分享‖110kV变压器保护配置及相量分析要点解读

      在电力系统中，110千伏变压器的保护配置至关重要，确保其安全稳定运行。以下是110千伏变压器保护配置的详细情况：

（一）保护配置
1. 电气量保护
   - 主变差动保护：用于检测变压器内部和外部的短路故障。
   - 复合电压闭锁过流保护：分别应用于110kV侧（高压侧）、35kV侧（中压侧）和10kV侧（低压侧），以防止过电流和保护设备免受损害。
2. 非电气量保护
   - 温度保护：监测变压器绕组和油温，防止过热。
   - 压力释放保护：监测变压器内部压力，防止压力过高导致的事故。
（二）保护配置原则
1. 主变差动保护
   - 采用高精度的电流互感器，确保差动保护的灵敏度和可靠性。
   - 配置适当的继电器，确保在故障情况下快速切断电源。
2. 复合电压闭锁过流保护
   - 根据变压器的额定电流和短路容量，设定合理的保护定值。
   - 结合电压和电流的变化，提高保护的准确性和选择性。
3. 非电气量保护
   - 安装温度传感器和压力传感器，实时监测变压器的运行状态。
   - 配置相应的报警和控制装置，确保在异常情况下及时采取措施。
（三）保护调试与验收
1. 调试准备
   - 准备好必要的测试仪器和工具，确保调试过程的顺利进行。
   - 核对保护装置的接线和设置，确保符合设计要求。
2. 调试步骤
   - 进行电流互感器的变比和极性校验，确保数据的准确性。
   - 进行伏安特性测试，检查电流互感器的性能和负载能力。
   - 进行整组调试，模拟各种故障情况，验证保护装置的可靠性和有效性。
3. 验收标准
   - 所有保护装置应通过严格的测试和验收，确保其在实际运行中的可靠性和稳定性。
   - 记录详细的调试和验收报告，便于后续维护和故障排查。
通过以上保护配置和调试措施，确保110千伏变压器在各种运行条件下都能保持安全稳定，保障电力系统的正常运行。

目前，变压器差动保护使用的类型的情况是：一些运行时间比较长，还没有进行改造的变电站的差动保护BCH-1、BCH-2、LCD-4、LCD-5、LCD-5A等型号的继电器仍然在使用。综合自动化站使用的是微机型差动保护。不论是何种差动保护，其差动保护原理是没有什么大的区别，无非就是增加了间断角原理、波形对称原理等一些新特性而已。就我们现场实验班组而言，有些项目没有检验的手段，在现场也不要求做检验。例如：间断角原理、二次谐波制动等功能。

变压器差动保护调试工作在现在的调试水平来看，应该是很简单的，但是，要保证质量顺利的调试好一套变压器差动保护，也不是一件很容易的事情，为了搞好变压器差动保护的调试工作，在开始工作之前，需要进行一些准备工作，准备好必要的资料和工具、校验仪器，实验报告等等。以下是我们认为需要准备的工作项目：

1。准备好校验保护装置的试验仪器

2。准备好万用表（包括指针的和数字的万用表）

3。准备好一号电池2节

4。准备好电流互感器实验仪或者升流器和大小量程的电流表

5。如果不具备电流互感器实验仪器，那么还要准备最小不低于5KVA的调压器，和大小量程的电流表

6。准备好要验收调试的差动保护二次设计图纸，提前审查保证没有错误，与现场一致。

7。准备好实验报告记录纸其中包括：互感器试验报告、差动保护继电器试验报告（根据现场实际情况准备微机式的微机差动保护报告或者常规差动继电器试验报告、带负荷测相量报告）、保护定值。

8。准备好合适的工具。

9。准备好相关的工作票和安全措施票及装置校验作业指导书。

以110KV变压器为例，目前我地区使用的110KV变压器基本都是Y0/Y0/△-12-12-11接线。因为变压器110KV侧绕组Y0接线与10KV侧绕组△接线，高低压两侧同相电流出现了30度的相角差，就使得变压器差动回路中出现了很大的不平衡电流。解决的方法是，将变压器110KV侧及35KV侧的差动保护用电流互感器的二次绕组接成△，将10KV侧差动保护用的电流互感器二次接成Y形，这样来弥补由于变压器高、中、低压侧之间相角的30度差。

那么究竟在现场怎么配合呢：

A。对常规变电站的Y0/Y0/△-12-12-11变压器接线的差动保护，我们主要是要把电流互感器二次接线进行星角变换变化为：△/△/Y-11-11-12接线。

B。对于微机差动保护，由于星角变换可以在保护装置内部来完成，所以在互感器接线上就不再考虑星角变化的问题，而是直接将变压器各侧的电流互感器二次绕组都接成Y形直接进入装置。

      在对变压器差动保护进行整体调试验收工作时，需按照以下主要项目和顺序进行操作，在做好充分准备的前提下：
      一、电流互感器变比检查：首先进行变压器各侧差动保护所用电流互感器的变比检查，该检查应在端子箱与电流互感器之间进行。此举不仅可验证从电流互感器至端子箱之间接线的准确性，还能通过分段检查回路，便于快速定位问题。
      二、电流互感器极性校验：接着进行变压器各侧差动保护所用电流互感器的极性校验。通常情况下，一次侧以母线侧为正极性。由于变压器差动保护的范围涵盖各侧电流互感器之间的区域，当保护区内部发生故障时，故障电流将从各侧母线流向变压器。因此，应将电池的正极连接到电流互感器的母线侧，负极连接到变压器侧，并确保三侧的极性均为正。在进行极性校验时，需注意电池和指针万用表的表笔极性均需正确设置，使用万用表的直流毫安档进行测试。对于二次绕组为Y形接线的电流互感器，需按照规定的接线方式连接表笔。完成极性校验后，若发现不符合要求的极性，需在电流互感器二次接线柱上进行改线调整，以确保三侧极性一致。
      三、端子箱至电流互感器间的极性复核：建议在端子箱与电流互感器之间进行极性检查，并可分两步进行：首先在端子箱处进行点极性操作，然后再重复此步骤至保护屏处。在进行差动保护测试时，需确保端子箱内其他绕组全部断开，以避免设计或施工阶段可能出现的错误。同时，需确认使用的绕组具体是哪个绕组，并核对其实准确度等级是否满足保护要求。在完成变比、准确度等级和极性的核对后，将线缆连接至主控制室端子排，并注意相序的正确性。随后测量盘下电阻以检查接线的稳固性。
      四、电流互感器特性与负载能力测试：
为验证所使用的电流互感器的性能及负载能力，需进行二次绕组的伏安特性测试。通常情况下，完成伏安特性测试后还需进行实际负载测试，并结合母线的短路电流数据进行计算以判断互感器是否满足需求。然而，目前我们实验班组在这方面的工作相对简化主要通过伏安特性测试来检查绕组是否满足保护所需的准确度等级及是否存在匝间短路等问题。如现场发现异常需与其他准确度等级的绕组进行比较并注意不同电压等级、不同厂家及不同结构的电流互感器的伏安特性可能存在差异。最佳测试方法是在电流互感器基线柱上进行以避免二次电缆线的影响。

做伏安特性接线图如图：

      绘制伏安特性接线图并进行实验，如下所述：在过去，由于缺少综合互感器实验设备，我们通常使用常规设备搭建回路来进行伏安特性测试。如今，随着综合互感器实验仪器的引入，这项工作已经得到了显著简化。

实验步骤如下：
使用升压器逐步增加电压。
读取电流表的数值和电压值。
根据下表中的格式进行实验并记录数据。具体实验报告请参见附件。

伏安特性实验表格：

第五步是对继电保护装置进行整体调试。具体操作如下：
      1. 分原理调试：根据不同原理的装置分别进行调试。
      2. 模拟量输入：在端子排上施加模拟量信号。
     3. 多侧实验电流注入：分别从高压、中压和低压侧加入测试电流。
      4. 原理与接线检查：依据装置的原理和设计接线原则进行全面检验。
特别需要注意的是：
    - 制动绕组接线检查：仔细检查制动绕组的接线情况。
    - 制动绕组位置确认：明确制动绕组连接在哪一侧。
    - 实验数据一致性验证：在实验过程中，重点核对各项数据，确保其与预期结果一致。
    通过以上步骤，确保继电保护装置的功能和性能符合设计要求。

例1：下面举例画出YO/Δ­11两卷变压器的差动保护原理接线图，并标出电流互感器极性。

通过上图分析区内故障时候差动继电器工作绕组流如的电流情况。

通过上图分析区外故障时候差动继电器工作绕组流如的电流情况。

例2：下面画出Y0/Y0/△-12—11三卷变压器的差动保护原理接线图，并标出电流互感器极性。并用向量图分析

例3：下面直观的画出Y0/Y0/△-12-11三卷变压器的差动保护原理接线图，并标出电流互感器点极性方法（不做星角变换的）。并用相量图分析。

例4：下面直观的画出Y0/Y0/△-12-11变压器的差动保护原理接线图，并标出电流互感器点极性方法（做星角变换的）。并用相量图分析。