微机型主变压器保护双重化的意义与原因

有关微机型主变压器保护双重化的意义与原因，差动保护的电流回路进行相应切换，后备保护的电流回路不用切换，主变压器保护的双重化基于的理由是什么。

微机型主变压器保护双重化

在电网中，主变压器是用以升压或降压的重要元件。它不但造价昂贵，损坏后修复周期长．还常常因主变压器故障而破坏电网的正常运行方式，造成发电厂停机及用户停电等损失。所以，确保主变压器的安全运行意义重大。

主变压器保护历来为广大继电保护专业人员所重视，如何提高主变压器保护的动作灵敏性和可靠性一直是制造厂家及运行单位的追求目标。但由于变压器既是个电元件、也是个磁元件，具有非线性特点和复杂的暂态过程。

因此，相对于线路保护来说，其动作正确率还很低。随着计算机技术的发展，微机型变压器保护越来越多，性能越来越好，使提高变压器保护的运行水平成为可能，对主变压器保护的双重化是其中一个方面。现在就我们在主变压器保护双重化实践中遇到的一些问题来谈一点体会。

1、主变压器保护双重化的意义

根据《继电保护和安全自动装置技术规程》要求、不同容量及不同电压等级的电力变压器配置不同的保护。一般大型变压器将瓦斯保护及纵联差动保护等作为主保护，各侧安装不同的复压过流、方向零序或阻抗保护等作为后备保护。规程中除明确对330kV及以上变压器可装设双重差动保护外，一般均按单主单后配置。

对于主后分开的保护，常常主保护与后备保护分别接一组电流互感器的次级，一般为差动保护接独立电流互感器，后备保护接主变压器套管电流互感器的次级，如图l。在双母带旁路主接线方式下，旁路开关代主变压器开关时，差动保护的电流回路进行相应切换，后备保护的电流回路不用切换。

差动保护的保护范围包括主变独立电流互感器至套管的引线，当旁代时则包括旁路母线。

在国家电力公司2000年9月发布的《防止电力生产重大事故的二十五项重点要求》中明确提出，220kV主变压器的微机保护必须双重化。主变保护微机化以前，使用分立电磁型元件组成主保护及后备保护时。

一套220kV主变压器保护一般要三到四面屏，要实现双重化将使屏位达六到七面，显然过于繁复。

在上世纪八十年代末九十年代初采用晶体管及集成电路型主变压器保护，虽然继电器的性能有了较大提高，分散的继电器也改成了整齐划一的机箱，但回路组成及接线仍然脱胎于电磁型保护，一主一后最少要两面屏，双重化后回路也很复杂。早期的微机型主变保护，由于采用的还是主后分开的设计方案，一套主保护加各侧后备保护、操作箱、失灵及非电量保护等，要七、八层机箱，要实现双重化仍然十分困难。

由于高性能的计算机芯片出现，在一套装置中包含主保护、各侧全部后备保护的新一代微机型主变压器保护已开发出来，并得到广泛应用。

该保护装置除非电量保护及开关操作箱外，全套主后合一的保护只要一层机箱，实现双重化后一般四到五层机箱，两面屏。

由于一套保护的的功能集中在一个机箱内，双套保护一般采用相同的输入输出设计，所以外围接线相当简洁，其外围回路比采用主后分开的单套配置还简单。

双重化的保护可以采用不同厂家、不同原理，对变压器发生各类复杂故障时可靠切除故障更有利。双主双后主变压器保护电流回路的接入方式。

主变压器保护的双重化基于以下理由：

计算机技术的发展，高性能计算机芯片的出现，主后合一的设计，在技术上使保护配置的双重化成为可能。

多年来线路保护双重化的成功运行经验。

对供电可靠性要求的提高。微机保护发生故障后，一般要依赖生产厂家进行处理，处理周期较长，如只有单套保护，有时保护故障将使变压器将被迫停运。

采用双主双后主变压器保护后，如何接人电流互感器的二次回路将是我们需要考虑的一个问题：

一般将第一套保护接原差动保护电流互感器次级，即独立电流互感器，旁代时需切换；第二套保护接原后备保护电流互感器次级，即套管电流互感器，旁代时不需要切换，但对降压变的高压侧来说，无论是差动保护还是该侧的后备保护，其保护范围不包括开关电流互感器到变压器套管的引线，对低压侧来说，应其后备保护的保护范围指向非电源侧，所以引线故障将由后备保护切除。

在独立电流互感器次级足够时，可以将第二保护也接人独立电流互感器，旁代时切套管电流互感器,这样可以确保正常运行时两套保护均有足够的保护范围，当第一保护因故退出时，不至于因第二套保护存在死区而影响主变的正常运行。但现场进行电流二次回路的切换较麻烦，因操作不当引起差动保护误动的情况时有发生，所以在保护方式满足要求时，不建议过多进行电流回路的切换。

笔者认为该回路在设计及施丁时可以接好，正常运行时旁代只切第一套，当第一套保护因故退出时，将第二套保护的电流回路切至独立电流互感器。

为了避免电流回路的切换，也可以两套保护均使用套管电流互感器，在降压变的高压侧增设简单电流保护，接独立电流互感器作为引线的保护，当旁代时停用该保护，起用旁路保护作引线及旁路母线的保护，这样保护配置较复杂，该电流保护与旁路保护整定时要考虑励磁涌流的影响。如何取舍将取决于各地的运行习惯。2双主双后主变压器保护的二次回路接线。

双主双后的主变保护一般按两面屏配置，两套保护装置分别装在两面屏上，三侧的开关操作箱及非电量保护、失灵保护、220kV侧的三相不一致保护等分散安装于两面屏。

根据反措要求，每套主变保护应分别使用一组电源开关或熔断器，并分别接在变电所中不同的直流母线，这样在一组母线失电时不至于失去全部保护。

非电量保护只有一套，应使用独立的电源开关或熔断器，具有电源消失监视，对重瓦斯等用于跳闸的保护，应通过接于控制电源的重动继电器直接跳闸，不应接入逆变电源，但其动作信号应作为开关量接人微机保护，以便保护动作后的分析及信息储存。

对220kY侧的失灵保护和三相不一致保护，可合用一套装置，使用单独的电源开关或熔断器。

三侧开关的操作电源应独立，220kV侧一般使用双跳圈的开关，每一跳圈使用一组电源开关或熔断器，接于变电所中不同的直流母线。

每套保护使用不同的电流互感器次级，但一般的变电所不具备每套保护使用不同电压次级的条件。但电压在经切换继电器切换后，因分别经一只空气小开关接人保护装置，小开关的输出必须经端子排过度，只有这样才能分别对每套保护装置进行通电检查或校验。

两套保护装置的出口回路在端子排上并接后接入开关操作箱。对220kY侧出口，因是双跳圈开关，可以每套装置跳一组跳圈，也可以每套装置分别跳两组跳圈，跳两组跳圈的可靠性显然要比跳一组高，但回路显得复杂，在停起用保护时操作多。

3、主变压器保护双重化后的运行方式及操作要求

采用双主双后的主变压器保护后，保护的运行方式变得灵活，但由于各类压板较多，操作变得复杂，与传统的主变保护有许多不同之处。

(1)保护装置的投退

单独投退某一保护功能时，如停用差动保护，可投退某一保护的开入量压板，但某一套保护整个投退时，可直接操作该套保护装置的出口压板，这样可以简化操作。

(2)保护装置的旁代操作

在主变压器开关因故停用需要用旁路开关代路时，接主变压器套管电流互感器的一套保护电流回路无需切换，保护压板也不用操作，只要将电压切换开关切至旁路或固定于相应的运行母线即可。

在切换电压时，可能会出现电压回路异常的报警，这时相当于复压闭锁开放，由于这个过程时间非常短，不会对保护的运行带来不良后果。

对使用独立电流互感器的一套保护，电压回路的切换同上，但由于电流回路需要切换，首先要考虑停用该套差动保护，同时还要停用零序保护，否则在负荷电流较大或切换过程中发生区外故障时保护将误动。对相电流过流保护等，因切换过程中只会引起拒动，所以不必停用。

当然，由于电流回路切换的时间较短，可不考虑第二套保护对引线部分有死区的影响，为了简化操作，也可以在电流切换过程中将第一套保护全部停用，即停用它的出口压板。

4、几种运行方式的讨论

目前，在我公司运行的双主双后主变保护中，沿用了单套保护的运行习惯，即第一套保护接独立电流互感器，旁代时进行电流回路切换，第二套保护接套管电流互感器，旁代时不切换，在旁路开关代路时。旁路开关的保护停用。但有几种运行方式值得讨论，因为瓦斯保护与运行方式无关，在讨论过程中我们认为一直按规程投入运行。

在旁代时停用第一套全部保护，不进行电流回路的切换，起用旁路开关的保护作引线与主变的后备。这样对降压变的220kV侧来说，形成了一套差动保护加两套后备保护的方式，对于llOkV侧，由于旁路保护的方向问题，该保护无法正常使用。

220kV旁路保护范围的指向为旁路母线与引线，能满足要求。llOkV侧旁路保护范围虽然也指向旁路母线及引线，但因为降压变电源在220kV侧，其主变压器后备保护的范围应指向母线，与旁路保护范围的指向相反。

在第二套保护因故退出运行时，因第一套保护无死区，无需操作变压器可以继续运行，但第一套保护因故退出运行时，因第二套保护存在死区，需要一定的补救措施。其措施之一是用220kV旁路开关代主变开关，起用旁路开关的保护，这一方案较完善，也可以将套管电流互感器的回路切到独立电流互感器，但正如前面所述，在切换过程中差动保护及零序保护要停用，这时变压器将只有瓦斯保护与部分后备保护，这将是十分危险的。

还有一种方法是两套保护均接独立电流互感器，旁代时第一套保护切至旁路电流互感器，第二套保护切套管电流互感器，但将给正常旁代增加操作难度。

总之，采用双主双后主变压器保护后，增加了保护装置运行的灵活性与可靠性，同时也给设计运行等方面带来了一些新问题，如果处理得当，将会有益于安全运行，否则将会造成隐患。

双主双后主变压器保护的出现是一种进步，但一些操作还过于复杂，按目前的电流回路接人方式还不够完善，我们有待于象微机母线保护这样的方式自适应主变压器保护的出现，在减少现场操作的同时，少因切换电流回路造成的保护不正确动作。