35kV大容量變壓器繼電保護整定及配合

摘要：本文以某35kV運行線路為實際研究對象，該運行線路當中就接入有110kV，SFZ11-20MVA大容量變壓器裝置。以該變壓器為切入點，針對其在繼電保護整定計算以及繼電保護動作配合方面所涉及到的相關問題展開綜合研究與分析，希望能夠在提高35kV線路供電作業安全性、穩定性方面發揮相應的價值。

關鍵詞：大容量變壓器 繼電保護 35kV線路 整定計算 配合

為了能夠確保電網系統終端用戶對于電能商品的需求得到充分的滿足，要求在35kV電壓等級變電站的建設與運行過程當中，通過設置大容量變壓器裝置的方式，以確保同一時間段內盡量多的進行電能的分配，同時也需要保障供電作業開展的持續性與穩定性。但，由于這部分變壓器裝置自身的容量水平相對較大，因此導致其在運行過程當中，最突出的缺點表現為：短路阻抗水平始終維持在較小范圍之內。這一缺點直接導致了，在大容量變壓器的正常運行過程當中，無法與繼電保護，特別是后備保護形成有效的整定與配合。因此，要求通過研究繼電保護整定計算方案的方式，綜合探究可靠且有效的繼電保護配合方案。本文即圍繞以上問題，展開進一步的分析與研究。

1 35kV大容量變壓器繼電保護整定計算分析

某電壓等級為110kV變電站中涉及到35kV線路，以此為依據，有SFZ11-20MVA大容量變壓器裝置接入該35kV電壓等級線路運行過程當中。線路總長度為4.0km，系統母線阻抗水平為0.28/0.36，阻抗電壓水平測定為8.0%。整個大容量變壓器的接入示意圖如下圖所示（見圖1）。

■

圖1 35kV大容量變壓器接入示意圖

首先，從電流保護的角度上來說，針對35kV電壓等級線路而言，繼電保護裝置運行所遵循的基本整定依據為DL/T 584-95。結合該規程當中對于大容量變壓器裝置的整定要求來看，體現在：繼電保護整定下延時電流速斷數值應當確保相對于35kV線路末端故障具有可靠的靈敏度水平。具體的繼電保護整定公式表現為：

IDZ≤ID·min/KLM；

該整定算式當中，KLM代表的是靈敏度系數，為了能夠保障IDZ所對應的電流數值與整個35kV線路末端兩相短路狀態下的最小數值相一致，要求靈敏度系數的取值滿足以下標準，即：KIM≤1.5；在此基礎之上，為了能夠確保35kV接入大容量變壓器下繼電保護整定具有良好的選擇性性能，就要求35kV線路接入大容量變壓器狀態下所對應的延時電流速斷保護原則上能夠充分規避變電站10kV電壓等級母線短路對其所產生的影響。因此，在具體的繼電保護整定計算過程當中，應當遵循以下公式進行整定：KK· ID.max≤IDZ；同時，將KK定義為可靠性系數，其取值應當按照整定規程，嚴格控制在1.2范圍以內。結合以上分析不難發現：由于35kV線路接入了具有大容量特點的變壓器裝置，從而使得線路常態運行下的阻抗水平明顯降低，當流過母線10kV短路事故發生的情況下，所對應生成的電流值較大，最終無法達到繼電保護有效配合的目的。

其次，從主變后備保護的角度上來說，在對35kV接入大容量變電站進行繼電保護整定計算的過程當中，有以下幾個方面的原則性問題需要特別關注：第一，不管是相對于高壓側整定，還是相對于低壓側整定而言，主變后備保護都需要以過電流保護作為首選方案；第二，在對過流保護定值進行整定處理的過程當中，原則上需要以最大負荷的電流躲避為參照；第三，對于采取單臺主變運行模式的變電站而言，在對其高壓/低壓側進行繼電保護整定的過程當中，需要確保過流保護時限較短。在充分遵循以上基本繼電保護整定原則的基礎之上，分別完成對高壓側、以及低壓側對應后備保護的整定工作。

2 35kV大容量變壓器繼電保護配合要點分析

對于35kV接入大容量變壓器的繼電保護整定配合而言，一旦出現了繼電保護不配合方面的問題，需要在充分考量現階段35kV線路接線情況的基礎之上，對繼電保護的配合方案進行合理的優化，分別從對靈敏度的優化，以及對過流保護問題的處理這兩個方面入手，確保保護配合動作執行的可靠性，以確保供電的可靠性水平。具體而言，對于35kV大容量變壓器繼電保護配合而言，需要重點關注以下兩個方面的問題：

首先，從對靈敏度進行整定的角度上來說，為了確保35kV運行線路電流速斷延時保護性能能夠得到有效的發揮，就要求通過對靈敏度進行取值計算的方式，以此為依據，確定與之相對應的整定數值。對于可能出現不配合的10kV電壓等級線路而言，考慮到其靈敏段需要實現0.3s以內的電流保護配合，因此可以適當對電流速斷保護的時限級差水平加以延長（建議提升至0.6s），按照此種方式對10kV線路靈敏段進行電流整定作業。在整定過程當中要求滿足：IDZ.10≤3.3019 IDZ.35/kPH；其中，將IDZ.10定義為10kV電壓等級線路所對應的靈敏段電流保護定值；IDZ.35定義為35kV電壓等級線路所對應的靈敏段電流保護定值，kPH定義為配合系數（要求：配合系數的取值嚴格控制在1.1范圍之內）。

其次，從對過流保護進行配合的角度上來說，由于對于35kV電壓等級線路所接入大容量變壓器設備而言，在后備保護中需要納入對10kV線路后備保護動作的考量，因此要求通過增加保護過流方式，確保其動作時限能夠與10kV線路靈敏段所對應整定時間相同步。同時，通過增加過流保護的方式，還能夠確保對保護電流定值進行靈敏度整定的過程當中，不但能夠按照10kV線路的母線線路故障情況加以考量，同時還需要嚴格控制在1.5倍數值范圍之內。其中，對于10kV母線而言，在其所對應短路電流流經主變低壓側開關兩相短路狀態下，所生成的電流min數值可以表現為：3（0.36+05.51020+0.375）=5570A，DZ。

3 結束語

針對電壓等級為35kV的電力系統而言，在大容量變壓器的運行過程當中，最突出的缺點即表現為：短路阻抗水平始終維持在較小范圍之內。導致在大容量變壓器的正常運行過程當中，無法與繼電保護形成有效的整定與配合，進而對整個電力線路的穩定、安全運行均產生了不良的影響。為了有效地解決這一問題，本文試就35kV大容量變壓器繼電保護整定與配合方面的相關問題加以了分析，研究了有效的繼電保護配合策略，望成功用于實踐。

參考文獻：

[1]金鳳羽，李正明.基于感應電壓比的大型變壓器繼電保護[J].繼電器，2006，34（19）：1-3.

[2]楊智勇.變壓器繼電保護在中小水電站中的應用淺談[J].北京電力高等專科學校學報（自然科學版），2010，27（11）：33.

[3]沈冰珂，王為福.西霞院水電站發電機及變壓器繼電保護設計[J].水電自動化與大壩監測，2007，31（5）：47-49.

[4]沈明德，劉立瑞.電廠啟動備用變壓器繼電保護應用分析[J].華北電力大學學報，2003，30（4）：106-108.