变压器、高压并联电抗器和母线保护及辅助装置标准化设计规范释义四川电力调度中心李天华2008.8.3 成都4.1.2保护装置功能控制字“1”和“0”的定义应统一规范为“1”肯定所表述的功能；“0”否定所表述的功能；或根据需要另行定义；不应改变定值清单和装置液晶屏显示的“功能表述”。(注：目的：1.为了统一；2.适应调度运行管理中严格的定值核对工作。例如：纵联零序保护1：投入，0：退出。允许式通道1：允许式通道0：闭锁式通道。）4.1.3软、硬压板采用“与门”逻辑关系。（注：保护总体功能投/退，如“纵联保护”，可由运行人员就地投/退硬压板或远方操作投/退软压板实现。运行中基本不变的、保护分项功能，如“距离I段”采用“控制字”投/退。 有几个例外：1.重合闸中的“闭锁重合闸”的控制字（替代软压板）和硬压板。2.母线保护中“投单母方式”的软硬压板。3.允许远方修改定值是软压板，无硬压板对应，4.变压器各侧电压投入运行的硬压板，没有软压板与之对应。5.电抗器保护（投退）的软压板和屏上的主保护、后备保护投退的硬压板未完全对应一般情况软硬压板应一一对应。4.1.4保护装置的采样回路应使用A/D冗余结构（公用一个电压或电流源），采样频率不应低于1000Hz。保护装置的每个电流采样回路应能满足0.1 IN以下使用要求，在0.05IN20IN或者0.1IN40IN时测量误差不大于5。（注：适应大变比CT）4.1.8 保护装置应能记录相关保护动作信息，保留8次以上最新动作报告。每个动作报告应包含故障前2个周波、故障后6个周波的数据。(注：1.信息分为3类：A.故障信息，包括跳闸、重合闸以及电气量起动而未跳闸的情况；B.导致开入量发生变化的操作信息；C.异常告警信息4.1.9 保护装置记录的所有数据应能转换为IEC60255-24的电力系统暂态数据交换通用格式（CommonFormatforTransientDataExchange，简称COMTRADE）。4.1.10 保护装置记录的动作报告应分类显示a)供运行、检修人员直接在装置液晶屏调阅和打印的功能，便于值班人员尽快了解情况和事故处理的保护动作信息；(注：为了使运行人员尽快了解事故状况以便及时、有效地处理事故，保护动作信息报告应为中文简述，包含以下内容：XXXX年，XX月，XX日，XX时：XX分：XX秒；XX差动保护动作，跳三侧（或220kV侧零序电流保护动作跳220kV侧）；供继电保护专业人员分析事故和保护动作行为的记录4.2.1对保护配置及组屏（柜）的要求a)应遵循“强化主保护，简化后备保护和二次回路”的原则进行保护配置、选型与整定；b)优先采用主、后备保护一体化的微机型继电保护装置，保护应能反映被保护设备的各种故障及异常状态；c)双重化配置的继电保护装置应分别组在各自的保护屏（柜）内，保护装置退出、消缺或试验时，宜整屏（柜）退出；d)两套完整、独立的电气量保护和一套非电量保护应使用各自独立的电源回路（包括直流空气小开关及其直流电源监视回路），在保护屏（柜）上的安装位置应相对独立；e)双重化配置的继电保护装置，两套保护的跳闸回路应与断路器的两个跳闸线圈分别一一对应；非电量保护应同时作用于断路器的两个跳闸线圈；f)对于装置间不经附加判据直接启动跳闸的开入量，应经抗干扰继电器重动后开入；抗干扰继电器的启动功率应大于5W，动作电压在额定直流电源电压的55%70%范围内，额定直流电源电压下动作时间为10ms35ms，应具有抗220V工频电压干扰的能力。(注： 宜采用软件防误措施，具体方法是：在有直跳开入时，需经50 ms的固定延时确认，同时，还必须伴随灵敏的、不需整定的、展宽2秒的电流故障分量起动元件动作。这里所指直跳开入，主要是3/2接线的边断路器失灵后通过母线保护出口回路跳闸的开入、双母接线的母线故障，变压器断路器失灵后，通过变压器保护跳其他电源侧的开入，不包括变压器非电量保护的直跳开入。）4.2.3二次回路设计原则a)3/2断路器接线，三跳启动失灵宜采用操作箱内TJR（启动失灵、不启动重合闸）接点；b)双母线接线，变压器保护启动失灵和解除电压闭锁采用保护跳闸接点，启动失灵和解除电压闭锁应采用不同继电器的跳闸接点；在线路支路有高抗等需要三跳启动失灵时，采用操作箱内TJR接点启动失灵保护；独立于母线保护的母联（分段）充电过流保护，采用操作箱内TJR接点启动失灵保护；c)线路保护应提供直接启动失灵保护的分相跳闸接点；d)变压器后备保护跳母联（分段）时不应启动失灵保护；e)对于不采用操作箱，而采用操作继电器接口的方案，保护出口应经继电器重动后作用于断路器跳闸线圈；操作继电器接口应设有断路器位置接点。（注：失灵起动宜用第一级跳闸接点为最好，如经过中间继电器转接，有可能既不能跳闸又不能起动失灵，如在3/2接线方式，三相跳闸需要起动的保护多，有：母线保护、变压器保护、过电压保护、接受远方跳闸令的远跳保护，如分别直接起动失灵，二次回路较复杂，所以，三跳启动失灵宜采用操作箱内两组TJR接点并联进入断路器保护，起动失灵。3/2接线的线路保护应提供直接启动失灵保护的分相跳闸接点，重合于故障再跳闸时，发三相永跳令直接接入断路器保护，不经TJR转接。对于双母接线，起动失灵的保护单一，宜采用线路保护或变压器保护跳闸接点直接起动失灵。变压器后备保护跳母联（分段）时不应启动失灵保护，主要考虑是：母线保护和线路保护都能自己起动失灵，不需要变压器后备保护起动母联、分段失灵，如是出线故障，由变压器后备保护起动母线保护内的失灵跳两段母线损失很大，后果严重，为防止误动，变压器后备保护跳母联（分段）时不启动失灵保护。4.2.5对电压切换箱的要求a)隔离刀闸辅助接点采用单位置输入方式；b)切换继电器同时动作和PT失压时应发信号。（注：a)释义：隔离刀闸位置采用单位置输入方式，是为了防止双接点起动方式误动作，同时接通两段母线电压，如此时正好是双母线分裂运行，两组母线电压不一致，可能烧坏切换继电器接点。同时，也要考虑隔离刀闸位置采用单位置输入方式，在失去直流电源的时候，保护装置失去交流电压，如在正常运行时，保护装置会失去主要保护功能，或者，在保护起动以后失去交流，会导致距离保护误动。解决此问题的方法是采用双切换箱，保护装置的直流电源和电压切换箱的直流电源共用“空开”，这样，失去交流的时后保护装置也失去直流电源，但操作箱的直流电源和电压切换箱的直流电源共用“空开”，就存在一定风险，在距离保护误动时将会起动失灵保护，此时本线路断路器不能动作，有可能导致失灵保护误动作。）5.1.1.1主保护a)配置纵差保护或分相差动保护；若仅配置分相差动保护，在低压侧有外附CT时，需配置不需整定的低压侧小区差动保护。b)为提高切除自耦变压器内部单相接地短路故障的可靠性，可配置由高中压和公共绕组CT构成的分侧差动保护。c)可配置不需整定的零序分量、负序分量或变化量等反映轻微故障的故障分量差动保护。（5.1.1.1条释义：每一套一体化的变压器保护装置必须配置一套纵差保护（或分相差动保护），这两类保护都是基于磁势平衡的差动保护，能反应变压器匝间故障，从差电流构成来看，纵差保护高中压侧一般采用相间电流，去掉零序电流并转角30，差电流中损失了零序分量，接地故障的灵敏度受到影响。而分相差动保护高、中、低压侧均采用相电流，差电流中保留了全部故障分量，同时，励磁涌流的特征也全部保留，所以，分相差动对各种故障的反应能力强，励磁涌流的特征明显，总体性能较好，但不能保护低压侧引线，所以，在低压侧有外附CT时，需配置不需整定的低压侧小区差动保护，而小区差动保护只反应电的联系，不存在励磁涌流形成的差电流，但要考虑CT传变的暂态误差，主要采用比率制动特性解决，差电流动作定值可以与分相差动保护相同。 分相式自耦变压器宜配置分侧差动保护，分侧差动保护基于结点电流为零的原理，差电流中保留了全部故障分量，接地故障的灵敏度高于纵差保护，但不能反应匝间故障。 故障分量不受负荷电流的影响，反应三侧负序、变化量电流的负序分量、变化量差动保护，也能反应匝间故障，故障分量差动保护灵敏度高，但容易受到干扰，需要辅助判据和延时来确保安全性，其动作门槛和抗干扰措施宜由制造厂自行确定。 不宜配置采用中性点CT的零序差动保护，因为中性点CT无法监视CT断线，极性测试困难，容易导致误动。但可采用公共绕组的自产零序电流构成零序差动保护。5.1.1.2高压侧后备保护a)带偏移特性的阻抗保护。指向变压器的阻抗不伸出中压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。设置一段两时限，第一时限跳开本侧断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器。b)复合电压（简称复压）闭锁过流保护，延时跳开变压器各侧断路器。c)零序电流保护，保护为二段式。一段带方向，方向指向母线，延时跳开本侧断路器；二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。d)过激磁保护，保护应能实现定时限告警和反时限特性功能，反时限曲线应与变压器过激磁特性匹配。e)高压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。f)过负荷保护，延时动作于信号。(释义：在主后一体、双重化的配置中，变压器的各侧后备保护主要作为本侧母线、出线的后备保护，同时，也作为变压器一部分故障的后备保护。原则上，变压器出口附近故障，如故障电流大于热稳定电流，动作时间应小于2秒，这是变压器厂家的制造标准，按国标GB1094.51985的规定，热稳定校验的短路持续时间取2秒，是只能计算不能试验的校验。一般结论为：油浸式变压器的绕组铜导线允许短路电流的电流密度为94.31A/mm，而出厂的变压器往往得不到这个标准，所以，各侧反应故障范围的定值应有两段，时间段可以酌情多一些。 释义：在主后一体、双重化的配置中，变压器的各侧后备保护主要作为本侧母线、出线的后备保护，同时，也作为变压器一部分故障的后备保护。原则上，各侧的后备保护应包括如下部分：1.有保本侧母线、线路出口等近区故障的测量元件，有23段时间元件，动作于缩小故障范围和本侧断路器，跳本侧断路器的时间小于2秒。在对于主保护双重化配置的220kV侧以上，可以不考虑设置本段。2.有躲过变压器额定负荷电流的灵敏测量元件，一般采用电流元件，具有34段时间元件，动作于缩小故障范围、本侧断路器、三侧断路器（特别对于低压侧，由于高压侧过流保护可能对低压侧母线故障无灵敏度，必须有跳三侧的时间段），对于主保护双重化配置的220kV侧以上，灵敏测量元件可仅动作于跳三侧。 方向过流保护主要作为本侧母线和出线的后备，方向宜指向本侧母线，在其他侧电源较小或无电源时，允许主电源侧的方向过流保护灵敏度不够，动作时限可整定为相同时间，以简化配合，电源侧不带方向的电流保护作为变压器总后备。 过流保护可以加复压闭锁，为确保复压闭锁的灵敏度，三侧电压可以并联使用，高（中）压侧复压元件由各侧电压经“或门”构成；低压侧复压元件取本侧（或本分支）电压；低压侧电抗器复压元件取低压侧两分支电压。本侧PT断线后，该侧复压闭锁过流（方向）保护，退出方向元件，受其他侧复压元件控制；低压侧PT断线后，本侧（或本分支）复压闭锁过流保护不经复压元件控制。3.对于变压器的接地侧应配置零序电流保护，带方向的零序电流保护指向本侧母线，有23段时间元件，动作于缩小故障范围和本侧断路器，不带方向的零序电流保护动作于三侧断路器。除自耦变外，不带方向的零序电流保护取中性点零序电流。（注：变压器出口附近故障，如故障电流大于热稳定电流，动作时间应小于2秒，这是变压器厂家的制造标准，按国标GB1094.51985的规定，热稳定校验的短路持续时间取2秒，是只能计算不能试验的校验。一般结论为：油浸式变压器的绕组铜导线允许短路电流的电流密度为94.31A/mm，而出厂的变压器往往得不到这个标准）关于阻抗保护：阻抗保护整定简单，对变压器外部故障的保护范围明确，对变压器内部故障的保护范围与故障形态有关，所以对变压器内部的保护范围不作要求，接地阻抗的K值是针对外部故障的，对变压器内部，因为有磁的联系，有助增，正序阻抗与零序阻抗不是3倍关系，比较复杂，要求按躲其他侧的正序阻抗整定时，不要伸出变压器其他侧母线。要有不经整定的故障分量电流起动元件，电压断线闭锁回路，以确保阻抗保护不误动。 关于过激磁保护，过激磁保护容易误动，主要原因是起动值低，返回系数不够高，变压器过激磁时励磁阻抗低，发热量大，容易损坏。规范要求反时限曲线应与变压器过激磁特性匹配，其含义为：1.应按变压器过激磁特性的实际曲线的电压基准值整定，而不是以额定二次电压57.7V为准。规范说：过激磁基准电压采用高压侧额定相电压（铭牌电压），反时限特性分成7段，范围为1.11.4，级差为0.05。过激磁保护按热积累方式计算，只要超过1.1，保护就会保持，直到动作，所以1.1的返回系数要高，0.983/2接线的高压侧断路器在判别本断路器失灵后，应跳变压器各侧断路器。高压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50 ms延时后跳变压器各侧断路器。5.1.1.3中压侧后备保护带偏移特性的阻抗保护。指向变压器的阻抗不伸出高压侧母线，作为变压器部分绕组故障的后备保护，指向母线的阻抗作为本侧母线故障的后备保护。设置一段四时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器，第四时限跳开变压器各侧断路器。复压闭锁过流保护，延时跳开变压器各侧断路器。零序电流保护，保护为二段式。一段带方向，方向指向母线，设三个时限，第一时限跳开分段，第二时限跳开母联，第三时限跳开本侧断路器；二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。变压器中压侧断路器失灵保护动作后跳变压器各侧断路器功能。变压器中压侧断路器失灵保护动作接点开入后，应经灵敏的、不需整定的电流元件并带50ms延时后跳变压器各侧断路器。过负荷保护，延时动作于信号。(释义：中压侧考虑最复杂的情况，阻抗保护设置一段四时限，对于双母双分段，由于故障点只有一个，如分段母联同时跳，将把母线分成4段，在电源和负荷不同时存在时，可能损失负荷。中压侧母线故障，母线保护动作跳闸后，由母线保护对每一台变压器分别判别断路器是否失灵，同时，变压器保护动作跳中压侧断路器，如果是差动保护动作，变压器三侧已跳，如果是后备保护动作，变压器中压侧断路器失灵，也需要跳变压器其他电源侧，此功能也由母线保护完成，母线保护只要动作，不论是母线故障，还是失灵保护动作，均对每一个变压器断路器分别进行失灵判别，如果变压器断路器失灵，则向该变压器送出失灵联跳接点，由变压器保护经软件防误处理后跳变压器各侧断路器。 不宜把母线保护动作和变压器保护动作后，变压器断路器失灵后送出的失灵联跳接点分成两类，这样做，母线保护装置要送出三种接点：母线保护和失灵保护第一次动作接点、母线故障变压器断路器失灵的联跳接点、变压器后备保护动作变压器断路器失灵的联跳接点。逻辑和接线都复杂。 为简化二次接线，也不需要在母线故障母线保护动作后去起动变压器失灵回路，因为母线故障跳闸，是一个综合的判定，母线保护自己是知道的，不存在误开入的问题，不需要通过外部接点的开入来加强确认。5.1.2.3中压侧后备保护复压闭锁过流（方向）保护。设三时限，第一时限和第二时限带方向，方向可整定；第三时限不带方向，延时跳开变压器各侧断路器限时速断过流保护，延时跳开本侧断路器。零序过流（方向）保护。保护为二段式，第一段带方向，方向可整定，设两个时限。第二段不带方向，延时跳开变压器各侧断路器。间隙电流保护，间隙电流和零序电压二者构成“或门”延时跳开变压器各侧断路器。零序电压保护，延时跳开变压器各侧断路器。过负荷保护，延时动作于信号。（5.1.2.3条释义：复压闭锁过流（方向）保护。设三时限，第一时限和第二时限带方向，虽然方向可整定，在多侧电源的条件下，宜指向本侧母线，这样可以采用相同时限，简化整定配合，由不带方向第三时限，延时跳开变压器各侧断路器，作为总后备。限时速断过流保护，延时跳开本侧断路器，作为变压器近区故障的后备保护，如中压侧母线故障，母线保护未动作，则由限时速断过流保护以小于2秒时限快速切除故障，为缩小故障范围，应有先跳母联的一段时限，可以用复压闭锁过流（方向）保护第一时限，以小于限时速断动作时间的时限跳母联，由于3/2接线变压器中压侧的保护配置较强，这样做一般情况是可以的，确实需要时，可在自定义定值中增设限时速断过流保护跳母联时限。间隙零序电流电压保护，是保护半绝缘变压器中性点工频过电压损坏绝缘的一套保护，只在接地故障点存在，而所有接地变压器均跳闸以后，经间隙的接地的变压器中性点工频电压升至相电压，危及变压器安全时动作，不是保护暂态过电压和雷击过电压的保护，如中性点为全绝缘的变压器，可以不用。以前存在的问题是，在故障时，由暂态过电压击穿间隙，由零序电流续流，直到保护误动作，此时接地变压器尚未跳开，为解决此问题，间隙电流保护较长延时，一般不大于5秒，与出线有灵敏度的II段保护配合，零序电压保护带0.30.5秒短延时，在感受工频过电压时快速跳闸。5.1.2.4低压1（2）分支后备保护过流保护。设一段二时限，第一时限跳开本分支分段，第二时限跳开本分支断路器复压闭锁过流保护。设一段三时限，第一时限跳开本分支分段，第二时限跳开本分支断路器，第三时限跳开变压器各侧断路器。过负荷保护，延时动作于信号。5.1.2.5低压侧电抗器后备保护（可选）复压闭锁过流保护。设一段二时限，第一时限跳开本侧两分支断路器，第二时限跳开变压器各侧断路器负序电压闭锁定值U2（相电压）固定为4V。注2：过负荷保护定值固定为本侧额定电流1.1倍，时间固定为6s。注3：过流保护和复压闭锁过流保护均同时采用外附CT电流和三角内部套管（绕组）CT电流，两组电流由装置软件折算至以变压器低压侧额定电流为基准后共用1项和4项定值。软压板低压侧后备保护0，1低压侧1分支复压闭锁过流保护0，1（可选）、低压侧2分支复压闭锁过流保护投/退0，1（可选）；（5.1.2.4、 5.1.2.5条释义：软压板低压侧后备保护0，1，低压侧1分支复压闭锁过流保护0，1（可选）：低压侧后备保护包括低压侧1、2分支复压闭锁过流保护和低压侧1、2分支过流保护，一般情况应同时投入，当退出低压侧1、2分支复压闭锁过流保护时，低压侧1、2分支过流保护无跳三侧段，此时，至少应确保高中压有电源侧的后备保护对低压侧母线有灵敏度。过流保护和复压闭锁过流保护均同时采用外附CT电流和三角内部套管（绕组）CT电流，两组电流由装置软件折算至以变压器低压侧额定电流为基准后共用1项和4项定值。这样做使低压侧过流保护双重化，外附CT的电流等于3倍套管（绕组）CT电流。低压侧电抗器后备保护（可选）复压闭锁过流保护。电抗器在差动保护范围内，改套保护也不能保护电抗器的匝间短路，对于变压器保护双重化时，该套保护可以不配置。