DQZHAN技術(shù)訊：變壓器繼電保護(hù)如何選擇？
在實(shí)際運(yùn)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(lèi)型的故障和不正常工作的情況裝設(shè)各種性能良好、動(dòng)作可靠的繼電保護(hù)裝置。對(duì)變壓器繼電保護(hù)的選擇進(jìn)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(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，裝設(shè)性能良好、**可靠的保護(hù)裝置非常，必要。近年來(lái)國(guó)內(nèi)發(fā)生多起
220kV降壓變低壓側(cè)故障均由于后備保護(hù)等存在問(wèn)題引起的。一些典型事故再次提醒我們，變壓器保護(hù)確實(shí)存在一些問(wèn)題影響系統(tǒng)的**穩(wěn)定運(yùn)行。下面對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。
一、變壓器保護(hù)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(hù)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(hù)。當(dāng)油箱內(nèi)部故障產(chǎn)生輕微瓦斯或油面下降時(shí)，保護(hù)裝置應(yīng)瞬時(shí)動(dòng)作于信號(hào);產(chǎn)生大量瓦斯時(shí)，保護(hù)裝置通常應(yīng)動(dòng)作于跳閘，斷開(kāi)變壓器各電源側(cè)的斷路器。對(duì)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(hù)能切除變壓器內(nèi)部故障的技術(shù)措施時(shí)，瓦斯保護(hù)可動(dòng)作于信號(hào)。對(duì)于容量為400千伏安及以上的車(chē)間油浸式變壓器，也應(yīng)裝設(shè)瓦斯保護(hù)。
(二)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)裝置通常裝設(shè)在單獨(dú)運(yùn)行的容量為10000千伏安及以上的變壓器上?；蜓b設(shè)在并列運(yùn)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(dòng)保護(hù)。對(duì)廠用備用變壓器，為了簡(jiǎn)化保護(hù)，可裝設(shè)電流速斷保護(hù)來(lái)代替縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)。容量為2000，10000千伏安的變壓器。如果電流速斷保護(hù)裝置的靈敏度不符合要求，并且過(guò)電流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)限大于0.5秒時(shí)，縱聯(lián)差動(dòng)保護(hù)亦可用于容量小于10000千伏安單獨(dú)運(yùn)行的變壓器上。
(三)過(guò)電流保護(hù)過(guò)電流保護(hù)一般用于降壓變壓器。對(duì)于升壓變壓器和過(guò)電流保護(hù)靈敏度不符合要求的降壓變壓器，一般采用復(fù)合電壓起動(dòng)的過(guò)電流保護(hù)。
(四)零序電流保護(hù)在中性點(diǎn)直接接地電網(wǎng)中，如果變壓器中性點(diǎn)可能接地運(yùn)行。對(duì)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(hù)，可作為變壓器主保護(hù)的后備保護(hù)，并作為相鄰元件的后備保護(hù)。
二.相間故障的后備保護(hù)存在的問(wèn)題及解決方法
近年來(lái)，變壓器由于中、低壓側(cè)，特別是低壓側(cè)母線故障時(shí)斷路器未能斷弧或拒動(dòng)，而高壓側(cè)保護(hù)對(duì)此又沒(méi)有足夠的靈敏度，遂導(dǎo)致變壓器損壞的事故在國(guó)內(nèi)屢見(jiàn)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(shí)，10kV開(kāi)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(hù)一復(fù)合電壓閉鎖過(guò)流保護(hù)的復(fù)合電壓未選用10kV側(cè)，而220kV、110kV側(cè)的電壓閉鎖元件對(duì)10kV側(cè)短路的靈敏度不夠，造成高、中壓側(cè)后備保護(hù)沒(méi)能動(dòng)作，l0kV側(cè)短路故障無(wú)法排除，而使事故進(jìn)一步擴(kuò)大。
(一)電壓閉鎖元件靈敏度不足，當(dāng)過(guò)電流保護(hù)不符合靈敏度要求時(shí)，常采用復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)方式，而在低壓側(cè)母線或出口三相故障時(shí)，高、中壓側(cè)電壓很高，不足以啟動(dòng)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(shí)可能會(huì)因自啟動(dòng)電流過(guò)大而造成誤動(dòng)。
(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(guò)流保護(hù)，要靠高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)作為低壓側(cè)母線、線路故障的后備保護(hù)，而電源側(cè)線路保護(hù)對(duì)主變低壓側(cè)故障又無(wú)足夠的靈敏度。這樣，當(dāng)高壓側(cè)后備保護(hù)拒動(dòng)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，低壓側(cè)的故障就沒(méi)有**重保護(hù)。所以，110kV雙繞組主變的低壓側(cè)也應(yīng)裝設(shè)過(guò)流保護(hù)作為本側(cè)母線和相鄰線路保護(hù)的后備。為防止低壓側(cè)斷路器拒動(dòng)，過(guò)流保護(hù)應(yīng)做成兩個(gè)時(shí)間段，**時(shí)限跳低壓側(cè)(或母聯(lián))，**時(shí)限跳各側(cè)，以彌補(bǔ)高壓側(cè)后備保護(hù)電流靈敏度不足的問(wèn)題。②對(duì)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(guò)流保護(hù)的電流元件對(duì)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(yùn)行方式。目前，110kV配電網(wǎng)以遠(yuǎn)后備設(shè)計(jì)為主，110kV及以下電網(wǎng)盡可能以輻射狀網(wǎng)絡(luò)方式運(yùn)行，強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)化電網(wǎng)運(yùn)行接線，防止電磁環(huán)網(wǎng)可能帶來(lái)的系統(tǒng)事故，況且電網(wǎng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、清晰，繼電保護(hù)的配置與整定也簡(jiǎn)單。因此，2臺(tái)主變的中、低壓側(cè)分開(kāi)運(yùn)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(yùn)行后，提高了高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)的電流元件對(duì)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(qiáng)變壓器低壓側(cè)的后備保護(hù)。因低壓母線一般不設(shè)母差保護(hù)，故母線故障要靠變壓器的后備保護(hù)來(lái)切除。對(duì)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(kāi)關(guān)應(yīng)是切除故障的后備開(kāi)關(guān)，低壓側(cè)保護(hù)則是這些設(shè)備的后備保護(hù)。由于高、中壓側(cè)后備保護(hù)對(duì)低壓側(cè)故障的靈敏度不高，所以要加強(qiáng)主變低壓側(cè)后備保護(hù)：在原有配置的基礎(chǔ)上再增加一套后備保護(hù)作為低壓母線保護(hù)或其后備，其定值與出線I段或lI段相配合，對(duì)母線有1.5的靈敏度。整定時(shí)限宜短原因：一是減少變壓器出口短路電流對(duì)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?？稍O(shè)兩時(shí)限，**時(shí)限t1跳本側(cè)(或母分)，**時(shí)限t2跳三側(cè)。在變壓器的低壓側(cè)配置兩套完全獨(dú)立的過(guò)流保護(hù)作為低壓側(cè)母線的主保護(hù)及后備保護(hù)，在這種情況下，要求這兩套過(guò)流保護(hù)接于不同的電流互感器，經(jīng)不同的直流熔斷器(自動(dòng)空氣開(kāi)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(hù)的直流配置
當(dāng)10kV母線故障發(fā)生在10kV斷路器柜內(nèi)時(shí)，弧光竄入直流系統(tǒng)造成整個(gè)直流操作電源消失，引起變壓器損壞的事故在國(guó)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(hù)的完全獨(dú)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(hù)分別由一段母線供電。
220kV降壓三繞組變壓器的保護(hù)電源作如下配置：**段母線：主變差動(dòng)保護(hù)，中壓側(cè)后備保護(hù)，低壓側(cè)**套后備保護(hù)。
**段母線：非電量{含失靈、不一致)保護(hù)，高壓側(cè)后備保護(hù)，低壓側(cè)**套后備保護(hù)。
在兩組母線上，差動(dòng)、各后備保護(hù)應(yīng)使用不同的分支直流熔斷器(自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān))，并注意熔斷器(自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān))上、下級(jí)之間的配合。
四、變壓器的過(guò)負(fù)荷保護(hù)
(一)保護(hù)配置規(guī)定
容量為400千伏安及以上的變壓器，當(dāng)數(shù)臺(tái)并列運(yùn)行或單獨(dú)運(yùn)行并作為其他負(fù)荷的備用電源時(shí)，應(yīng)根據(jù)過(guò)負(fù)荷的可能性及其大小裝設(shè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)。在經(jīng)常有人值班的情況—R過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常作用于信號(hào)。變壓器的過(guò)負(fù)荷電流在大多數(shù)情況下都是三相對(duì)稱(chēng)的。因此，過(guò)負(fù)荷保護(hù)只要接人一相電流，用一個(gè)電流繼電器來(lái)實(shí)現(xiàn)。過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常都經(jīng)過(guò)延時(shí)作用于信號(hào)，而各側(cè)過(guò)負(fù)荷保護(hù)均經(jīng)過(guò)同一時(shí)間繼電器發(fā)出信號(hào)。
(二)臊護(hù)配置原則
①在雙繞組升壓變壓器上，過(guò)負(fù)荷保護(hù)通常裝設(shè)在變壓器的低壓側(cè)。②對(duì)于一側(cè)無(wú)電源的三繞組變壓器，過(guò)負(fù)荷保護(hù)應(yīng)裝在發(fā)電機(jī)電壓側(cè)和無(wú)電源的一側(cè)。③對(duì)于三側(cè)均有電源的升壓變壓器，各側(cè)應(yīng)裝過(guò)負(fù)荷保護(hù)。由于主變的過(guò)負(fù)荷保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，故障電流過(guò)大，可使主變壓器嚴(yán)重受損。一般變壓器的絕緣和機(jī)械強(qiáng)度的沒(méi)計(jì)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(zhǎng)期**可靠運(yùn)行。除提高技術(shù)水平之外，在日常的運(yùn)行管理方面同樣也十分重要。作為配變運(yùn)行管理人員。一定要做到勤檢查、勤維護(hù)、勤測(cè)量，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)處理，采取各種措施來(lái)加強(qiáng)配電變壓器的保護(hù)，防止出現(xiàn)故障或事故，以保證配電網(wǎng)**、穩(wěn)定、可靠運(yùn)行。
