變壓器相間后備保護現(xiàn)存問題及改善措施

陸 寅，邵 斌

(江蘇省電力公司檢修分公司蘇州運維分部，江蘇蘇州215000)

在電網(wǎng)的建設(shè)過程中，變壓器起到了十分重要的作用，可以說變壓器的安全直接關(guān)系電網(wǎng)設(shè)施的安全和穩(wěn)定。但是在近幾年，國內(nèi)發(fā)生過很多次因為三次繞組變壓器的d接線(也就是常說的低壓側(cè))外部相間短路而導致的變壓器損毀，給企業(yè)造成很大的損失。通常情況下，變壓器由于電氣短路出現(xiàn)的故障較多，其中，燒壞或者少環(huán)以及冷卻系統(tǒng)故障是主要問題。造成這一現(xiàn)象的原因主要有兩方面，一是其動作時間過長也可能是d接線斷路器拒動;二是由于其高壓側(cè)相間對低壓側(cè)的故障靈敏程度不夠。因此，有必要討論變壓器相間后備保護方面的相關(guān)問題及其整改措施，通過總結(jié)降低變壓器的故障率，保證電網(wǎng)的安全、可靠運行。

1 變壓器的后備保護

變壓器裝設(shè)的保護裝置不僅有差動保護，還有后備保護。在變壓器上裝設(shè)后備保護一般需要參考變壓器的容量，還要考慮其保護靈敏度的要求以及短路電流的水平。變壓器在發(fā)生相間故障時的后備保護一般有以下幾種:

(1)過電流保護

過電流保護的工作原理類似于保護線路的過流功能，根據(jù)最大負荷電流可以確定保護啟動電流。最大負荷電流可以參考以下情況考慮而且要取其最大值:首先對于并列運行的變壓器之間，應(yīng)該考慮當最大容量變壓器被切除時其他變壓器產(chǎn)生的過負荷;其次降壓變壓器也要把電動機自啟動時變壓器的最大電流考慮進去。通過過電流保護就可以避免最大負荷電流的整定，但是往往導致電流較大，靈敏度不能滿足要求。

(2)低電壓啟動時的后備保護

針對以上過電流保護電流較大，靈敏度較低的問題，可以在低電壓啟動時利用低壓繼電器切除并聯(lián)運行的變壓器的最大負荷，使其不再左右電流繼電器的整定值，而是電流繼電器的整定值大于變壓器的額定電流整定。

(3)復合電壓啟動時的后備保護

該后備保護方法是對上述后備保護方法的一個改進和發(fā)展。將上述方法中運用的三個低壓繼電器改為由一個低壓繼電器與線電壓相接和一個負序過電繼電器組成，其中發(fā)生三相短路的時候?qū)τ诠收想娐返碾妷罕Ｗo是通過低壓繼電器來完成的，對于各種不對稱的故障反應(yīng)則是通過負序過電繼電器來完成的。

2 變壓器相間后備保護現(xiàn)存問題分析

無論是變壓器的內(nèi)部故障，還是變壓器中壓側(cè)或者低壓側(cè)的母線故障，在其后備保護過程中，高壓側(cè)的后備保護都是主要手段。當變壓器的復合電壓啟動后備保護的過電流保護和負序電流與單項低壓啟動過電流繼電器所構(gòu)成的后備保護不能夠滿足變壓器的靈敏度要求時，還可以采用阻抗保護。在實際工作過程中，這三種后備保護手段還存在著一些現(xiàn)實問題，主要包括以下幾個方面:

(1)復合電壓啟動后備保護存在的問題

一般在聯(lián)絡(luò)變壓器和降壓變壓器的高壓側(cè)都要配置過電流保護，而且變壓器的額定電流要小于其過電流保護的設(shè)定值，低電壓定值要在0.7 Ue以下。在這種情況下，由于低壓側(cè)漏抗較大就會產(chǎn)生很多問題。首先當三相故障發(fā)生在出口附近和低壓側(cè)母線時，就會導致復合電壓啟動時過流保護元件不夠靈敏。此外由于電抗很大，高壓側(cè)過流元件在低壓側(cè)故障時靈敏度不夠，在故障切除后也會因不返回而導致誤動，最后還可能導致過流保護動作時間過長。

(2)負序電流與單項低壓啟動的后備保護存在的問題

目前，對于不對稱故障多采用負序電流保護法，對于低電壓啟動的對稱故障經(jīng)常采用過電流保護法。如果變壓器存在較大的低壓側(cè)漏抗，當三相故障出現(xiàn)在出口附近或者低壓側(cè)母線時，就會導致高壓和中壓一側(cè)存在較高的殘壓，元件的靈敏度也會不滿足要求。而且在整定計算時采用負序電流元件會導致計算復雜和比較長的動作時限。

(3)相間阻抗保護現(xiàn)存的問題

當變壓器的高壓側(cè)或者中壓側(cè)的相間短路后備是通過配置阻抗保護而實現(xiàn)時，阻抗繼電器的測量元件大多是接線阻抗繼電器而且要帶有偏移性。如果是Y-Y接線的變壓器，在變壓器的兩側(cè)電流和電壓之間不存在相位的轉(zhuǎn)換，短路阻抗能夠通過阻抗繼電器得到正確的測量;如果是Y-d接線的變壓器，在兩側(cè)間有相位的轉(zhuǎn)換，那么短路阻抗就不能正確測量了，這樣就會導致后備保護的靈敏性沒有應(yīng)用的價值。

3 變壓器相間后備保護問題的改善措施

對于變壓器相間后備保護存在的問題可采用以下措施進行改善:

(1)對變壓器的低壓側(cè)保護進行增強

如果原有復壓閉鎖過流保護作為變壓器后備保護的話，那么就可以在其基礎(chǔ)上多加設(shè)一套保護低壓母線的機制，而且要使該保護的定值整定與出線配合，在此基礎(chǔ)上對于母線的靈敏度要達到1.5。類似于復壓過流保護，不僅要做成兩個時限的保護，而且要對每個時限的出口節(jié)點加以整定。采用此種后備保護比較好的方案是將操作直流取自不同的分配屏，這樣才能夠有效的保護出口時限不致過長。對于出線的最后一段，也要與復壓過流保護相配合，爭取較短的整定時限，同時逐級配合線路保護和盡量縮短極差。

(2)提高低壓母線保護靈敏程度

對于低壓側(cè)母線保護來說，其靈敏度應(yīng)該在1.2～1.3，如果采用復壓過流的方法作為后備保護，為了解決電壓的靈敏度問題可以采用高壓測和低壓側(cè)的PT二次并聯(lián)法。該方法的具體措施和手段是:假設(shè)b和c兩相都是電路中的低壓側(cè)，而且在故障點處˙IF1=－˙IF2，˙UF1=˙UF2，那么在c相的高壓側(cè)電流和電壓可以通過如下的方法求得:

(3)加設(shè)限時電流速斷保護

增加限時電流速斷保護也是一個比較有益的措施，把它所在的1.4倍靈敏度的主線相互交錯的故障電流動作值固定，而動作的延長時間要大于第一段出線Δt(Δt的取值為0.4 s)，它所起到的最主要作用就是保護母線，減少母線故障。對變壓器后備保護加設(shè)限時電流速斷保護后，假如在低壓側(cè)線路之間發(fā)生短路，并且故障出現(xiàn)在線路保護的瞬間出口地段范圍內(nèi)，就會使得線路保護出口地段跳閘。假設(shè)故障出現(xiàn)在線路保護的瞬間出口地段范圍外，就會使得線路保護的是經(jīng)過時間延長的出口跳閘。再者假如故障出現(xiàn)在低壓側(cè)的母線上，那么，要仔細確定故障點是否從系統(tǒng)中被切除掉才可以順利運行。以上方案將會使變電站的供電可靠性大大提高，進而減少保護不到的區(qū)域，或者出現(xiàn)保護靈敏度不夠的現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

綜上所述，在采用微機保護變壓器的進程中，有許多切實可行的辦法，但依舊還有很多需要不斷改進的地方，可在工作中不斷總結(jié)，不斷進步。

［1］吳運祥，沈國榮，朱聲石.重視并應(yīng)用好變壓器后備保護［J］.繼電器，2000，20(7):8-11.

［2］孫建華，匡 華，詹健騰.數(shù)字式變壓器快速后備保護的設(shè)計與運用［J］.繼電器，2003，31(4):64-65.

［3］張 洪，常鳳然，趙春雷.500 kV變壓器相間后備保護探討［J］.繼電器，2000，28(27):12-15.

［4］楊旭東.變壓器角側(cè)兩相故障的遠后備保護問題［J］.電力系統(tǒng)自動化，2001，25(17):45-46.

［5］王 林.變壓器后備保護的探討 ［J］.電力學報，2000，(4):302-304.

［6］高 甫.變壓器相間后備保護的改進［J］.云南電力技術(shù)，2008，(1):49-51.