主变后备保护变压器短路故障后备保护的类型，通常有复合电压过电流保护、零序电流及零序方向电流保护、间隙保护等。1.1.2.1、复压（方向）过流保护复压（方向）过电流保护，实质上是复合电压启动的过电流保护，可选择方向投入与否，同时可控制方向指向主变或母线。它适用于升压变压器、系统联络变压器及过电流保护不能满足灵敏度要求的降压变压器。1动作方程及逻辑框图复合电压过流保护，由复合电压元件、过电流元件及时间元件构成，作为被保护设备及相邻设备相间短路故障的后备保护。保护的接入电流为变压器某侧TA二次三相电流，接入电压为变压器该侧或其他侧TV二次三相电压。为提高保护的动作灵敏度，三相电流一般取自电源侧，而电压一般取自负荷侧。保护的动作方程为.（4-1）.（4-2）式中：TV二次a、c两相之间电压；TA二次a相或b相或c相电流；负序电压（TV二次值）；过电流元件动作电流整定值；低电压元件动作电压整定值；负序电压元件的动作电压整定值。复合电压过电流保护动作逻辑框图如图4-1所示。图4-1复合电压方向过电流保护逻辑框图在图中：Uaca、c两相之间低电压元件；U2负序过电压元件；Ia、Ib、Ic分别为a、b、c相过电流元件。 、功率方向元件。由图可以看出：当计算功率、中之一大于零，三相电流、中之一功率与大于零序功率元件对应相的电流大于整定值时，若低电压元件与负序电压元件之一动作，保护出口动作，经延时作用于缩小故障影响范围或切除变压器。2、方向元件（可选）功率方向元件作为区分区内故障还是区外故障一个重要元件，指向变压器或指系统（母线）的动作区及灵敏角在现场中的调试应该重点掌握。下面首先分析一下作为主变或母线后备保护的方向元件的动作情况。（1） 当K1点发生金属性三相短路（简单分析）时（即变压器区内故障），此时简化的等值正序电路图为：则：U1=I1*Z1（Z1为变压器侧等值的正序阻抗，阻抗角大约在45），则其动作区为（2）当K2点发生金属性三相短路（简单分析）时（即母线故障），此时简化的正序等值电路图为：则：U1= -I1*Z1（Z1为母线或线路侧的阻抗，阻抗角大约在45），则其动作区为1.1.2.2、零序（方向）过流保护电压为110KV及以上的变压器，在大电流系统侧应设置反映接地故障的零序电流保护。有两侧接大电流系统的三卷变压器及三卷自耦变压器，其零序电流保护应带方向，组成零序方向电流保护。两卷或三卷变压器的零序电流保护的零序电流，可取自中性点TA二次，也可取自本侧TA二次三相零线上的电流，或由本侧TA二次三相电流自产。零序功率方向元件的接入零序电压，可以取自本侧TV三次（即开口三角形）电压，也可以由本侧TV二次三相电压自产。在微机型保护装置中，零序电流及零序电压大多是自产，有利于确定功率方向元件动作方向的正确性。1动作方程及逻辑框图对于大型三卷变压器，零序电流保护可采用三段，其中I段及II段带方向，第III段不带方向兼作总后备作用。每段一般由两级延时，以较短的延时缩小故障影响的范围或跳本侧断路器，以较长的延时切除变压器。以三卷变压器为例，其零序电流保护的动作方程为零序I段.（11-47）零序II段.（11-48）零序III段.（11-49）在上述三式中：零序功率元件的测量功率；零序电流元件的测量电流；、分别为零序I段、II段、III段动作电流整定值。零序方向电流保护的逻辑框图一般如图11-33所示。图11-33三卷变压器零序方向电流保护逻辑框图在图11-33中：、的物理意义同式（11-47）（11-49）。由图11-33可以看出：零序方向电流保护的I段或II段动作后，分别经延时或作用于缩小故障影响范围，而经或切除变压器。零序III段不带方向，且只作用于切除变压器。2、方向元件零序功率方向元件作为区分区内接地故障还是区外接地故障一个重要元件，方向元件指向变压器或指系统（母线）的动作区及灵敏角在现场中的调试应该重点掌握。下面首先分析一下作为主变或母线接地后备保护的方向元件的动作情况。（1）当K1点发生故障时（即变压器区内接地故障），此时简化的等值零序网络图为：则：3UO= -3IO*ZSO（ZSO为系统零序阻抗，阻抗角大约在75），则其动作区为（2）当K2点发生故障时（即母线接地故障），此时简化的等值零序网络图为：则：3UO= 3IO*ZTO（ZTO为变压器零序阻抗，阻抗角大约在75），则其动作区为1.1.2.4、TV断线1、TV断线对复合电压闭锁过流（方向）保护的影响由于功率方向元件、复合电压元件都要用到电压量，所以TV断线对它们产生影响。复合电压闭锁过流（方向）保护应采取如下一些措施：低压侧固定不带方向，低压侧的复合电压元件正常时取用本侧（或本分支）的复合电压。在判出低压侧TV断线时，在发TV断线告警信号同时将该侧复压元件退出，保护不经过复压元件闭锁。高（中）压侧如果采用功率方向元件的话正常时用本侧的电压，复合电压元件正常时由各侧复合电压的“或”逻辑构成。在判出高（中）压某侧TV断线时，在发TV断线告警信号同时该侧复压闭锁方向过流保护中的复压元件采用其它侧的复压元件，另外将方向元件退出。这种情况下，发生不是整定方向的接地短路时保护动作是允许的。2、TV断线对零序过流（方向）保护的影响TV断线将影响零序方向元件的正确动作，因此当判出TV断线后在发告警信号的同时，本侧的零序电流方向保护退出零序方向元件，成为纯粹的零序电流保护。这种情况下，发生不是整定方向的接地短路时保护动作是允许的。这样保护装置不再设置“TV断线保护投退原则”控制字来选择保护的投退。1.1.2.5、其他辅助功能说明（简要说明）一间隙保护的作用原理1原理接线间隙保护的作用是保护中性点不接地变压器中性点绝缘安全。在变压器中性点对地之间安装一个击穿间隙。在变压器不接地运行时，若因某种原因变压器中性点对地电位升高到不允许值时，间隙击穿，产生间隙电流。另外，当系统发生故障造成全系统失去接地点时，故障时母线TV的开口三角形绕组两端将产生很大的电压。变压器间隙保护是用流过变压器中性点的间隙电流及TV开口三角形电压作为危及中性点安全判据来实现的。保护的原理接线如图11-41所示。图11-41间隙保护原理接线图2动作方程及逻辑框图间隙保护的动作方程为.（5-1）或.（5-2）式中：流过击穿间隙的电流（二次值）；TV开口三角形电压；间隙保护动作电流；间隙保护动作电压。保护的逻辑框图如图11-42所示。图5-4间隙保护逻辑框图在图5-1中：K变压器中性点接地刀闸的辅助接点，当变压器中性点接地运行时，K闭合，否则打开；其他符号的物理意义同式（5-1）及式（5-2）。由图可以看出：当间隙电流或TV开口电压大于动作值时，保护动作，经延时切除变压器。一瓦斯保护瓦斯保护是变压器油箱内绕组短路故障及异常的主要保护。其作用原理是：变压器内部故障时，在故障点产生往往伴随有电弧的短路电流，造成油箱内局部过热并使变压器油分解、产生气体（瓦斯），进而造成喷油、冲动斯继电器，瓦斯保护动作。瓦斯保护分为轻瓦斯保护及重瓦斯保护两种。轻瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于信号，重瓦斯保护作用于切除变压器。1轻瓦斯保护轻瓦斯保护继电器由开口杯、干簧触点等组成。运行时，继电器内充满变压器油，开口杯浸在油内，处于上浮位置，干簧接点闭合，发出信号。2重瓦斯保护重瓦斯保护继电器由档板、弹簧及干簧接点等构成。当变压器油箱内发生严重故障时，很大的故障电流及电弧使变压器油大量分解，产生大量汽体，使变压器喷油，油流冲击档板，带动磁铁并使干簧触点闭合，作用于切除变压器。应当指出：重瓦斯保护是油箱内部故障的主保护，它能反映变压器内部的各种故障。当变压器少数绕组发生匝间短路时，虽然故障点的故障电流很大，但在差动保护中产生的差流可能不大，差动保护可能拒动。此时，靠重瓦斯保护切除故障。3提高可靠性措施瓦斯继电器装在变压器本体上，为露天放置，受外界环境条件影响大。运行实践表明，由于下雨及漏水造成瓦斯保护误动次数很多。为提高瓦斯保护的正确动作率，瓦斯保护继电器应密封性能好，做到防止露水露气。另外，还应加装防雨盖。二压力保护压力保护也是变压器油箱内部故障的主保护。其作用原理与重瓦斯保护基本相同，但它是反应变压器油的压力的。压力继电器又称压力开关，由弹簧和触点构成。置于变压器本体油箱上部。当变压器内部故障时，温度升高，油膨胀压力增高，弹簧动作带动继电器动接点，使接点闭合，切除变压器。三温度及油位保护当变压器温度升高时，温度保护动作发出告警信号。油位是反映油箱内油位异常的保护。运行时，因变压器漏油或其他原因使油位降低时动作，发出告警信号。1.2、110KV线路保护原理简要介绍；1.2.1、110KV线路保护配置110KV线路保护配置主要有：电流差动保护、高频闭锁式保护、阶段式距离保护、阶段式零序（方向）保护、PT断线相过流及零序过流、后加速保护、CT断线、PT断线等；1.2.1.1、线路保护通道介绍1.2.1.1.1、光纤或2M复用通道；光纤通道、光纤通道与微波通道有相同的优点。光纤通信也广泛采用PCM调制方式。当被保护线路很短时，可以通过光缆直接将光信号送到对侧、在每半套保护装置中都将电信号变成光信号送出，又将所接收之光信号变为电信号供保护使用。由于光与电之间互不干扰，所以光纤保护没有导引线保护的那些问题，在经济上也是可以与导引线保护竞争的。最近发展采用OPGW（架空输电线的接地线中铺设光纤）既经济又安全，很有发展前途。当被保护线路很长时，应与通信、远动等复用。1.2.1.1.2、高频载波通道；电力线载波通道。这种通道在保护中应用最广。载波保护是纵联保护中应用最广的一种。载波通道由高压输电线及其加工和连接设备(阻波器、结合电容器及高频收发信机)等组成。高压输电线机械强度大，十分安全可靠。但正是在线路发生故障时通道可能遭到破坏(高频信号衰减增大)，为此需考虑在此情况下高频信号是否能有效传输的问题。当载波通道采用“相地”制，在线路中点发生单相短路接地故障时衰减与正常时基本相同，但在线路两端故障时衰减显著增大。当载波通道采用“相相”制，在单相短路接地故障时高频信号能够传输，但在三相短路时仍然不能。为此载波保护在利用高频信号时应使保护在本线路故障信号中断的情况下仍能正确动作。1.2.1.2、电流差动保护、高频闭锁式保护（一）纵联差动保护的基本原理1、纵联差动保护纵联差动保护（简称差动保护）是基于比较被保护线路始端和末端电流的大小和相位是原理来构成的。因此应在线路两端应装设型号、性能和变比完全相同的电流互感器。（1）、通道连接方式：1）、光纤专用方式（如下图）2）、复用通道方式（2）、工作原理a) 分相电流差动保护 分相差动的动作曲线见图 7。 动作方程：IDIH ID0.6IB 0ID0.8IB-IH ID3IH 说明： ID=M + N， IB=M - N，IH=max (IDZ，2.5ICap)， IDZ 为“分相差动定值”，一般按大于 2.5 倍电容电流整定，ICap 为正常运行时实测电容电流。b) 零序电流差动保护 式中：I D0=(MA+ MB +MC) + (NA+ NB + NC),为零序差动电流。 IB0 =(MA+ MB +MC) (NA+ NB + NC),为零序制动电流。零序差动的动作曲线见图 8。动作方程： 0.75ID0I0Z ID00.75IB0 其中 I0Z为“零序差动定值”，按内部高阻接地故障有灵敏度整定； 线路上的接地故障通常可由分相电流差动保护正确反映，而零序电流差动保护仅作为经大电阻接地故障的后备保护，故带时限跳闸，一般 为100ms，零序电流差动元件动作一般可由控制字设为永跳或三跳。 2、高频保护高频保护的工作原理是将线路两端的电流相位或功率方向转化为高频信号，然后，利用输电线路本身构成高频电流通道，将高频信号送至对端，以比较线路两端电流的相位或功率方向的一种保护装置。当保护范围内部发生故障时，它瞬时将两端的断路器跳闸。当外部故障时，保护装置不动作。它的原理纵联差动保护的工作原理相似，即不反应保护范围以外的故障，同时在参数的选择上无需和下一条线路相配合。高频保护按其工作原理的不同可以分为两大类，即相差高频保护和方向高频保护。相差高频保护的基本原理是比较线路两端电流的相位而动作。一般规定电流方向由母线流向线路为正，从线路流向母线为负。若线路两侧电源电势同相位，系统各元件阻抗角相等，则当线路内部故障时，两侧电流同相位；当外部故障时，两侧电流相位差为180，相差高频保护就是根据此原理作成的保护装置。方向高频保护的基本工作原理比较被保护线路两端的功率方向，来判别输电线路是内部或外部故障而动作的。根据高频信号对对侧保护判断故障所起的作用，可分为允许式与闭锁式。若发出的高频信号用于允许对侧保护跳闸则为允许式，反之若发出的高频信号用于闭锁对侧保护跳闸则为闭锁式。一、纵联保护的引入及优点（一） 反映一侧电气量变化保护的缺陷：常规的几种保护：存在问题：（1）、当发生MN线路末端及相邻线NP出口短路时K1，K2点短路故障。常规的保护是不能区分开，对于M端保护都为II段。（2）、对于K1短路，保护不能快速切除瞬时故障，系统稳定问题受到关注。（二） 反映两侧电气量变化的保护纵联保护：通过两侧电气量较进行，能瞬时切除本线全长范围的故障（快速保护范围：100%）（三） 高频信号的性质（I） 闭锁信号（相对地方式，较经济）主要由非故障线路传输收不到高频信号是保护动作与跳闸的必要条件二、 闭锁式纵联方向保护基本原理例：简单双电源系统接线图MN线路，NP线路每侧都装有正反方向元件：F：正方向元件F：反方向元件。故障时，两侧F均动作，F元件不动作。非故障线路，至少一侧（近故障侧）F不动，F动作。（一） 闭锁式纵联保护简明的原理框图765324起动 低元件 高&GFXGSX&1& 8 0&F+F-通道，闭锁式纵联保护基本原理低定值（较灵敏）启动发信机高定值起动故障测量才进行，达到保护动作门槛定值。故障线路：低值起信，有发信，同时F+动，高值动作2门有输出，等收信延时8ms后收到本侧信号，4、5门有输出，F-不动作，6没有输出，闭锁发信机发信再检测无收到通道上的信号（闭锁）保护跳闸总结高频闭锁式纵联保护发跳闸命令条件：1、 高定值起动元件动作2、 F-元件不动作3、 先收到高频信号8ms（不同厂家不一，一般在10MS之内）4、 F+元件要动作同时满足四个条件进行停信，收发信机停讯。5、 收信机收不到闭锁信号（本侧停讯，对侧也停讯，通道上无高频信号）同时满足5个条件：保护发跳闸命令1.2.1.3、阶段式距离保护距离变化是反应被保护线路始端电压和线路电流的比值而工作的一种保护，这个比值被称为测量阻抗。在线路正常运行时的测量阻抗称为负荷阻抗，其值较大。当系统发生短路时，测量阻抗等于保护安装处到短路点的线路阻抗，其值较小，而且故障点愈靠近保护安装处，其值愈小。当测量阻抗小于预先整定好的整定阻抗 时，保护动作。使距离保护刚能动作的最大测量阻抗称为动作阻抗（）或起动阻抗。距离保护根据测量阻抗的大小，反应故障点距离的远近，故称距离保护。由于它是反应阻抗参数而工作的，故有时又称之为阻抗保护。距离保护的动作时间t与保护安装处到故障点之间的距离l的关系称为距离保护的时限特性。目前广泛采用了具有三段保护范围的阶梯式时限特性。 距离保护动作特性有圆特性阻抗继电器，方向阻抗继电器，偏移特性阻抗继电器，四（多）方形阻抗特性继电器，纯电阻型，纯电抗型等等类型阻抗继电器。其中多边形特性（如图11），其中 R 独立整定可满足长、短线路的不同要求，以灵活调整对短线路允许过渡电阻的能力，以及对长线路避越负荷阻抗的能力，多边形上边下倾角的适当选择可提高躲区外故障超越能力。 各种特性阻抗继电器通过比相方程或比幅方程实现其动作特性。1.2.1.4、阶段式零序保护零序方向电流保护与相间电流保护一样，也可构成阶段式保护。通常可采用三段式保护，也可采用四段式保护。如图3-26所示，为三段式零序电流保护原理接线。第段为无时限零序电流速断保护，第段为限时零序电流速断保护，第段为零序过电流保护。图3-26三段式零序电流保护原理接线图时限特性：零序过电流保护，其动作电流都较小，故在电网发生接地短路时，各级零序过电流保护都有可能起动。为了保证动作的选择性，各零序过电流保护动作时限应按阶梯原则整定，如图3-29所示，零序过电流保护的动作时限应从保护2开始逐级加大一时间级差，即t04t03t02。作为比较，将反应相间短路的过电流保护动作时限特性也画于同一张图上，由图可见，零序过电流保护的动作时限小于过电流保护的动作时限，这是零序过电流保护的一个优点。中性点直接接地系统零序保护方向元件与主变保护中性接地侧零序方向指向主变的分析相一致，该原理对于任何中性点接地系统均通用。图3-29零序过电流保护时限特性1.2.1.5、PT断线相过流及零序过流 防止当PT断线后，距离保护、部分零序保护被闭锁，防止线路无保护运行的一种措施。当PT断线后自动投入的一种纯过流保护。当保护装置采到的电流值大于PT断线相过流及零序过流定值时，以延时后出口跳闸。1.2.1.6、后加速保护 加速包括充电手合加速及保护加速两种，加速功能设置了独立的投退压板及加速段整定值。保护加速分为前加速和重合后加速方式，可由控制字选择。1.2.1.7、CT、PT断线对保护影响（1）、母线PT断线母线PT断线后，装置发异常信号。二次电压回路断线，将造成距离保护失去电压，此时，在负荷电流的作用下，阻抗继电器的测量阻抗为零，故有可能误动。保护中的纵联距离、零序保护，三段式相间及接地距离保护、零序方向保护均被闭锁，并自动投入PT断线相过流及零序过流保护。PT断线恢复后，自动投入相应被闭锁的保护段并退出PT断线相间及零序过流保护。（2）、CT断线 当保护装置检测到CT断线或异常，保护中因采样回路出错或元器件损坏导致的采样出错，当自产零序电流与外接零序电流相差大于0.75倍，则延时发TA断线，而当有自产零序电流而无零序电压时，延时发TA断线异常信号，不闭锁保护，应及时通知检修保护人员处理，检查所有电流回路，更换电流插件或A/D插件。对于线路电流差动保护，此时将有差电流产生，若不经CT断线闭锁，则可能产生误动。1.3、备投工作原理： 备用电源自动投入装置（简称“备自投”）是保证系统稳定运行的重要环节。1.3.1、备投方式目前备投有进线备投方式以及桥开关备投方式，110KV系统多数采用进线备投方式和桥开关备投方式四种方式，110KV系统采用母联（母分）开关备投方式。1、 备投方式工作原理1、进线备投方式（接线图如下）1）、方式1（进线2备投方式）方式1：1进线运行，2进线备用，即1DL、3DL在合位，2DL在分位。当1进线电源因故障或其它原因被断开后，2进线备用电源应能自动投入，且只允许动作一次。（1）充电条件：）I母、II母均三相有压；）1DL、3DL在合位，2DL在分位经15秒后充电完成。（2）、放电条件：a) 2DL在合位；b)手跳1DL或3DL；c)有外部闭锁信号；d)各开关的TWJ异常。（3）、动作过程：充电完成后，I母、II母均无压，I1无流，经延时跳开1DL，确认1DL跳开后，合2DL。2）、方式2（进线1备投方式），方式2与方式1相似，为2进线运行，1进线备用，充电条件、放电条件及动作过程基本相同，此处不再重复说明。2、桥开关备投方式当两段母线分列运行时，装置采用桥开关自投方式。（1） 充电条件：）I母、II母均三相有压；）1DL、2DL在合位，3DL在分位 经15秒后充电完成。（2）、放电条件：a) 3DL在合位；b) I母、II母均三相无压； c) 手跳1DL或2DL； d) 有外部闭锁信号；e) 各开关的TWJ异常。（3）、动作过程： 当充电完成后，方式3：I母无压，I1无流，II母有压，经延时跳开1DL，确认1DL跳开后，合3DL。方式4：II母无压，I2无流，I母有压，经延时跳开2DL，确认2DL跳开后，合3DL。2、 母联（母分）开关备投方式（接线图如下）该方式与桥开关备投方式相近。4、备投闭锁逻辑：（1）、下列情况下，应闭锁110KV备自投：、手动分1进线1DL开关时；、手动分2进线2DL开关时；、手动分110KV分段开关3DL时；、内桥接线中，1主变差动保护、非电量保护、凡有跳高压侧开关的110KV侧、10KV侧后备保护动作； e、 内桥接线中，2主变差动保护、非电量保护、凡有跳高压侧开关的110KV侧、10KV侧后备保护动作。自投闭锁逻辑：（2）、下列情况下，应闭锁10KV备自投：、手动分1进线1DL开关时；、手动分2进线2DL开关时；、手动分10KV母联分段开关3DL时；、1主变10KV侧后备保护动作时；、2主变10KV侧后备保护动作时。1.4、馈线工作原理；1.4.1、配置保护a) 三段式可经低电压闭锁的定时限过流保护（可经方向闭锁） ；b) 三段式定时限零序过流保护（可经方向闭锁），目前该保护