變壓器間隙零流保護的整定配合改進措施

楊萍

（寧夏電力公司超高壓分公司，寧夏銀川750000）

1 引言

按照目前常規的變壓器中性點間隙電流保護的整定，當電源線發生接地故障并且跳閘時，變壓器的間隙零流保護有可能會出現保護失配誤動，造成停電事故。近幾年隨著變壓器制造工藝和質量的提高，變壓器中性點絕緣水平得到加強，本文重點分析了變壓器間隙零流保護的原理，研究了變壓間隙保護的動作情況，發現了有關變壓器間隙保護整定存在的問題，對有關保護整定配合進行了改進，并提出了切實可行的解決辦法，大大地提高了供電可靠性和安全性，取得了良好的效果。

2 存在問題和原因分析

通過分析變壓器間隙保護的原理及整定原則，結合某變電站變壓器間隙零流保護的誤動情況，具體提出原常規間隙零流保護整定的問題之處。

2.1 介紹常規變壓器間隙保護的原理及整定原則

按照變壓器中性點過電壓保護設計原則，對110kV、220kV有效接地系統中可能形成的局部不接地（如中性點接地變壓器誤跳閘）或低壓側有電源或電動機的不接地變壓器的中性點，應裝設放電間隙和間隙零序保護，在間隙放電時，應由主變壓器高壓側中性點間隙接地零序保護動作切除短路點。主變壓器高壓側中性點間隙接地零序保護應分別整定計算中性點間隙零序過流保護和中性點間隙零序過電壓保護。

（1）中性點間隙接地零序過流保護動作電流計算

動作量取自間隙接地回路零序電流互感器TA0的二次電流3I0，其值當考慮間隙電弧放電因素時，根據運行經驗取一次動作電流為100A，時間取0.3s，保護動作跳變壓器三側開關。

（2）中性點間隙接地零序過電壓保護動作電壓計算

當系統失去直接接地中性點，而又發生單相接地時，此時TV開口三角形繞組出現的電壓（TV不飽和時）3U0為300V，但實際上當3U0為200V時，TV已開始飽和（電磁型TV測量回路的伏安特性，根據實測為：TV二次繞組加電壓70V時，繞組勵磁電流為20A，即飽和電壓約為70V）。所以系統失去直接接地的中性點，而又發生單相接地時，TV開口三角形繞組飽和電壓3U0約為210V，所以當系統失去中性點直接接地，而又發生單相接地時，規程上規定零序過電壓保護動作電壓整定3U0為180V，動作時間應躲過暫態過電壓時間，可整定T為 0.3-0.5s，保護動作跳變壓器三側開關。

2.2 A變電站的間隙零流保護的誤動分析

具體系統如圖1所示。該站為有兩臺110kV不接地變壓器，通過35kV負荷側聯絡線連接一并網小電源F1，有110kV兩路主電源A和B線。當時運行方式為1#主變和2#主變并列運行，電源線A供電，電源線B熱備，1#和2#主變均裝設了間隙電流保護。某日，110kV電源線A的C相瞬時接地短路，電源線A零序電流II段保護動作，經0.3s跳閘，同時1#和2#主變均間隙被擊穿，間隙電流保護動作，也經0.3s跳兩臺主變三側開關。雖然電源線A故障跳閘后，經1s重合成功，但此時變電站已全所失壓。從這次事故過程分析，可以看出：由于常規按整定設計規程，間隙電流一次動作值取100A、0.3s，與上一級線路零序電流二段整定時間相同，因此在有效接地方式下發生單相接地短路時，變壓器間隙電流保護動作時間躲不過上一級線路后備保護動作時間，而造成誤動，結果延長了停電時間，極大地影響了供電可靠性。

圖1 系統圖

2.3 變電站變壓器的現場運行方式的幾種情況

110kV變壓器均為不接地運行方式，上級電源線裝設的能切除接地故障保護有零序電流保護、高頻或縱差的全線速動保護，零序電流保護II段時間大部分為0.3s。當變壓器的上級電源線發生接地故障時，系統會出現過電壓，考慮當變壓器的間隙擊穿時，會引起系統零序電流變化。對于只裝設零序電流保護沒有裝設高頻縱差等快速保護的電源線來說，零序電流I段定值時間一般為0s，個別線路由于特殊運行方式帶150ms延時，如果此時流過電源線的零序電流能達到本線零序電流I段定值，則本線的零序電流I段動作，此時由于變壓器間隙零流時間為0.3s，還來不及動作，然后電源線可以靠重合閘恢復供電，這種情況下不用考慮變壓器間隙零流保護同上級電源線零序電流保護配合；如果流過電源線的故障電流只能達到本線零序II段電流定值，則在電源線的零序電流II段保護和變壓器的間隙零序保護的時間均為0.3s的情況下，電源線和變壓器的保護將會一起動作，造成誤動。這時需考慮變壓器間隙零流保護同上級電源線零序電流保護相配合整定；如果上級電源線裝設了高頻或縱差的全線快速保護，當本線任意處發生接地故障時，不管變壓器間隙擊穿與否，電源線的快速保護會無時限地切除故障，而下級變壓器的間隙保護為0.3s，這種情況下變壓器的間隙電流保護將不會誤動。各站變壓器間隙保護原理各不相同，分為兩種情況：一種是間隙零壓和零流的時間是共用的；一種是間隙零壓和零流的時間是各自獨立的。鑒于變壓器的絕緣安全，間隙保護的時間不宜給太長，而且有些變壓器保護裝置的間隙零壓和零流的時間是共用出口的，可考慮將間隙零流的時間抬高到0.5s，來同上級電源線零序II段時間配合。

3 繼電保護整定配合改進

通過上述分析和研究可知，按照目前常規的變壓器的間隙電流整定，在小電源上網條件下，很有可能出現保護失配誤動，造成停電事故。近年隨著變壓器制造工藝和質量的提高，變壓器中性點絕緣水平得到加強，為改進間隙電流保護整定配合，防止保護誤動創造了有利條件。針對上述問題，現提出如下解決措施。

通過對如上變電站的運行情況及故障分析，校核了所有變壓器電源線的保護配置情況，現將變壓器間隙電流保護作如下整定配合改進：上級電源線裝設高頻或縱差的全線速動保護的變壓器，其間隙電流保護不會誤動，定值按規程整定，不作變動；上級電源線沒有裝設高頻或縱差保護，只裝設零序電流保護保護的變壓器，將其間隙零序電流保護時間延長到0.5s，而上級電源線零序II段時間大部分為0.3s，因此基本可以配合。極個別站的零序電流保護II段時間為0.6s，此時變壓器的間隙零序電流保護如果與之配合時間將會抬高到0.9s，考慮這樣更改，變壓器間隙零流的動作時間有點長，有可能會影響到變壓器的絕緣安全，又鑒于少數變電站有這種情況，因此這類變壓器的間隙零流時間也不予調整。通過對全網變壓器的間隙零流保護的重新校核，很好地完成了變壓器間隙零流的整定配合改進工作。

對于中壓或低壓側有電源的110kV不接地變壓器，間隙電流保護以第一時限0.3s動作，跳開變壓器中低壓側小電源聯絡線，第二時限0.5s跳變壓器三側開關，這樣既保證有效接地方式下單相接地時，間隙電流保護不會誤動，又不影響變壓器本身的安全運行。

4 結論

本文結合近幾年常見的變壓器間隙零流誤動事故，針對各類變壓器間隙零流保護的整定存在的問題，對變壓器間隙零流保護的整定配合進行了重點分析研究，提出了切實可行的改進措施，并對變電的變壓器間隙零流保護定值進行了整體校核改進，實際運行情況良好，效果顯著，極大地提高了電網供電的可靠性。

［1］崔家佩等.電力系統繼電保護與安全自動裝置整定計算［M］.中國電力出版社，1993.

［2］電力系統繼電保護規定匯編.中國電力出版社，1997.

［3］電力系統繼電保護實用技術問答.中國電力出版社，1997.

［4］大型發電機組繼電保護整定計算與運行技術.中國電力出版社,2005.