變壓器是一種連續運行的靜態(tài)設備，運行可靠，故障機會(huì )少。但由于絕大多數變壓器安裝在室外，受負荷和電力系統短路故障的影響，各種故障和異常情況在運行過(guò)程中不可避免。

變壓器保護需要哪些配置？

短路故障的主要保護：主要包括縱差保護、重瓦斯保護等。

短路故障后備保護：主要包括復合電壓閉鎖過(guò)流保護、零序（方向）過(guò)流保護、低阻抗保護等。

異常運行保護：主要包括過(guò)載保護、過(guò)勵磁保護、輕瓦斯保護、中性點(diǎn)間隙保護、溫度油位和冷卻系統故障保護等。

變壓器差動(dòng)保護有哪些？

變壓器差動(dòng)保護是變壓器電量的主要保護，其保護范圍包圍在各側電流互感器周?chē)?。繞組相間短路、匝間短路等故障發(fā)生在此范圍內時(shí)，差動(dòng)保護應動(dòng)作。

1.變壓器勵磁涌流

空投變壓器產(chǎn)生的勵磁電流稱(chēng)為勵磁涌流。勵磁涌流的大小與變壓器的結構、合閘角、容量、合閘前剩磁等因素有關(guān)。測量表明，空投變壓器由于鐵芯飽和勵磁涌流大，通常為額定電流的2~6倍，最大可達8倍以上。由于勵磁涌流只在充電側流入變壓器，差動(dòng)回路中會(huì )產(chǎn)生較大的差流，導致差動(dòng)保護誤動(dòng)作。勵磁涌流具有以下特點(diǎn):a.涌流值大，非周期分量明顯；b.波形尖頂，間歇；c.含有明顯的高諧波分量，尤其是二次諧波分量最明顯；d.勵磁涌流衰減。根據勵磁涌流的上述特點(diǎn)，為防止勵磁涌流引起的變壓器差動(dòng)保護誤動(dòng)，本工程采用二次諧波含量高、波形不對稱(chēng)、波形間斷角大三種原理，實(shí)現差動(dòng)保護的閉鎖。

2.二次諧波制動(dòng)原理

二次諧波制動(dòng)的本質(zhì)是利用差流中的二次諧波分量來(lái)判斷差流是故障電流還是勵磁涌流。當二次諧波分量與基波分量的百分比大于某一值(通常為20%)時(shí)，判斷差流是由勵磁涌流引起的，鎖定差動(dòng)保護。因此，二次諧波制動(dòng)比越大，基波中二次諧波電流越多，制動(dòng)效果越差。

3.差速斷保護

當變壓器內部出現嚴重故障，故障電流大導致CT飽和時(shí)，CT二次電流中也含有大量諧波分量。根據上述描述，差動(dòng)保護鎖可能會(huì )因二次諧波制動(dòng)而停止或延遲。這將嚴重損壞變壓器。為了解決這個(gè)問(wèn)題，通常會(huì )設置差速斷保護。差動(dòng)速斷元件實(shí)際上是縱差保護的高定值差動(dòng)元件。與一般差動(dòng)元件不同，它反映了差流的有效值。無(wú)論差流的波形如何。只要差流的有效值超過(guò)差動(dòng)速斷的整定值（通常高于差動(dòng)保護的整定值），它就會(huì )立即移動(dòng)變壓器，而不會(huì )通過(guò)勵磁涌流和其他鎖定。

變壓器后備保護

簡(jiǎn)單介紹一下變壓器的主保護，繼續介紹變壓器的后備保護。變壓器的后備保護配置有很多種。這里簡(jiǎn)單介紹一下變壓器的復壓閉鎖過(guò)流保護和接地保護。

1.復壓閉鎖過(guò)流保護

復壓閉鎖過(guò)流保護是中型變壓器短路故障的后備保護。適用于升壓變壓器。系統聯(lián)絡(luò )變壓器和過(guò)流保護不能滿(mǎn)足靈敏度要求的降壓變壓器。由負序電壓和低電壓組成的復合電壓可以反映保護范圍內的各種故障，降低過(guò)流保護的整定值，提高靈敏度。復合電壓過(guò)流保護由復合電壓元件、過(guò)流元件和時(shí)間元件組成。保護的接入電流為變壓器側CT二次三相電流，接入電壓為變壓器側或其他側PT二次三相電壓。對于微機保護，本側電壓可以通過(guò)軟件提供給其他側面，從而保證復壓過(guò)流保護在任何側面進(jìn)行PT維護時(shí)仍然可以使用。動(dòng)作邏輯如下圖所示。

2.變壓器的接地保護

大中型變壓器接地短路故障的后備保護通常包括:零序過(guò)流保護、零序過(guò)電壓保護、間隙保護等。下面簡(jiǎn)單介紹三種不同的中性點(diǎn)接地方法。

(1)中性點(diǎn)直接接地

直接接地電壓為110kV及以上中性點(diǎn)的變壓器，應在大電流接地系統側設置零序電流保護。變壓器側直接接地的變壓器，零序電流保護應帶方向，方向應指向各側母線(xiàn)。零序電流保護的原理與線(xiàn)路零序保護相似，可參考第30期。零序電流可取自中性點(diǎn)CT二次電流或本側CT二次三相電流。接入方向元件的零序電壓可取自本側PT開(kāi)口的三角電壓或本側的二次三相電壓。微機保護裝置主要采用自產(chǎn)方式。對于大型三繞組變壓器，零序電流保護可采用三段式。I段II段帶方向，II段無(wú)方向。每段一般有兩級延遲，以較短的延遲縮小故障范圍(跳母聯(lián)或條本側開(kāi)關(guān))，以較長(cháng)的延遲切除變壓器(跳三側開(kāi)關(guān))。根據實(shí)際情況確定具體的保護配置。如圖所示，在零序方向電流保護I段或II段后，首先通過(guò)短延時(shí)t1或t3跳母聯(lián)或跳本側開(kāi)關(guān)，以縮小故障影響范圍。如果故障量仍然存在，則通過(guò)長(cháng)延時(shí)t2或t4跳三側開(kāi)關(guān)切斷變壓器。無(wú)方向的III段直接通過(guò)延遲切除變壓器。

(2)中性點(diǎn)不接地

零序電流通過(guò)變壓器中性點(diǎn)構成零序電路。但是，如果所有變壓器的中性點(diǎn)都接地，接地點(diǎn)的短路電流將分流到每個(gè)變壓器上，從而降低零序過(guò)流保護的靈敏度。因此，為了將零序電流限制在一定范圍內，規定了中性點(diǎn)接地運行的變壓器數量。對于不接地運行的變壓器，為防止接地故障，故障點(diǎn)間隙電弧造成過(guò)電壓損壞變壓器，應配備零序電壓保護。由于全絕緣變壓器的中性點(diǎn)絕緣水平較高，當系統發(fā)生接地故障時(shí)，首先有零序電流保護中性點(diǎn)接地的變壓器。如果故障仍然存在，則有零序電壓保護中性點(diǎn)不接地的變壓器。

(3)中性點(diǎn)通過(guò)放電間隙接地

超高壓變壓器均為半絕緣變壓器，其中性點(diǎn)線(xiàn)圈對地絕緣弱于其他部位。中性點(diǎn)絕緣容易被擊穿。因此需要配置間隙保護。間隙保護的作用是保護中性點(diǎn)不接地變壓器中性點(diǎn)的絕緣安全。

在變壓器中性點(diǎn)對地之間安裝擊穿間隙。接地隔離開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，變壓器直接接地，投入零序過(guò)流保護。接地隔離開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，變壓器通過(guò)間隙接地，投入間隙保護。

采用間隙電流3I0和母線(xiàn)PT開(kāi)口三角電壓3U0作為判斷來(lái)實(shí)現間隙保護。如果由于故障中性點(diǎn)的位置上升，間隙擊穿，產(chǎn)生較大的間隙電流3I0，則通過(guò)延遲切除變壓器進(jìn)行間隙保護。此外，當系統發(fā)生接地故障時(shí)，中性點(diǎn)接地運行變壓器零序保護動(dòng)作，首先切除中性點(diǎn)接地的變壓器。系統失去接地點(diǎn)后，如果故障仍然存在，母線(xiàn)PT的開(kāi)口三角電壓3U0將非常大，此時(shí)間隙保護也將移動(dòng)。

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