差動(dòng)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(jī)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(jià)昂貴，損壞后修復(fù)周期長(zhǎng)．還常常因主變壓器故障而破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行方式，造成發(fā)電廠停機(jī)及用戶停電等損失。所以，確保主變壓器的安全運(yùn)行意義重大。

主變壓器保護(hù)歷來(lái)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(dòng)作靈敏性和可靠性一直是制造廠家及運(yùn)行單位的追求目標(biāo)。但由于變壓器既是個(gè)電元件、也是個(gè)磁元件，具有非線性特點(diǎn)和復(fù)雜的暫態(tài)過(guò)程。

因此，相對(duì)于線路保護(hù)來(lái)說(shuō)，其動(dòng)作正確率還很低。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，微機(jī)型變壓器保護(hù)越來(lái)越多，性能越來(lái)越好，使提高變壓器保護(hù)的運(yùn)行水平成為可能，對(duì)主變壓器保護(hù)的雙重化是其中一個(gè)方面。現(xiàn)在就我們?cè)谥髯儔浩鞅Ｗo(hù)雙重化實(shí)踐中遇到的一些問(wèn)題來(lái)談一點(diǎn)體會(huì)。

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(dòng)裝置技術(shù)規(guī)程》要求、不同容量及不同電壓等級(jí)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(dòng)保護(hù)等作為主保護(hù)，各側(cè)安裝不同的復(fù)壓過(guò)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(duì)330kV及以上變壓器可裝設(shè)雙重差動(dòng)保護(hù)外，一般均按單主單后配置。

對(duì)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(jí)，一般為差動(dòng)保護(hù)接獨(dú)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(jí)，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(shí)，差動(dòng)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(dòng)保護(hù)的保護(hù)范圍包括主變獨(dú)立電流互感器至套管的引線，當(dāng)旁代時(shí)則包括旁路母線。

在國(guó)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(xiàng)重點(diǎn)要求》中明確提出，220kV主變壓器的微機(jī)保護(hù)必須雙重化。主變保護(hù)微機(jī)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(shí)。

一套220kV主變壓器保護(hù)一般要三到四面屏，要實(shí)現(xiàn)雙重化將使屏位達(dá)六到七面，顯然過(guò)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(jī)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(jī)型主變保護(hù)，由于采用的還是主后分開的設(shè)計(jì)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(jī)箱，要實(shí)現(xiàn)雙重化仍然十分困難。

由于高性能的計(jì)算機(jī)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(jī)型主變壓器保護(hù)已開發(fā)出來(lái)，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(jī)箱，實(shí)現(xiàn)雙重化后一般四到五層機(jī)箱，兩面屏。

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

雙重化的保護(hù)可以采用不同廠家、不同原理，對(duì)變壓器發(fā)生各類復(fù)雜故障時(shí)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(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，高性能計(jì)算機(jī)芯片的出現(xiàn)，主后合一的設(shè)計(jì)，在技術(shù)上使保護(hù)配置的雙重化成為可能。

多年來(lái)線路保護(hù)雙重化的成功運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

對(duì)供電可靠性要求的提高。微機(jī)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(zhǎng)，如只有單套保護(hù)，有時(shí)保護(hù)故障將使變壓器將被迫停運(yùn)。

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(gè)問(wèn)題：

一般將第一套保護(hù)接原差動(dòng)保護(hù)電流互感器次級(jí)，即獨(dú)立電流互感器，旁代時(shí)需切換；第二套保護(hù)接原后備保護(hù)電流互感器次級(jí)，即套管電流互感器，旁代時(shí)不需要切換，但對(duì)降壓變的高壓側(cè)來(lái)說(shuō)，無(wú)論是差動(dòng)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(duì)低壓側(cè)來(lái)說(shuō)，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(dú)立電流互感器次級(jí)足夠時(shí)，可以將第二保護(hù)也接人獨(dú)立電流互感器，旁代時(shí)切套管電流互感器，這樣可以確保正常運(yùn)行時(shí)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(shí)，不至于因第二套保護(hù)存在死區(qū)而影響主變的正常運(yùn)行。但現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況時(shí)有發(fā)生，所以在保護(hù)方式滿足要求時(shí)，不建議過(guò)多進(jìn)行電流回路的切換。

筆者認(rèn)為該回路在設(shè)計(jì)及施丁時(shí)可以接好，正常運(yùn)行時(shí)旁代只切第一套，當(dāng)?shù)谝惶妆Ｗo(hù)因故退出時(shí)，將第二套保護(hù)的電流回路切至獨(dú)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(jiǎn)單電流保護(hù)，接獨(dú)立電流互感器作為引線的保護(hù)，當(dāng)旁代時(shí)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(shí)要考慮勵(lì)磁涌流的影響。如何取舍將取決于各地的運(yùn)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(shí)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(dú)立的電源開關(guān)或熔斷器，具有電源消失監(jiān)視，對(duì)重瓦斯等用于跳閘的保護(hù)，應(yīng)通過(guò)接于控制電源的重動(dòng)繼電器直接跳閘，不應(yīng)接入逆變電源，但其動(dòng)作信號(hào)應(yīng)作為開關(guān)量接人微機(jī)保護(hù)，以便保護(hù)動(dòng)作后的分析及信息儲(chǔ)存。

對(duì)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(dú)的電源開關(guān)或熔斷器。

三側(cè)開關(guān)的操作電源應(yīng)獨(dú)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(jí)，但一般的變電所不具備每套保護(hù)使用不同電壓次級(jí)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(guò)度，只有這樣才能分別對(duì)每套保護(hù)裝置進(jìn)行通電檢查或校驗(yàn)。

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(duì)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(shí)操作多。

3、主變壓器保護(hù)雙重化后的運(yùn)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(yùn)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(dú)投退某一保護(hù)功能時(shí)，如停用差動(dòng)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(gè)投退時(shí)，可直接操作該套保護(hù)裝置的出口壓板，這樣可以簡(jiǎn)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(shí)，接主變壓器套管電流互感器的一套保護(hù)電流回路無(wú)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(yùn)行母線即可。

在切換電壓時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)電壓回路異常的報(bào)警，這時(shí)相當(dāng)于復(fù)壓閉鎖開放，由于這個(gè)過(guò)程時(shí)間非常短，不會(huì)對(duì)保護(hù)的運(yùn)行帶來(lái)不良后果。

對(duì)使用獨(dú)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(dòng)保護(hù)，同時(shí)還要停用零序保護(hù)，否則在負(fù)荷電流較大或切換過(guò)程中發(fā)生區(qū)外故障時(shí)保護(hù)將誤動(dòng)。對(duì)相電流過(guò)流保護(hù)等，因切換過(guò)程中只會(huì)引起拒動(dòng)，所以不必停用。

當(dāng)然，由于電流回路切換的時(shí)間較短，可不考慮第二套保護(hù)對(duì)引線部分有死區(qū)的影響，為了簡(jiǎn)化操作，也可以在電流切換過(guò)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(yùn)行方式的討論

目前，在我公司運(yùn)行的雙主雙后主變保護(hù)中，沿用了單套保護(hù)的運(yùn)行習(xí)慣，即第一套保護(hù)接獨(dú)立電流互感器，旁代時(shí)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(shí)不切換，在旁路開關(guān)代路時(shí)。旁路開關(guān)的保護(hù)停用。但有幾種運(yùn)行方式值得討論，因?yàn)橥咚贡Ｗo(hù)與運(yùn)行方式無(wú)關(guān)，在討論過(guò)程中我們認(rèn)為一直按規(guī)程投入運(yùn)行。

在旁代時(shí)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(duì)降壓變的220kV側(cè)來(lái)說(shuō)，形成了一套差動(dòng)保護(hù)加兩套后備保護(hù)的方式，對(duì)于llOkV側(cè)，由于旁路保護(hù)的方向問(wèn)題，該保護(hù)無(wú)法正常使用。

220kV旁路保護(hù)范圍的指向?yàn)榕月纺妇€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?yàn)榻祲鹤冸娫丛?20kV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(yùn)行時(shí)，因第一套保護(hù)無(wú)死區(qū)，無(wú)需操作變壓器可以繼續(xù)運(yùn)行，但第一套保護(hù)因故退出運(yùn)行時(shí)，因第二套保護(hù)存在死區(qū)，需要一定的補(bǔ)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(dú)立電流互感器，但正如前面所述，在切換過(guò)程中差動(dòng)保護(hù)及零序保護(hù)要停用，這時(shí)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(xiǎn)的。

還有一種方法是兩套保護(hù)均接獨(dú)立電流互感器，旁代時(shí)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(yùn)行的靈活性與可靠性，同時(shí)也給設(shè)計(jì)運(yùn)行等方面帶來(lái)了一些新問(wèn)題，如果處理得當(dāng)，將會(huì)有益于安全運(yùn)行，否則將會(huì)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(guò)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(jī)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(chǎng)操作的同時(shí)，少因切換電流回路造成的保護(hù)不正確動(dòng)作。