DQZHAN技術(shù)訊：變壓器繼電保護如何選擇？
在實際運行中，必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度并考慮到變壓器可能發(fā)生的各種類型的故障和不正常工作的情況裝設(shè)各種性能良好、動作可靠的繼電保護裝置。對變壓器繼電保護的選擇進行了分析。
變壓器是電力系統(tǒng)*主要的供電設(shè)備，如發(fā)生故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴重影響，因此，裝設(shè)性能良好、**可靠的保護裝置非常，必要。近年來國內(nèi)發(fā)生多起
220kV降壓變低壓側(cè)故障均由于后備保護等存在問題引起的。一些典型事故再次提醒我們，變壓器保護確實存在一些問題影響系統(tǒng)的**穩(wěn)定運行。下面對相關(guān)問題進行分析。
一、變壓器保護裝置裝設(shè)的原則
(一)反應(yīng)變壓器油箱內(nèi)部故障和油面降低的瓦斯保護容量為800千伏安及以上的油浸式變壓器均應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。當油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應(yīng)瞬時動作于信號;產(chǎn)生大量瓦斯時，保護裝置通常應(yīng)動作于跳閘，斷開變壓器各電源側(cè)的斷路器。對于高壓側(cè)未裝設(shè)斷路器的線路——變壓器組，未采取使瓦斯保護能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時，瓦斯保護可動作于信號。對于容量為400千伏安及以上的車間油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護。
(二)縱聯(lián)差動保護縱聯(lián)差動保護裝置通常裝設(shè)在單獨運行的容量為10000千伏安及以上的變壓器上。或裝設(shè)在并列運行的容量為6300千伏安及以上的變壓器上，有選擇地切除故障變壓器。容量為63000千伏安及以上的廠用工作變壓器亦應(yīng)裝設(shè)縱聯(lián)差動保護。對廠用備用變壓器，為了簡化保護，可裝設(shè)電流速斷保護來代替縱聯(lián)差動保護。容量為2000，10000千伏安的變壓器。如果電流速斷保護裝置的靈敏度不符合要求，并且過電流保護的動作時限大于0.5秒時，縱聯(lián)差動保護亦可用于容量小于10000千伏安單獨運行的變壓器上。
(三)過電流保護過電流保護一般用于降壓變壓器。對于升壓變壓器和過電流保護靈敏度不符合要求的降壓變壓器，一般采用復合電壓起動的過電流保護。
(四)零序電流保護在中性點直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點可能接地運行。對于兩側(cè)或三側(cè)電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應(yīng)裝設(shè)零序電流保護，可作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。
二.相間故障的后備保護存在的問題及解決方法
近年來，變壓器由于中、低壓側(cè)，特別是低壓側(cè)母線故障時斷路器未能斷弧或拒動，而高壓側(cè)保護對此又沒有足夠的靈敏度，遂導致變壓器損壞的事故在國內(nèi)屢見不鮮。例如，某220kV變電站就因主變10kV母線側(cè)刀閘發(fā)生短路故障時，10kV開關(guān)未能斷弧而造成主變燒毀。其原因就是主變220kV側(cè)的相間后備保護一復合電壓閉鎖過流保護的復合電壓未選用10kV側(cè)，而220kV、110kV側(cè)的電壓閉鎖元件對10kV側(cè)短路的靈敏度不夠，造成高、中壓側(cè)后備保護沒能動作，l0kV側(cè)短路故障無法排除，而使事故進一步擴大。
(一)電壓閉鎖元件靈敏度不足，當過電流保護不符合靈敏度要求時，常采用復合電壓閉鎖過電流保護方式，而在低壓側(cè)母線或出口三相故障時，高、中壓側(cè)電壓很高，不足以啟動低電壓元件。解決高、中壓側(cè)電壓元件靈敏度不足的方法一般采用三側(cè)電壓閉鎖并聯(lián)的方式，低壓側(cè)可只采用本側(cè)電壓。這種方式要注意電流靈敏度提高后，在低壓側(cè)故障切除時可能會因自啟動電流過大而造成誤動。
(二)電流元件的靈敏度不足，①一些110kV雙繞組主變的低壓側(cè)未裝設(shè)過流保護，要靠高壓側(cè)過流保護作為低壓側(cè)母線、線路故障的后備保護，而電源側(cè)線路保護對主變低壓側(cè)故障又無足夠的靈敏度。這樣，當高壓側(cè)后備保護拒動或斷路器拒動時，低壓側(cè)的故障就沒有**重保護。所以，110kV雙繞組主變的低壓側(cè)也應(yīng)裝設(shè)過流保護作為本側(cè)母線和相鄰線路保護的后備。為防止低壓側(cè)斷路器拒動，過流保護應(yīng)做成兩個時間段，**時限跳低壓側(cè)(或母聯(lián))，**時限跳各側(cè)，以彌補高壓側(cè)后備保護電流靈敏度不足的問題。②對于220kV大容量主變而言，由于低壓側(cè)加裝了限流電抗器，使低壓母線的短路電流大幅度下降，遂造成高壓側(cè)過流保護的電流元件對低壓母線的短路故障靈敏度不足。
合理安排變電站主變的運行方式。目前，110kV配電網(wǎng)以遠后備設(shè)計為主，110kV及以下電網(wǎng)盡可能以輻射狀網(wǎng)絡(luò)方式運行，強調(diào)簡化電網(wǎng)運行接線，防止電磁環(huán)網(wǎng)可能帶來的系統(tǒng)事故，況且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡單、清晰，繼電保護的配置與整定也簡單。因此，2臺主變的中、低壓側(cè)分開運行是有條件的，且可減小低壓側(cè)的短路容量。中、低壓側(cè)分列運行后，提高了高壓側(cè)過流保護的電流元件對低壓母線短路故障的靈敏度，為提高供電的可靠性，可在母聯(lián)上裝設(shè)備用自投裝置。加強變壓器低壓側(cè)的后備保護。因低壓母線一般不設(shè)母差保護，故母線故障要靠變壓器的后備保護來切除。對于低壓母線上所帶的電容器、線路等設(shè)備故障，主變低壓側(cè)開關(guān)應(yīng)是切除故障的后備開關(guān)，低壓側(cè)保護則是這些設(shè)備的后備保護。由于高、中壓側(cè)后備保護對低壓側(cè)故障的靈敏度不高，所以要加強主變低壓側(cè)后備保護：在原有配置的基礎(chǔ)上再增加一套后備保護作為低壓母線保護或其后備，其定值與出線I段或lI段相配合，對母線有1.5的靈敏度。整定時限宜短原因：一是減少變壓器出口短路電流對變壓器和其它設(shè)備的損害：二是防止斷路器柜中直流被燒斷而不能切除故障。可設(shè)兩時限，**時限t1跳本側(cè)(或母分)，**時限t2跳三側(cè)。在變壓器的低壓側(cè)配置兩套完全獨立的過流保護作為低壓側(cè)母線的主保護及后備保護，在這種情況下，要求這兩套過流保護接于不同的電流互感器，經(jīng)不同的直流熔斷器(自動空氣開關(guān))供電，并分別作用于該低壓側(cè)斷路器和變壓器各側(cè)斷路器。
三.主變保護的直流配置
當10kV母線故障發(fā)生在10kV斷路器柜內(nèi)時，弧光竄入直流系統(tǒng)造成整個直流操作電源消失，引起變壓器損壞的事故在國內(nèi)已發(fā)生多起，前述的某變電站即是一例。為保證2套雙重化保護的完全獨立，以防弧光竄入直流系統(tǒng)引起全站直流停電，變電站要有兩段直流母線，兩套保護分別由一段母線供電。
220kV降壓三繞組變壓器的保護電源作如下配置：**段母線：主變差動保護，中壓側(cè)后備保護，低壓側(cè)**套后備保護。
**段母線：非電量{含失靈、不一致)保護，高壓側(cè)后備保護，低壓側(cè)**套后備保護。
在兩組母線上，差動、各后備保護應(yīng)使用不同的分支直流熔斷器(自動空氣開關(guān))，并注意熔斷器(自動空氣開關(guān))上、下級之間的配合。
四、變壓器的過負荷保護
(一)保護配置規(guī)定
容量為400千伏安及以上的變壓器，當數(shù)臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應(yīng)根據(jù)過負荷的可能性及其大小裝設(shè)過負荷保護。在經(jīng)常有人值班的情況—R過負荷保護通常作用于信號。變壓器的過負荷電流在大多數(shù)情況下都是三相對稱的。因此，過負荷保護只要接人一相電流，用一個電流繼電器來實現(xiàn)。過負荷保護通常都經(jīng)過延時作用于信號，而各側(cè)過負荷保護均經(jīng)過同一時間繼電器發(fā)出信號。
(二)臊護配置原則
①在雙繞組升壓變壓器上，過負荷保護通常裝設(shè)在變壓器的低壓側(cè)。②對于一側(cè)無電源的三繞組變壓器，過負荷保護應(yīng)裝在發(fā)電機電壓側(cè)和無電源的一側(cè)。③對于三側(cè)均有電源的升壓變壓器，各側(cè)應(yīng)裝過負荷保護。由于主變的過負荷保護動作時間過長，故障電流過大，可使主變壓器嚴重受損。一般變壓器的絕緣和機械強度的沒計是按25倍額定電流下持續(xù)2s不產(chǎn)生任何熱的損傷。
五、結(jié)論
要使配電變壓器保持長期**可靠運行。除提高技術(shù)水平之外，在日常的運行管理方面同樣也十分重要。作為配變運行管理人員。一定要做到勤檢查、勤維護、勤測量，及時發(fā)現(xiàn)問題及時處理，采取各種措施來加強配電變壓器的保護，防止出現(xiàn)故障或事故，以保證配電網(wǎng)**、穩(wěn)定、可靠運行。
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