220kV变压器保护技术规范

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目    次
前    言 I
1 范围 1
2 装置的技术要求 1
3 保护配置与TA使用 3
4 使用原则 3
5 组屏 6
前    言
变压器保护是保证电网和设备安全运行的重要保护。为统一全网技术标准，优化保护配置及定值配合，适应河北南网工程建设和保护改造的要求, 确保变压器保护的安全可靠运行，结合河北南网运行管理实际，制定本标准。
本标准规定了河北南网220kV变电站主变压器所配置的微机型保护装置在功能配置及使用、组屏设计、运行整定等方面的原则。
本标准主要内容包括：
――变压器保护的功能配置要求：包括对差动保护、各侧后备保护、非电量保护、与失灵保护的关系、辅助功能、通信接口、信号记录等的配置原则。
――变压器保护及TA配置使用原则：包括主保护、后备保护、非电量保护以及3/2接线、旁路转带等接线形式下保护、TA的使用。
――变压器保护的功能使用原则：包括对差动保护、各侧后备保护、非电量保护、与失灵保护的关系、辅助功能等的使用原则。
――变压器保护的组屏要求：包括组屏方案、压板设置原则、回路接线规定等。
本标准由河北电力调度中心提出。
本标准由河北电力调度中心解释。
本标准主要起草单位：河北电力调度中心继电保护处。
本标准主要起草人：常风然、周纪录、张洪、曹树江、赵春雷、萧彦、孙利强、齐少娟。
感谢在本标准起草过程中提出宝贵意见的各位同行！
在执行本标准中如有问题或意见，请及时告知河北电力调度中心。
河北南网220kV变压器保护技术规范
1 范围
本标准规定了河北南网220kV变电站主变压器所配置的微机型保护装置（以下简称“装置”）在功能配置、组屏设计、使用及整定等方面的原则。
装置制造、设计、使用中除满足国家、行业规定的各种相关技术条件、规程的要求外，还需满足以下要求。
2 装置的技术要求
2.1 主保护及基本要求
2.1.1 差动保护和后备保护一体化，共用一组TA线圈。
2.1.2 后备保护每段每时限的跳闸方式均可整定，不依赖二次回路的变更，应可跳变压器连接的各侧母线对应的分段开关、母联开关及变压器各侧开关。
2.1.3 稳态比例制动的差动保护，制动特性的拐点电流低限不宜高于Ie。
2.2 220kV侧后备保护
2.2.1 配置一段复合电压闭锁的无方向过流保护，一时限。复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑（可整定）。
【释义】过流保护增加电压闭锁，主要是考虑过流保护很难整定，与变压器过负荷能力不容易配合。但增加电压闭锁后，该保护可能相当于电压保护，对变压器内部故障的灵敏度难以计算。
2.2.2 配置一段零序方向过流保护，TA取自外附TA，方向指向变压器，一时限。
2.2.3 配置一段无方向零序过流保护，TA取自变压器中性点TA，一时限。
2.2.4 配置间隙保护，包括间隙过流和零序过压，两时限。保护原理上应考虑间隙的不稳定击穿。间隙过流TA取自中性点间隙TA，零序过压取自开口三角电压。
【释义】间隙保护要考虑间隙的不稳定击穿，间隙过流和零序过压可能出现交替动作而无法达到延时出口的问题。
2.2.5 配置过负荷保护，延时发信号。
2.2.6 可不配置非全相保护。
2.3 110kV侧后备保护
2.3.1 配置一段方向阻抗保护，靠振荡闭锁元件躲系统振荡，方向指向110kV母线，三时限。阻抗特性要包含原点。
【释义】通常配置的方向过流保护不易与出线保护获得配合，所以配置该段阻抗保护，保证母线故障在2秒内切除。对联络变压器，可能存在振荡问题，不能靠时间躲振荡，否则动作时间难以保证；对一般的负荷变压器，无振荡问题，可不经振荡闭锁。
2.3.2 配置一段复合电压闭锁的无方向过流保护，三时限。复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑，该逻辑可整定。
【释义】本段保护除作为变压器本身过流故障或异常的最后一段保护外，还兼做出线的后备保护，与高压侧过流保护的作用不完全相同。
2.3.3 配置两段零序方向过流保护，方向指向110kV母线，三时限。方向元件可定值投退。TA取自变压器中性点TA或外附TA，由定值选择。
【释义】TA取自变压器中性点，可获得更大的保护范围，但向量较难检查。联络变压器的保护带方向，是为了避免与高压侧保护配合，如果电流定值具有选择性时，也可不带方向。方向元件也可选用外附TA电流。
2.3.4 配置一段无方向零序过流保护，TA取自变压器中性点TA，一时限。
2.3.5 配置间隙保护，包括间隙过流和零序过压，两时限。保护原理上应考虑间隙的不稳定击穿。间隙过流TA取自中性点间隙TA，零序过压取自开口三角电压。
2.3.6 配置过负荷保护，延时发信号。
2.4 低压侧后备保护
2.4.1 配置两段复合电压闭锁的无方向过流保护，每段三时限，TA与差动保护共用。复合电压闭锁元件可整定为使用或不使用。
【释义】过流保护TA与差动保护可共用，不强求使用单独TA。另需注意在TV停运或断线时，应能使保护变为纯过流保护，而不能固定为退出。
2.4.2 配置过负荷保护，延时发信号。
2.5 非电量保护
2.5.1 非电量保护装置必须采取完善的抗干扰措施，接口继电器的动作电压和动作功率必须满足反措的要求。
【释义】非电量保护的起动接点多由开关场经长电缆引入，干扰严重，除二次回路采取必要的抗干扰措施外，保护装置也应该对此有所防范。
2.5.2 瞬时动作跳闸的非电量保护必须同步记录接点的抖动，或提供不经保持的同步接点用于外部记录，同步分辨率不宜高于2毫秒。
【释义】运行中发现部分非电量保护装置的动作与信号接点不能同步动作，信号虚假，为保证其一致性，要求二者同步。
2.6 与失灵保护的关系
2.6.1 220kV侧提供起动失灵保护的接点，起动失灵保护的接点应随220kV侧开关的跳开快速返回，返回时间应不大于30ms。非全相保护动作时，起动失灵保护的接点不应动作。变压器保护跳母联或分段开关时，起动失灵保护的接点不应动作。
【释义】微机保护软件的人为因素可能使变压器保护不能快速返回；变压器故障时某侧开关失灵也可能使变压器保护不能快速返回，从而可能导致误启动失灵保护。因此，要求起动失灵保护的接点随对应侧开关的跳开快速返回，不应跟随保护动作元件的返回而返回，宜采用判断相应开关故障相是否仍存在故障电流等方法进行，相当于在变压器保护内部进行了开关失灵判别。
2.6.2 变压器保护可不提供用于解除失灵保护电压闭锁的“各侧复合电压闭锁动作”输出接点。
2.7 其它
2.7.1 配置可靠的TA、TV断线判断告警功能，并可选择闭锁/不闭锁相关保护。保护装置判断失压后，对应阻抗保护退出；对应方向元件退出（方向元件开放）；本侧电压闭锁元件及零序电压闭锁元件对过流保护的开放作用可分别通过定值选择解除或开放。
2.7.2 配置调压闭锁、起动风冷、过负荷联切起动等辅助功能。
2.7.3 变压器电源侧为双开关接线的，装置起动元件应采用两开关的和电流计算，不应采用其中某开关的电流量作为起动计算量。
2.7.4 保护装置应对输入的电压、电流量进行全面检测，包括三相对称性、三相平衡度、相序、各相相角、差电流等，并能查询、打印。
2.7.5 保护装置在采样数据异常时，不应误动作，并在异常数据达到一定数量时给出告警信号。
【释义】采样数据异常时，保护应能检测并记录，在一定时段内频繁出现断续的异常数据时，也应当告警。
2.7.6 装置应对输入的开关量信号进行智能检测，变位（如投退保护功能）时，要有相应报文和事件记录，必要时给出告警信号。
2.7.7 所有装置异常、装置故障告警信号应能起动中央信号，并可通过信息接口外送报文。
【释义】目前有些异常信号仅给出报文，不利于现场人员及时发现、处理。
2.7.8 装置应记录保护起动前（至少20毫秒）及起动后交流采样数据、开关量（输入和输出）状态及事件、定值、内部元件动作过程等，并可通过后台软件下载所有相关数据进行离线分析、重演。装置至少应能保存10次动作和10次仅起动未出口的全部数据。
【释义】对装置内部动作行为的录波要求。要求至少10次动作录波，是为防止频繁起动对数据的清空，另要求10次起动数据一般可满足对故障分析的要求。
2.7.9 装置在运行状态下进行正常操作（如打印、查询、复归信号等），不应影响保护的正常运行。特定操作影响保护运行的，必须特别标明。装置无论是否与监控系统进行连接或信息交换，均不得影响保护的可靠性。
2.7.10 装置除打印、调试接口外，至少还应设立两个通信接口，用于监控系统和保护信息管理系统的组网，用户可选择使用RS-485或以太网络接口。
2.7.11 装置应支持“软”压板功能、远方切换定值区功能、远方修改定值功能、远方复归功能以及远方查看定值、交流采样、开入量状态、动作报告、保护状态功能。
“软”压板功能、远方切换定值区功能、远方修改定值功能应能在保护装置上分别设置为是否可用。
【释义】按照变电站自动化系统和保护信息子站的要求，远方功能必须配置。但“软”压板功能、远方切换定值区功能、远方修改定值功能属于能改变保护运行状态的操作信息，必须强调其可靠性。
3 保护配置与TA使用
3.1 按双重化原则配置主后一体的差动保护和后备保护。非电量保护按单套配置。
3.2 后备保护与差动保护共用开关外附TA的一组二次线圈。
3.3 双开关接线的两组TA的二次线圈应分别接入保护装置。
3.4 低压侧TA应安装在主变低压侧开关和母线侧刀闸之间。
3.5 旁路转带时，至少一套保护TA切换至旁路TA，并尽量避免更改保护定值；另一套保护TA可切换至套管TA。切换过程中，应退出相应保护。
【释义】明确在旁路转带切换过程中，应退出相应保护，与现在的操作习惯一致。
3.6 对于3/2接线厂站，变压器经断路器上母线时，应为该断路器单独配置一套失灵保护装置。
【释义】对于3/2接线厂站，变压器经断路器上母线时，考虑该断路器失灵，需要跳开本母线上连接的其它断路器，由于3/2接线厂站的失灵保护均为按断路器配置，故也需要为变压器的断路器单独配置一套失灵保护装置。
4 使用原则
4.1 差动保护
4.1.1 稳态比例制动的差动保护，起动定值不宜低于0.4Ie，制动特性的拐点电流不宜高于Ie，差动速断定值不宜低于4Ie。
4.1.2 两套差动保护应采用不同的涌流闭锁原理。
4.1.3 TA断线一般不闭锁差动保护，但应发告警信号。
【释义】考虑TA断线或短路应属于比较严重的回路故障，如果差动保护跳闸也无可厚非。有些保护装置可选择大电流不闭锁，小电流时闭锁，推荐采用。
4.2 220kV侧后备保护
4.2.1 复合电压闭锁的无方向过流保护，按躲变压器额定电流整定，时间长于所有短路后备保护的动作时间，一时限跳三侧。复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑。
【释义】不配置对110kV母线有灵敏度的专用保护段，是考虑由110kV侧后备保护完成对110kV母线、线路的后备作用。对中低压有电源的联络变压器，不配置对220kV母线有灵敏度的保护段，是考虑220kV保护一般为双重化配置，不需要变压器再配置相应的相间及接地故障的后备保护。对母线故障时变压器220kV开关失灵及死区故障，由220kV失灵保护提供后备跳闸功能，对现运行变压器，可采用220kV母差跳变压器三侧开关的措施。
4.2.2 零序方向过流保护，TA取自外附TA，方向指向变压器，与变压器中压零序后备保护的第一段配合，一时限跳三侧。
【释义】配置使用了指向变压器的专用保护段，但未对110kV母线的灵敏度做强制要求，对110kV母线、线路的后备作用，仍需由110kV侧后备保护完成。
4.2.3 无方向零序过流保护，TA取自变压器中性点TA，定值取300A，6秒，跳三侧。
【释义】作为最后可跳闸的保护段。未使用电压闭锁，主要是考虑采用变压器中性点TA时，安全性高于采用外附TA，无TA断线、短路使保护误动问题。 若现有保护装置不能实现零序方向过流与零序过流使用不同TA时，则二者均使用变压器中性点TA。
4.2.4 间隙保护，包括间隙过流和零序过压，整定上应考虑间隙的不稳定击穿。间隙过流TA取自中性点间隙TA，零序过压取自开口三角电压。第一时限跳需要跳开的电源线，第二时限跳变压器各侧。
4.2.5 过负荷保护，延时发信号。
4.2.6 非全相保护一般不使用。
【释义】考虑可能存在的具体问题，规定一般不使用。若必须使用，要注意不应使非全相保护起动失灵，还应注意旁路转带时的安全性。
4.3 110kV侧后备保护
4.3.1 方向阻抗保护，靠振荡闭锁元件躲系统振荡，方向指向110kV母线。按躲过相邻变压器的低压母线故障及不伸出出线Ⅰ段整定。阻抗特性要包含原点。第一时限跳110kV母联及分段，第二时限跳110kV侧开关，第三时限跳三侧。第三时限不应长于2秒。
【释义】该段阻抗保护，要保证母线故障在2秒内切除。对联络变压器，可能存在振荡问题，不能靠时间躲振荡，否则动作时间难以保证；对一般的负荷变压器，无振荡问题，可不经振荡闭锁。
4.3.2 复合电压闭锁的无方向过流保护，按躲变压器额定电流整定，时间按与出线保护末段配合整定，校验出线末端故障灵敏度不小于1.2。第一时限跳110kV母联及分段，第二时限跳110kV侧开关，第三时限跳三侧。复合电压闭锁元件取三侧电压的“或”逻辑。
【释义】本段保护除作为变压器本身过流故障或异常的最后一段保护外，还兼做出线的后备保护，与高压侧过流保护的作用不完全相同。
4.3.3 两段零序过流保护，每段三时限，与110kV线路保护配合。TA宜取自变压器中性点，负荷变压器保护不带方向，联络变压器保护带方向。第一段按110kV母线故障有1.3～1.5的灵敏度整定，第二段按对出线末端故障1.3的灵敏度整定。每段第一时限跳110kV母联及分段，第二时限跳110kV侧开关，第三时限跳三侧。第一段第三时限不应长于2秒。
【释义】TA取自变压器中性点，可获得更大的保护范围，但向量较难检查。联络变压器的保护带方向，是为了避免与高压侧保护配合，如果电流定值具有选择性时，也可不带方向。方向元件也可选用外附TA电流。
4.3.4 无方向的零序过流保护，取自变压器中性点TA，定值取300A，6秒，跳三侧。
4.3.5 间隙保护，包括间隙过流和零序过压，整定上应考虑间隙的不稳定击穿。间隙过流TA取自中性点间隙TA，零序过压取自开口三角电压。第一时限跳需要跳开的电源线，第二时限跳变压器各侧。
4.3.6 过负荷保护，延时发信号。
4.4 低压侧后备保护
4.4.1 两段无方向过流保护，每段三时限，第一时限跳分段，第二时限跳本侧，第三时限跳三侧。第一段与出线限时速断保护配合，按母线故障有1.3的灵敏度整定；第二段与出线过流保护配合，躲过变压器负荷电流。
【释义】该过流保护未采用电压闭锁，需在整定时予以特别注意，应可靠躲过短时过负荷电流。如必须保留电压闭锁时，例如定值整定的需要或装置特性需要等，需注意在TV停运或断线时，应使保护变为纯过流保护，而不能退出，另还需校验电压元件对出线末端故障的灵敏度。
4.4.2 过负荷保护，延时发信号。
4.5 保护装置失压时（TV停运或断线等），一般地，对应阻抗保护退出，对应方向元件退出（方向元件开放），解除本侧电压闭锁对过流保护的开放作用（过流保护仍受其它侧电压闭锁，但低压侧应使保护变为纯过流保护），零序电压闭锁元件开放（零序电压闭锁过流变为过流保护）。
4.6 非电量保护
4.6.1 需要跳闸的非电量保护出口一般接操作箱的永跳端子。
【释义】非电量保护出口原来多数接操作箱的手跳端子，现为解决跳两组跳闸线圈的问题，改为接永跳端子。如操作箱有专用的两组非电量跳闸继电器，当然可接专用端子。特别需要注意，此时不应再用操作箱的永跳接点起动失灵保护。同时还要注意，若变压器开关同时为线路开关（如线路变压器组等），线路保护投三重方式时，变压器保护动作应闭锁重合闸。
4.6.2 非电量保护装置及其回路接线必须采取完善的抗干扰措施，包括接口继电器的动作电压和动作功率、引入电缆的排列布置及屏蔽接地、抗干扰电容的接地工艺等，防止直流系统、地网系统等对非电量保护干扰造成保护误动。
4.7 与失灵保护的关系
4.7.1 所有跳变压器220kV侧开关的电气量保护，除非全相保护外，均起动失灵保护。
4.7.2 非电量保护不起动失灵保护。
4.7.3 变压器保护跳分段、母联开关时，不起动分段、母联开关的失灵保护
4.7.4 220kV母差跳变压器开关失灵时，由220kV失灵保护实现后备跳闸，延时跳变压器各侧开关。
【释义】220kV母差跳变压器开关失灵时，若变压器保护和220kV失灵保护无后备跳闸功能时，220kV母差可暂时直接跳三侧，也可采取其它措施，但应保证及时有选择地切除该故障。
4.7.5 不使用变压器保护提供的“各侧复合电压闭锁动作”接点来解除失灵保护的电压闭锁。
4.8 监控系统可使用“软”压板功能、远方切换定值区功能、远方修改定值功能、远方复归功能、远方通道测试功能及远方查询定值、交流采样数据、开入量状态、动作报告、保护状态等功能。
保护信息子站仅允许远方查询，如查看定值、交流采样数据、开入量状态、动作报告、保护状态等。
【释义】“软”压板功能、远方切换定值区功能、远方修改定值功能属于能改变保护运行状态的操作信息，必须强调其可靠性，此外远方复归功能、远方通道测试功能也都属于下行的操作信息，应由监控系统实现。其它属于上行信息，两系统可均接入。
5 组屏
5.1 变压器保护按两面屏或三面屏方式合理布置，两套主保护各上一面屏。直流电源的设计和取用要符合保护双重化配置及反措的要求。
5.2 压板的设置应按照实用、简化的原则进行，不要求每段每时限均设置功能压板、跳闸压板。
【释义】目前，变压器保护压板的设置过于繁杂，在保护配置较全面的前提下，压板应予以大幅简化。
5.3 变压器保护，各组电压量N600的接入应分开。开口三角电压与本侧相电压的N相接入也要分开。
【释义】考虑到TV接地点设置的方便，各组电压量的接入，N相均应分开，这既是对组屏设计的要求，也是对保护装置的要求。