变压器保护装置配置技术手册

变压器保护装置配置技术手册一、绪论电力变压器作为电力系统中的核心设备，其安全稳定运行直接关系到整个电网的可靠性与经济性。变压器保护装置作为保障变压器安全的第一道防线，其配置的科学性、合理性与完善性至关重要。本手册旨在结合当前电力行业标准与工程实践经验，系统阐述变压器保护装置的配置原则、具体方案、整定计算要点及相关技术要求，为工程设计、运行维护及技术管理人员提供实用的技术指导。本手册内容力求严谨，注重理论与实践的结合，以期为提升变压器保护系统的性能与可靠性贡献力量。二、变压器保护装置概述2.1保护装置的作用与基本构成变压器保护装置的核心作用是实时监测变压器的运行状态，在变压器发生内部故障、外部故障或出现异常运行情况时，能够迅速、准确地发出告警信号或动作于断路器跳闸，从而最大限度地缩小故障影响范围，保护变压器本体不受损坏，并保证电网的稳定运行。现代变压器保护装置通常采用微处理器为核心的数字式保护装置，其基本构成包括：数据采集单元（负责模拟量、开关量的采集与转换）、数据处理与运算单元（核心CPU，执行保护算法与逻辑判断）、跳闸与信号输出单元（实现保护出口及告警信号）、人机交互单元（如显示屏、按键，用于参数设置、状态查看）以及通信接口单元（实现与后台监控系统的数据交换）。2.2保护装置的主要功能分类变压器保护装置的功能按其保护范围和作用可分为主保护、后备保护和异常运行保护。主保护旨在快速切除变压器内部的严重故障；后备保护则在主保护未能动作或外部故障引起变压器过流时发挥作用；异常运行保护主要针对变压器出现的非故障性异常状态，如过负荷、超温等，发出告警信号或采取相应措施。三、变压器保护配置原则3.1规范性原则变压器保护装置的配置必须严格遵循国家及行业相关的法律法规、标准规范，如《继电保护和安全自动装置技术规程》等。这些标准是长期实践经验的总结，确保了保护配置的通用性与安全性。3.2可靠性原则保护配置应保证装置在各种工况下能够可靠工作。这包括选择质量可靠的保护装置，合理设计二次回路，避免寄生回路和干扰，确保保护装置在故障时能正确动作，在正常运行时不发生误动作。3.3选择性原则保护装置的动作应具有明确的选择性，即当变压器发生故障时，应尽可能只切除故障元件，而不影响系统其他部分的正常运行。这需要通过合理的保护定值配合和上下级保护的协调来实现。3.4灵敏性原则保护装置对其保护范围内发生故障或异常状态的反应能力称为灵敏性。配置时应确保保护装置在最小运行方式下，发生金属性短路时，保护的灵敏系数满足规程要求。3.5速动性原则对于严重的故障，保护装置应尽可能快速动作，以减少故障对设备的损坏和对电网的冲击。主保护通常要求具有较高的速动性。3.6经济性与适应性原则在满足上述原则的前提下，保护配置应考虑经济性，避免不必要的过度配置。同时，保护方案应适应变压器的容量、型式、接线方式、所处系统地位及运行条件等具体情况。四、变压器保护具体配置方案4.1油浸式电力变压器保护配置油浸式变压器因其结构特点，除了电气量保护外，还需配置反映内部绝缘故障的非电气量保护。4.1.1主保护1.差动保护：作为变压器内部相间短路、匝间短路以及引出线短路的主保护。应根据变压器的容量、电压等级及系统情况，选择合适的差动保护原理，如常规电磁式差动、数字式比率制动差动等。对于大容量变压器，还需考虑励磁涌流的鉴别、CT饱和的影响等问题。2.瓦斯保护：利用变压器内部故障时产生的气体或油流变化来实现保护，是油浸式变压器独有的主保护。轻瓦斯保护动作于告警，重瓦斯保护动作于跳闸。对于容量较大或重要的变压器，瓦斯保护的可靠性至关重要，其二次回路应特别注意防水、防油、防震。4.1.2后备保护1.复合电压启动的过电流保护（或低电压启动的过电流保护）：作为变压器外部相间短路的后备保护，同时也作为差动保护和瓦斯保护的后备。其灵敏度较高，能有效反映不对称短路。2.负序过电流保护：用于反映变压器不对称短路、匝间短路以及系统不对称故障对变压器的影响。对于大容量变压器，负序过电流保护的灵敏度和选择性通常优于复合电压过流保护。3.零序电流保护：针对中性点直接接地系统中的变压器，配置零序电流保护作为变压器中性点接地侧绕组及引出线接地短路的后备保护。根据系统接地方式和变压器中性点运行方式，可配置多段式零序电流保护。4.过负荷保护：反映变压器对称过负荷状态，动作于告警，必要时可动作于减负荷或跳闸。保护应考虑正常过负荷和事故过负荷的不同时限特性。4.1.3异常运行保护1.油温过高保护：监测变压器顶层油温或绕组温度，超过规定值时发出告警信号，严重时动作于跳闸。2.油位异常保护：监测变压器油位，过高或过低时发出告警信号。3.压力释放保护：当变压器内部发生严重故障，油箱内压力急剧升高时，压力释放阀动作，发出告警信号或跳闸。4.2干式电力变压器保护配置干式变压器的保护配置与油浸式变压器有所不同，主要区别在于无需配置瓦斯保护，且其温度保护更为关键。4.2.1主保护差动保护：配置原则与油浸式变压器类似，作为内部相间短路、匝间短路及引出线短路的主保护。对于小容量干式变压器，若灵敏度和选择性满足要求，也可采用电流速断保护作为主保护。4.2.2后备保护过电流保护：可采用定时限过电流保护或反时限过电流保护，作为差动保护的后备和外部短路的保护。零序电流保护：同油浸式变压器，根据中性点接地方式配置。4.2.3异常运行保护温度保护：干式变压器的温度保护尤为重要，通常采用埋置在绕组内部的铂电阻或温度传感器进行监测。可分为超温告警和超温跳闸两级。过负荷保护：与油浸式变压器类似，动作于告警或跳闸。五、保护装置的整定计算与参数设置保护装置的整定计算是确保保护性能的核心环节。整定计算应根据系统参数、变压器参数、保护配置方案以及相关规程进行。5.1整定计算的依据与方法整定计算应以《继电保护整定计算规程》为主要依据，结合具体的系统等值阻抗、短路电流计算结果以及保护装置的技术说明书进行。对于不同的保护功能，其整定原则和计算方法各异，例如：*差动保护的整定需考虑躲过励磁涌流、躲过外部短路时的最大不平衡电流、以及保证内部故障时有足够的灵敏度。*过电流保护的整定需躲过变压器的最大负荷电流，并与下一级保护或相邻元件保护进行时限和电流值的配合。5.2主要参数的设置在保护装置投运前，需正确设置各项参数，包括：*电流互感器（CT）变比、电压互感器（PT）变比。*各段保护的动作电流（或电压）、动作时限。*差动保护的平衡系数、制动系数、拐点电流等。*瓦斯保护的重瓦斯动作流速、轻瓦斯动作气量（或油位）等（对于有此参数设置的装置）。参数设置应严格按照整定计算书进行，并做好记录与核对。六、保护装置的二次回路设计保护装置的二次回路是连接一次设备与保护装置、以及保护装置与操作机构、信号系统的桥梁，其设计质量直接影响保护装置的正确工作。6.1电流回路与电压回路电流回路应保证测量的准确性和保护的灵敏度，CT二次回路阻抗应满足保护装置的要求，避免CT饱和。电压回路应保证电压信号的稳定与可靠，PT二次侧应装设空气开关或熔断器进行保护。6.2跳闸回路与信号回路跳闸回路应设计可靠，确保故障时能可靠跳开相应的断路器。重要的跳闸回路应考虑双重化配置。信号回路应能清晰反映保护装置的动作情况和设备的运行状态，包括动作信号、告警信号、位置信号等。6.3抗干扰措施二次回路设计应采取有效的抗干扰措施，如合理布线（强弱电分开、避免平行敷设）、屏蔽接地、浪涌保护器的使用等，以防止电磁干扰对保护装置正常工作的影响。七、保护装置的选型与应用注意事项7.1装置选型在选择变压器保护装置时，应综合考虑以下因素：*变压器的容量、电压等级、接线组别及重要程度。*系统的短路电流水平。*保护功能的完备性与先进性。*装置的可靠性、稳定性及抗干扰能力。*厂家的技术实力、售后服务及产品运行经验。*与现有自动化系统的兼容性。7.2应用注意事项*安装调试：保护装置的安装应严格按照厂家说明书和设计图纸进行，注意防潮、防尘、防震。调试工作应全面细致，包括绝缘测试、回路检查、定值校验、传动试验等。*运行维护：定期对保护装置进行巡视检查，查看装置运行指示灯、液晶显示是否正常，有无告警信息。定期进行定值核对和功能试验，确保保护装置处于良好状态。*备品备件：应配备必要的备品备件，以便故障时能及时更换。*技术培训：运行维护人员应接受专业培训，熟悉保护装置的原理、操作及维护方法。结语变压器保护装置的配置是一项系统性的工程，