继电保护核心 · 深水区
保护是二次系统的"反射神经":故障发生几十毫秒内识别并叫断路器跳闸。本节以变压器保护为样板,讲清"主保护 / 后备保护 / 非电量保护"的层层防护,以及整定与配合的基本逻辑。
1 保护在干什么?
- 快:故障后毫秒级动作,限制设备损坏与事故扩大;
- 准:只跳故障设备(选择性),不误切健康部分;
- 稳:该动必动、不该动不动(可靠性 + 安全性)。
2 变压器保护配置(以油浸式为例)
① 差动保护 87T(主保护·速动)
比较变压器各侧 CT 二次电流:正常/外部故障时两侧电流"平衡"(已补偿变比、相位、分接);内部故障(如匝间短路)则出现差流,立即跳闸。注意两点:
- 谐波制动:合闸涌流含大量二次谐波,差动继电器用二次谐波制动区分"涌流"与"真故障",避免误动;
- 比率制动:外部故障穿越电流大时提高动作门槛,防 CT 饱和误动。
② 限制接地故障保护 REF 64(高灵敏,亦写作 64R)
中性点附近发生接地故障时,差动灵敏度下降(故障电流小)。REF 比较中性点电流与相电流残差,对中性点区接地故障极其灵敏。英国工程多采用高阻抗(high-impedance)REF,配合 Class X 电流互感器(按拐点电压 Vk、励磁电流、绕组电阻整定);也可采用低阻抗 REF。通常可覆盖约 90% 绕组,与差动互补。此外还有 BEF(Balanced Earth Fault,平衡接地故障)、SBEF(Standby Earth Fault,后备接地故障) 等配置,按绕组数与中性点接地方式选用。
③ 过流 / 接地 50/51(远后备)
作为下游和主保护的兜底,按IDMT 反时限或定时限配合,时限比相邻保护大一个级差(如 +0.3~0.5s)。
④ 非电量保护(瓦斯 / 温度 / 压力)
瓦斯继电器装在油枕联管上:轻微积气→报警,油流突涌(严重内部故障)→跳闸。温度/压力继电器保护绝缘与油箱。这些靠机械量动作,是电气保护的重要补充。
3 保护配合(选择性从哪来)
两个相邻保护要"近的先跳、远的慢半拍"。实现手段:
- 时间级差:离故障越近时限越短(如母线侧 0.3s,出线侧 1.0s);
- 电流定值配合:下游定值小、上游定值大,故障优先由下游切除;
- 逻辑配合:方向保护只响应特定方向故障。
4 冗余设计:A/B 双套保护
重要变压器(尤其 EHV)采用两套完全独立的主保护:
| A 组 | B 组 |
|---|---|
| 独立 CT 绕组 | 独立 CT 绕组 |
| 独立直流电源 | 独立直流电源 |
| 独立保护屏 | 独立保护屏 |
| 独立电缆路由 | 独立电缆路由 |
这样单一电气/机械/火灾故障不会让保护全失。断路器通常双跳闸线圈(但断路器本身不双重)。
✍️ 主动回忆 · 自测
Differential 87T 变压器差动 · REF 64R 限制接地故障 · Overcurrent 50/51 过流 · IDMT 反时限 · Harmonic restraint 谐波制动 · Ratio restraint 比率制动 · BEF/SBEF 平衡/后备接地 · Buchholz 瓦斯继电器 · Unit/Backup protection 主/后备保护 · Redundancy A/B 双套冗余