主變壓器保護(hù)雙重化的意義與原因是什么

差動保護(hù)的電流回路進(jìn)行相應(yīng)切換，后備保護(hù)的電流回路不用切換，主變壓器保護(hù)的雙重化基于的理由是什么。

微機型主變壓器保護(hù)雙重化

在電網(wǎng)中，主變壓器是用以升壓或降壓的重要元件。它不但造價昂貴，損壞后修復(fù)周期長．還常常因主變壓器故障而破壞電網(wǎng)的正常運行方式，造成發(fā)電廠停機及用戶停電等損失。所以，確保主變壓器的安全運行意義重大。

主變壓器保護(hù)歷來為廣大繼電保護(hù)專業(yè)人員所重視，如何提高主變壓器保護(hù)的動作靈敏性和可靠性一直是制造廠家及運行單位的追求目標(biāo)。但由于變壓器既是個電元件、也是個磁元件，具有非線性特點和復(fù)雜的暫態(tài)過程。

因此，相對于線路保護(hù)來說，其動作正確率還很低。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，微機型變壓器保護(hù)越來越多，性能越來越好，使提高變壓器保護(hù)的運行水平成為可能，對主變壓器保護(hù)的雙重化是其中一個方面?，F(xiàn)在就我們在主變壓器保護(hù)雙重化實踐中遇到的一些問題來談一點體會。

1、主變壓器保護(hù)雙重化的意義

根據(jù)《繼電保護(hù)和安全自動裝置技術(shù)規(guī)程》要求、不同容量及不同電壓等級的電力變壓器配置不同的保護(hù)。一般大型變壓器將瓦斯保護(hù)及縱聯(lián)差動保護(hù)等作為主保護(hù)，各側(cè)安裝不同的復(fù)壓過流、方向零序或阻抗保護(hù)等作為后備保護(hù)。規(guī)程中除明確對330kV及以上變壓器可裝設(shè)雙重差動保護(hù)外，一般均按單主單后配置。

對于主后分開的保護(hù)，常常主保護(hù)與后備保護(hù)分別接一組電流互感器的次級，一般為差動保護(hù)接獨立電流互感器，后備保護(hù)接主變壓器套管電流互感器的次級，如圖l。在雙母帶旁路主接線方式下，旁路開關(guān)代主變壓器開關(guān)時，差動保護(hù)的電流回路進(jìn)行相應(yīng)切換，后備保護(hù)的電流回路不用切換。

差動保護(hù)的保護(hù)范圍包括主變獨立電流互感器至套管的引線，當(dāng)旁代時則包括旁路母線。

在國家電力公司2000年9月發(fā)布的《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項重點要求》中明確提出，220kV主變壓器的微機保護(hù)必須雙重化。主變保護(hù)微機化以前，使用分立電磁型元件組成主保護(hù)及后備保護(hù)時。

一套220kV主變壓器保護(hù)一般要三到四面屏，要實現(xiàn)雙重化將使屏位達(dá)六到七面，顯然過于繁復(fù)。

在上世紀(jì)八十年代末九十年代初采用晶體管及集成電路型主變壓器保護(hù)，雖然繼電器的性能有了較大提高，分散的繼電器也改成了整齊劃一的機箱，但回路組成及接線仍然脫胎于電磁型保護(hù)，一主一后最少要兩面屏，雙重化后回路也很復(fù)雜。早期的微機型主變保護(hù)，由于采用的還是主后分開的設(shè)計方案，一套主保護(hù)加各側(cè)后備保護(hù)、操作箱、失靈及非電量保護(hù)等，要七、八層機箱，要實現(xiàn)雙重化仍然十分困難。

由于高性能的計算機芯片出現(xiàn)，在一套裝置中包含主保護(hù)、各側(cè)全部后備保護(hù)的新一代微機型主變壓器保護(hù)已開發(fā)出來，并得到廣泛應(yīng)用。

該保護(hù)裝置除非電量保護(hù)及開關(guān)操作箱外，全套主后合一的保護(hù)只要一層機箱，實現(xiàn)雙重化后一般四到五層機箱，兩面屏。

由于一套保護(hù)的的功能集中在一個機箱內(nèi)，雙套保護(hù)一般采用相同的輸入輸出設(shè)計，所以外圍接線相當(dāng)簡潔，其外圍回路比采用主后分開的單套配置還簡單。

雙重化的保護(hù)可以采用不同廠家、不同原理，對變壓器發(fā)生各類復(fù)雜故障時可靠切除故障更有利。雙主雙后主變壓器保護(hù)電流回路的接入方式。

主變壓器保護(hù)的雙重化基于以下理由：

計算機技術(shù)的發(fā)展，高性能計算機芯片的出現(xiàn)，主后合一的設(shè)計，在技術(shù)上使保護(hù)配置的雙重化成為可能。

多年來線路保護(hù)雙重化的成功運行經(jīng)驗。

對供電可靠性要求的提高。微機保護(hù)發(fā)生故障后，一般要依賴生產(chǎn)廠家進(jìn)行處理，處理周期較長，如只有單套保護(hù)，有時保護(hù)故障將使變壓器將被迫停運。

采用雙主雙后主變壓器保護(hù)后，如何接人電流互感器的二次回路將是我們需要考慮的一個問題：

一般將第一套保護(hù)接原差動保護(hù)電流互感器次級，即獨立電流互感器，旁代時需切換；第二套保護(hù)接原后備保護(hù)電流互感器次級，即套管電流互感器，旁代時不需要切換，但對降壓變的高壓側(cè)來說，無論是差動保護(hù)還是該側(cè)的后備保護(hù)，其保護(hù)范圍不包括開關(guān)電流互感器到變壓器套管的引線，對低壓側(cè)來說，應(yīng)其后備保護(hù)的保護(hù)范圍指向非電源側(cè)，所以引線故障將由后備保護(hù)切除。

在獨立電流互感器次級足夠時，可以將第二保護(hù)也接人獨立電流互感器，旁代時切套管電流互感器，這樣可以確保正常運行時兩套保護(hù)均有足夠的保護(hù)范圍，當(dāng)?shù)谝槐Ｗo(hù)因故退出時，不至于因第二套保護(hù)存在死區(qū)而影響主變的正常運行。但現(xiàn)場進(jìn)行電流二次回路的切換較麻煩，因操作不當(dāng)引起差動保護(hù)誤動的情況時有發(fā)生，所以在保護(hù)方式滿足要求時，不建議過多進(jìn)行電流回路的切換。

筆者認(rèn)為該回路在設(shè)計及施丁時可以接好，正常運行時旁代只切第一套，當(dāng)?shù)谝惶妆Ｗo(hù)因故退出時，將第二套保護(hù)的電流回路切至獨立電流互感器。

為了避免電流回路的切換，也可以兩套保護(hù)均使用套管電流互感器，在降壓變的高壓側(cè)增設(shè)簡單電流保護(hù)，接獨立電流互感器作為引線的保護(hù)，當(dāng)旁代時停用該保護(hù)，起用旁路保護(hù)作引線及旁路母線的保護(hù)，這樣保護(hù)配置較復(fù)雜，該電流保護(hù)與旁路保護(hù)整定時要考慮勵磁涌流的影響。如何取舍將取決于各地的運行習(xí)慣。2雙主雙后主變壓器保護(hù)的二次回路接線。

雙主雙后的主變保護(hù)一般按兩面屏配置，兩套保護(hù)裝置分別裝在兩面屏上，三側(cè)的開關(guān)操作箱及非電量保護(hù)、失靈保護(hù)、220kV側(cè)的三相不一致保護(hù)等分散安裝于兩面屏。

根據(jù)反措要求，每套主變保護(hù)應(yīng)分別使用一組電源開關(guān)或熔斷器，并分別接在變電所中不同的直流母線，這樣在一組母線失電時不至于失去全部保護(hù)。

非電量保護(hù)只有一套，應(yīng)使用獨立的電源開關(guān)或熔斷器，具有電源消失監(jiān)視，對重瓦斯等用于跳閘的保護(hù)，應(yīng)通過接于控制電源的重動繼電器直接跳閘，不應(yīng)接入逆變電源，但其動作信號應(yīng)作為開關(guān)量接人微機保護(hù)，以便保護(hù)動作后的分析及信息儲存。

對220kY側(cè)的失靈保護(hù)和三相不一致保護(hù)，可合用一套裝置，使用單獨的電源開關(guān)或熔斷器。

三側(cè)開關(guān)的操作電源應(yīng)獨立，220kV側(cè)一般使用雙跳圈的開關(guān)，每一跳圈使用一組電源開關(guān)或熔斷器，接于變電所中不同的直流母線。

每套保護(hù)使用不同的電流互感器次級，但一般的變電所不具備每套保護(hù)使用不同電壓次級的條件。但電壓在經(jīng)切換繼電器切換后，因分別經(jīng)一只空氣小開關(guān)接人保護(hù)裝置，小開關(guān)的輸出必須經(jīng)端子排過度，只有這樣才能分別對每套保護(hù)裝置進(jìn)行通電檢查或校驗。

兩套保護(hù)裝置的出口回路在端子排上并接后接入開關(guān)操作箱。對220kY側(cè)出口，因是雙跳圈開關(guān)，可以每套裝置跳一組跳圈，也可以每套裝置分別跳兩組跳圈，跳兩組跳圈的可靠性顯然要比跳一組高，但回路顯得復(fù)雜，在停起用保護(hù)時操作多。

3、主變壓器保護(hù)雙重化后的運行方式及操作要求

采用雙主雙后的主變壓器保護(hù)后，保護(hù)的運行方式變得靈活，但由于各類壓板較多，操作變得復(fù)雜，與傳統(tǒng)的主變保護(hù)有許多不同之處。

（1）保護(hù)裝置的投退

單獨投退某一保護(hù)功能時，如停用差動保護(hù)，可投退某一保護(hù)的開入量壓板，但某一套保護(hù)整個投退時，可直接操作該套保護(hù)裝置的出口壓板，這樣可以簡化操作。

（2）保護(hù)裝置的旁代操作

在主變壓器開關(guān)因故停用需要用旁路開關(guān)代路時，接主變壓器套管電流互感器的一套保護(hù)電流回路無需切換，保護(hù)壓板也不用操作，只要將電壓切換開關(guān)切至旁路或固定于相應(yīng)的運行母線即可。

在切換電壓時，可能會出現(xiàn)電壓回路異常的報警，這時相當(dāng)于復(fù)壓閉鎖開放，由于這個過程時間非常短，不會對保護(hù)的運行帶來不良后果。

對使用獨立電流互感器的一套保護(hù)，電壓回路的切換同上，但由于電流回路需要切換，首先要考慮停用該套差動保護(hù)，同時還要停用零序保護(hù)，否則在負(fù)荷電流較大或切換過程中發(fā)生區(qū)外故障時保護(hù)將誤動。對相電流過流保護(hù)等，因切換過程中只會引起拒動，所以不必停用。

當(dāng)然，由于電流回路切換的時間較短，可不考慮第二套保護(hù)對引線部分有死區(qū)的影響，為了簡化操作，也可以在電流切換過程中將第一套保護(hù)全部停用，即停用它的出口壓板。

4、幾種運行方式的討論

目前，在我公司運行的雙主雙后主變保護(hù)中，沿用了單套保護(hù)的運行習(xí)慣，即第一套保護(hù)接獨立電流互感器，旁代時進(jìn)行電流回路切換，第二套保護(hù)接套管電流互感器，旁代時不切換，在旁路開關(guān)代路時。旁路開關(guān)的保護(hù)停用。但有幾種運行方式值得討論，因為瓦斯保護(hù)與運行方式無關(guān)，在討論過程中我們認(rèn)為一直按規(guī)程投入運行。

在旁代時停用第一套全部保護(hù)，不進(jìn)行電流回路的切換，起用旁路開關(guān)的保護(hù)作引線與主變的后備。這樣對降壓變的220kV側(cè)來說，形成了一套差動保護(hù)加兩套后備保護(hù)的方式，對于llOkV側(cè)，由于旁路保護(hù)的方向問題，該保護(hù)無法正常使用。

220kV旁路保護(hù)范圍的指向為旁路母線與引線，能滿足要求。llOkV側(cè)旁路保護(hù)范圍雖然也指向旁路母線及引線，但因為降壓變電源在220kV側(cè)，其主變壓器后備保護(hù)的范圍應(yīng)指向母線，與旁路保護(hù)范圍的指向相反。

在第二套保護(hù)因故退出運行時，因第一套保護(hù)無死區(qū)，無需操作變壓器可以繼續(xù)運行，但第一套保護(hù)因故退出運行時，因第二套保護(hù)存在死區(qū)，需要一定的補救措施。其措施之一是用220kV旁路開關(guān)代主變開關(guān)，起用旁路開關(guān)的保護(hù)，這一方案較完善，也可以將套管電流互感器的回路切到獨立電流互感器，但正如前面所述，在切換過程中差動保護(hù)及零序保護(hù)要停用，這時變壓器將只有瓦斯保護(hù)與部分后備保護(hù)，這將是十分危險的。

還有一種方法是兩套保護(hù)均接獨立電流互感器，旁代時第一套保護(hù)切至旁路電流互感器，第二套保護(hù)切套管電流互感器，但將給正常旁代增加操作難度。

總之，采用雙主雙后主變壓器保護(hù)后，增加了保護(hù)裝置運行的靈活性與可靠性，同時也給設(shè)計運行等方面帶來了一些新問題，如果處理得當(dāng)，將會有益于安全運行，否則將會造成隱患。

雙主雙后主變壓器保護(hù)的出現(xiàn)是一種進(jìn)步，但一些操作還過于復(fù)雜，按目前的電流回路接人方式還不夠完善，我們有待于象微機母線保護(hù)這樣的方式自適應(yīng)主變壓器保護(hù)的出現(xiàn)，在減少現(xiàn)場操作的同時，少因切換電流回路造成的保護(hù)不正確動作。