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摘要：以变压器为例，结合西门子7SJ622微机保护装置阐述了用其实现变压器保护保的整定原则以及计算方法、并结合实际应用讲述定值在保护中的设定方法和注意事项。
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-186
一、概述
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和供电系统的正常运行造成严重的影响。大容量电力变压器也是十分贵重的元件。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。
以前，由于元器件的限制，对这类设备的保护大部分采用电磁式、感应式和电子式等继电器实现的，这些继电器功能单一，动作可靠性较差。随着技术的发展与进步，国内外开始研发生产了多功能数字式继电器，并把这种继电器用在工厂高压电气设备的保护上.德国西门了公司的7SJ62系列多功能继电器就是其中的一种产品。该多功能继电器有许多优点：1、功能完备、齐全，一块继电器包括多种持性的保护功能，可以进行灵活选择;2、抗干扰能力强，动作可靠准确;3、功能改变灵活。当被保护的设备进行改变时，可通过对参数的重新选择来完成新的保护特性，不用更换继电器;4、具有通讯功能，很容易组成数据采集系统.实现对电气设备运行状况的监视。随着数字式多功能继电器的不断发展，其也来越广泛的倍应用到工厂配电系统及电气设备的保护中。
二、变压器保护装设原则
变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路，匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。
变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压;由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。
所有这些故障的发生反映在变压器的保护问题上就是电压、电流数值的改变，合理选择保护设备，对变压器发生的故障进行及时的诊断，从而进行有选择性的动作，有利于避免事故范围的扩大。根据变压器不同故障所具有的特性，按照《GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要求，变压器继电保护一般装设以下保护：瓦斯保护、差动保护、过电流保护、过负荷保护等。本文就目前厂内常用的小于2000kVA的6kV变压器保护结合西门子7SJ62保护装置进行分析。
三、6kV变压器继电保护计算
1、瓦斯保护
当在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，时变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因为气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护称为瓦斯保护。
依据《GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要求，对于800kVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器。以及带负荷调压变压器的充油调压开关均应装设瓦斯保护，当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。
在装设时还应注意以下几点要求：
1）动作于信号的容积整定：继电器气体容积整定要求在250～300mI。范围内可靠动作。
2）动作于跳闸的流速整定：继电器动作流速整定值以连接管内的流速为准，可根据变压器容量、电压等级、冷却方式、连接管径等不同参数按表中数值查得;流速整定值的上限和下限可根据变压器容量、系统短路容量、变压器绝缘及质量等具体情况决定。
对于瓦斯保护动作值可参考下表：
變压器容量（kVA）继电器型号连接管内径（mm）冷却方式动作流速整定值（m/s）1000及以下QJ-50ф50自然或风冷0.7～0.81000～7500QJ-50ф50自然或风冷0.8～1.07500～10 000QJ-80ф50自然或风冷0.7～0.810000以上QJ-80ф50自然或风冷0.8～1.0200000以下QJ-80ф50强迫油循环1.0～1.2200000及以上QJ-80ф50强迫油循环1.2～1.2500kV变压器QJ-80ф50强迫油循环1.3～1.4有载调压变压器
（分接开关用）QJ-25ф25 1.0 此表数据来源于DL/T 540-2013《气体继电器检验规程》
2、过电流保护
为反应变压器外部故障引起的变压器绕组过流，以及在内部故障时，作为瓦斯保护的后备，变压器应装设过流保护，根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现方式有：定时限过流保护、反时限过流保护、复合电压启动的过流保护等。目前我厂普遍采用反时限过流保护，其动作电流计算为：
原则上，应使其保护均能与上级电源断路器处保护和低压侧断路器处的保护进行配合，故要求反时限特性曲线在变压器低侧为最大短路电流时有0.5～0.8S的动作时限（以便实现与低压侧出现保护进行配合），而且要求与上一级保护至少有0.5S的时间级差，因此，一般情况下，两倍反时限动作电流时限取1～1.5S即可。
在变压器过流整定计算时，应该结合变压器用途和工况进行整定，对于电弧炉用的电力变压器，由于电弧炉在电弧引燃以及在冶炼时电流较大（一般为额定电流的1.2～3.5倍），持续时间3S左右，因此电弧炉变压器有一定的过载能力，但继电保护动作电流一般不超过额定电流的3～3.5倍，因此一般电弧炉变压器均采用反时限电流保护，其动作电流计算为： 其两倍反时限动作时间一般按照3.5S整定，对于新变压器或认为强度较好的变压器可按照5～6S整定，對于就变压器及强度较差的变压器，可按2～2.5S整定。
3、电流速断
对于变压器的电流速断保护，其动作电流按照躲过变压器低压侧的三相短路电流整定即可，其整定方法如下：
式中 I（3）d.max——变压器低压侧三相短路电流的最大值（一般约为变压器额定电流的15～18倍，对于电弧炉用的电力变压器，因为其短路电抗在10%～20%之间，因此电弧炉用的电力变压器三相短路电流一般约为变压器额定电流的5～10倍）;其他符号同式1。
对于保护在灵敏度不满足要求时，还应考虑装设低电压启动的过电流保护，这种情况下，如果电压互感器回路上发生断线，就会导致电压条件失效，导致保护误动，因此在保护设定时还要考虑PT断线闭锁低电压的功能，以便及时发出信号，由相关人员进行处理，在西门子4.7之前的版本中，其不具备PT断线功能，那么就要通过其内部CFC逻辑编程实现，其保护动作判据是：三相线电压均小于设定电压值，我厂在设定是按照18V（即系统电压的18%，此时相当于电压完全消失，判定为断线），在逻辑判定中，任意相得电压消失（即小于18V），但是任意一相电流存在，那么久判定为PT断线。装置立即发PT断线报警信号，同时闭锁低电压保护出口。
四、结论
从上述整定可配置情况来看，西门了7SJ62系列微机保护装置能够完全满足我厂目前的应用，其具有类似PLC的逻辑编译功能，在现场可以自由灵活实现多种条件下的保护配合，且可以自由定义保护动作方式应用于不同设备的保护，不像现有国产微机保护，程序在出厂时已固化，且保护装置之间不能替换，一旦现场需要调整，必须返厂或更护对应设备的保护装置，及其不便。在实际应用中，我们还要结合7SJ62系列综合保护器在我厂的实际情况，以便在继电保护中发挥其最大优势。
参考文献
1、《电力系统继电保护原理》 贺佳李 宋从矩 中国电力出版社（ISBN 987-7-5083-2519-4）;
2、《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》 崔家佩 孟庆炎 陈永芳 熊炳耀 中国电力出版社（ISBN 7-80125-284-5）;
3、《Siprotec Multi-Functional Protective Realy with Bay Controller 7SJ62》V 4.0/4.1 保护装置技术资料
作者简介：袁新龙，男，汉，甘肃兰州，1989.09，本科，助理工程师，电气
张伟，男，汉，甘肃兰州，1978.06，本科，技师，电气。
（中国石油兰州石化公司动力厂电气一车间 甘肃省兰州 730060）
中图分类号：TU 文献标识码：A 文章编号：（2020）-08-186
一、概述
电力变压器是电力系统中十分重要的供电元件，它的故障将对供电可靠性和供电系统的正常运行造成严重的影响。大容量电力变压器也是十分贵重的元件。因此，必须根据变压器的容量和重要程度考虑装设性能良好、工作可靠的继电保护装置。
以前，由于元器件的限制，对这类设备的保护大部分采用电磁式、感应式和电子式等继电器实现的，这些继电器功能单一，动作可靠性较差。随着技术的发展与进步，国内外开始研发生产了多功能数字式继电器，并把这种继电器用在工厂高压电气设备的保护上.德国西门了公司的7SJ62系列多功能继电器就是其中的一种产品。该多功能继电器有许多优点：1、功能完备、齐全，一块继电器包括多种持性的保护功能，可以进行灵活选择;2、抗干扰能力强，动作可靠准确;3、功能改变灵活。当被保护的设备进行改变时，可通过对参数的重新选择来完成新的保护特性，不用更换继电器;4、具有通讯功能，很容易组成数据采集系统.实现对电气设备运行状况的监视。随着数字式多功能继电器的不断发展，其也来越广泛的倍应用到工厂配电系统及电气设备的保护中。
二、变压器保护装设原则
变压器的内部故障可以分为油箱内和油箱外故障两种。油箱内的故障包括绕组的相间短路、接地短路，匝间短路以及铁心的烧损等，对变压器来讲，这些故障都是十分危险的，因油箱内故障时产生的电弧，将引起绝缘物质的剧烈汽化，从而可能引起爆炸，因此，这些障应该尽快加以切除。油箱外的故障，主要是套管和引出线上发生相间短路和接地短路。
变压器的不正常运行状态主要有：由于变压器外部相间短路引起的过电流和外部接地短路引起的过电流和中性点过电压;由于负荷超过额定容量引起的过负荷以及由于漏油等原因而引起的油面降低。
所有这些故障的发生反映在变压器的保护问题上就是电压、电流数值的改变，合理选择保护设备，对变压器发生的故障进行及时的诊断，从而进行有选择性的动作，有利于避免事故范围的扩大。根据变压器不同故障所具有的特性，按照《GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要求，变压器继电保护一般装设以下保护：瓦斯保护、差动保护、过电流保护、过负荷保护等。本文就目前厂内常用的小于2000kVA的6kV变压器保护结合西门子7SJ62保护装置进行分析。
三、6kV变压器继电保护计算
1、瓦斯保护
当在变压器油箱内部发生故障（包括轻微的匝间短路和绝缘破坏引起的经电弧电阻的接地短路）时，由于故障点电流和电弧的作用，时变压器油及其他绝缘材料因局部受热而分解产生气体，因为气体比较轻，它们将从油箱流向油枕的上部。当故障严重时，油会迅速膨胀并产生大量气体，此时将有剧烈的气体夹杂着油流冲向油枕上部。利用油箱内部故障时的这一特点，可以构成反应于上述气体而动作的保护称为瓦斯保护。
依据《GB50062-2008电力装置的继电保护和自动装置设计规范》要求，对于800kVA及以上的油浸式变压器和400KVA及以上车间内油浸式变压器。以及带负荷调压变压器的充油调压开关均应装设瓦斯保护，当壳内故障产生轻微瓦斯或油面下降时，应瞬时动作于信号;当产生大量瓦斯时，应动作于断开变压器各侧断路器。
在装设时还应注意以下几点要求：
1）动作于信号的容积整定：继电器气体容积整定要求在250～300mI。范围内可靠动作。
2）动作于跳闸的流速整定：继电器动作流速整定值以连接管内的流速为准，可根据变压器容量、电压等级、冷却方式、连接管径等不同参数按表中数值查得;流速整定值的上限和下限可根据变压器容量、系统短路容量、变压器绝缘及质量等具体情况决定。
对于瓦斯保护动作值可参考下表：
變压器容量（kVA）继电器型号连接管内径（mm）冷却方式动作流速整定值（m/s）1000及以下QJ-50ф50自然或风冷0.7～0.81000～7500QJ-50ф50自然或风冷0.8～1.07500～10 000QJ-80ф50自然或风冷0.7～0.810000以上QJ-80ф50自然或风冷0.8～1.0200000以下QJ-80ф50强迫油循环1.0～1.2200000及以上QJ-80ф50强迫油循环1.2～1.2500kV变压器QJ-80ф50强迫油循环1.3～1.4有载调压变压器
（分接开关用）QJ-25ф25 1.0 此表数据来源于DL/T 540-2013《气体继电器检验规程》
2、过电流保护
为反应变压器外部故障引起的变压器绕组过流，以及在内部故障时，作为瓦斯保护的后备，变压器应装设过流保护，根据变压器容量和系统短路电流水平的不同，实现方式有：定时限过流保护、反时限过流保护、复合电压启动的过流保护等。目前我厂普遍采用反时限过流保护，其动作电流计算为：
原则上，应使其保护均能与上级电源断路器处保护和低压侧断路器处的保护进行配合，故要求反时限特性曲线在变压器低侧为最大短路电流时有0.5～0.8S的动作时限（以便实现与低压侧出现保护进行配合），而且要求与上一级保护至少有0.5S的时间级差，因此，一般情况下，两倍反时限动作电流时限取1～1.5S即可。
在变压器过流整定计算时，应该结合变压器用途和工况进行整定，对于电弧炉用的电力变压器，由于电弧炉在电弧引燃以及在冶炼时电流较大（一般为额定电流的1.2～3.5倍），持续时间3S左右，因此电弧炉变压器有一定的过载能力，但继电保护动作电流一般不超过额定电流的3～3.5倍，因此一般电弧炉变压器均采用反时限电流保护，其动作电流计算为： 其两倍反时限动作时间一般按照3.5S整定，对于新变压器或认为强度较好的变压器可按照5～6S整定，對于就变压器及强度较差的变压器，可按2～2.5S整定。
3、电流速断
对于变压器的电流速断保护，其动作电流按照躲过变压器低压侧的三相短路电流整定即可，其整定方法如下：
式中 I（3）d.max——变压器低压侧三相短路电流的最大值（一般约为变压器额定电流的15～18倍，对于电弧炉用的电力变压器，因为其短路电抗在10%～20%之间，因此电弧炉用的电力变压器三相短路电流一般约为变压器额定电流的5～10倍）;其他符号同式1。
对于保护在灵敏度不满足要求时，还应考虑装设低电压启动的过电流保护，这种情况下，如果电压互感器回路上发生断线，就会导致电压条件失效，导致保护误动，因此在保护设定时还要考虑PT断线闭锁低电压的功能，以便及时发出信号，由相关人员进行处理，在西门子4.7之前的版本中，其不具备PT断线功能，那么就要通过其内部CFC逻辑编程实现，其保护动作判据是：三相线电压均小于设定电压值，我厂在设定是按照18V（即系统电压的18%，此时相当于电压完全消失，判定为断线），在逻辑判定中，任意相得电压消失（即小于18V），但是任意一相电流存在，那么久判定为PT断线。装置立即发PT断线报警信号，同时闭锁低电压保护出口。
四、结论
从上述整定可配置情况来看，西门了7SJ62系列微机保护装置能够完全满足我厂目前的应用，其具有类似PLC的逻辑编译功能，在现场可以自由灵活实现多种条件下的保护配合，且可以自由定义保护动作方式应用于不同设备的保护，不像现有国产微机保护，程序在出厂时已固化，且保护装置之间不能替换，一旦现场需要调整，必须返厂或更护对应设备的保护装置，及其不便。在实际应用中，我们还要结合7SJ62系列综合保护器在我厂的实际情况，以便在继电保护中发挥其最大优势。
参考文献
1、《电力系统继电保护原理》 贺佳李 宋从矩 中国电力出版社（ISBN 987-7-5083-2519-4）;
2、《电力系统继电保护与安全自动装置整定计算》 崔家佩 孟庆炎 陈永芳 熊炳耀 中国电力出版社（ISBN 7-80125-284-5）;
3、《Siprotec Multi-Functional Protective Realy with Bay Controller 7SJ62》V 4.0/4.1 保护装置技术资料
作者简介：袁新龙，男，汉，甘肃兰州，1989.09，本科，助理工程师，电气
张伟，男，汉，甘肃兰州，1978.06，本科，技师，电气。
（中国石油兰州石化公司动力厂电气一车间 甘肃省兰州 730060）