淺談變電站500kV變壓器保護配置與運行分析

杜卓群

摘要：對變電站500KV變壓器不同運行狀態進行檢測，通過對變壓器保護配置與運行情況進行分析，將有利于供電公司工作人員準確對變壓器故障進行判斷，從而找出原因，并采取有效措施解決。本論文主要從500KV變壓器正常運行著手分析，分析了500KV變壓器保護的特征與配置，并對保護裝置的運行進行分析，希望給相關工作人員提供參考。

關鍵詞：500KV變壓器保護；配置；運行；維護

1、500kV變壓器保護特點及配置

500kV變壓器的工作電壓高，容量大，在電網中占有十分重要的地位，一旦變壓器出現問題或者繼電保護出現故障則會引起主變停電，從而造成重要的經濟損失，進行主變組裝、拆卸的工程量十分巨大，進行檢驗與維修的時間比較長，因此，在變壓器出現故障是要盡快進行故障查找，并進行故障排除，500KV電力變壓器相比于220 kV變壓器的靈敏度更高，可靠性更強。

1.1、500KV主保護雙重化配置

為了增強變壓器保護的可靠性，500 kV變壓器主保護要采取雙重化配置。主保護是縱聯差動保護，通常配置 和 縱差保護。

1）差動保護具有差電流速斷功能，對于差動保護區內出現的故障能夠進行檢測，對于變壓器短路最初20ms內，電流互感器在飽和之前進行差電流速斷并進行故障排除。

2）比率制動能夠提高差動保護的靈敏度，伴隨外部穿越性短路電流的變化而變化，當出現系統故障短路時電流增大，盡管有制動作用，但選擇合理的制動系數能夠在保持制動的前提下，確保相應靈敏度。

3）保護裝置具有諧波制動功效，可以防止變壓器勵磁涌流而引起的保護誤動。在勵磁涌流的諧波中，以二次諧波為最大，取二次諧波進行制動，從而實現制動效果。

1.2過勵磁保護

500 kV 變壓器鐵芯正常工作磁密較高， 接近飽和磁密， 磁化曲線較“ 硬” 。在過勵磁時，鐵芯飽和，勵磁阻抗下降，勵磁電流增加很快，其中含有許多高次諧波，可引起鐵芯、金屬構件、絕緣材料過熱。若過勵磁倍數較高，持續時間過長，可能使變壓器損壞。500kV變壓器應裝設過勵磁保護。惠州站采用GEC -ALSTON 公司生產型號為GT I 的繼電器，短時間報警，長時間動作跳三側斷路器，裝設于主I保護屏

1.3、500KV變壓器的相間后備保護

500 kV電力變壓器通常采用單相變壓器組，配置相間保護作為變壓器引線與相鄰母線相間故障的后備保護。例如，惠州站500kV主變相間后備保護采用距離保護，在500KV變壓器以及220 kV側安裝保護套，設置保護屏。因為變壓器的阻抗大，高壓側以及中壓側距離保護缺少對低壓側相間故障的靈敏度，低壓側為了保持靈敏度也應加裝相間故障后備保護，有些500KV變電站采用35 kV側過流保護。在保持有制動的前提下，能夠實現保護靈敏度。

2、各種保護裝置分析

2.1、 差動保護

具有與差動保護功能，與通用變壓器差動保護原理類似，具有比率差動、二次諧波制動以及無制動電流速斷作用。中間變流器采用軟件式對變壓器變比與接線組進行修正，無需另外裝設中間變流器。動作時間快，能夠集變壓器主保護與輔助功能為一體，對負荷電流、差流等進行實時顯示，同時能夠實現自檢。

2.2、 差流繼電器與電流速

差流繼電器是傳統的差動繼電器，具有比率制動功能，簡單的整定檢驗，可以選擇比率制動曲線抽頭，依據曲線選定動作值。因為4C21是傳統式繼電器，所有動作比較慢，進行故障切除的時間 比較長，在小電流下動作的靈敏度較差，繼電器電磁線圈較多，CT負擔比較重。

2.3、高阻抗差動繼電器DAD3

DAD3為集成電路型小電流繼電器，具有動作快速，輸入濾波器能有效濾除直流分量及消除諧波分量影響，CT二次斷線報警等特點。交流輸入為高壓側、中壓側及公共繞組套管電流，交流回路與主保護不同。

2.4、THR距離保護裝置

THR距離保護裝置能夠實現變壓器方向過流，THR型號比較常見的是4PE2，這一型號保護裝置具有以下功效：具有相間故障選擇功效；對4段阻抗值具有保護作用；選擇接地故障功能；THR距離保護裝置分兩段出口，作為變壓器后備保護，，具有可供選擇圓形特征和變形特征。

2.5、GTT過勵磁保護繼電器

在空載合閘瞬間主變壓器所產生的沖擊振蕩可以用GTT過勵磁保護繼電器進行保護，遵循v/f原理構成的繼電器借助電壓與頻率比值的高低對過勵磁進行判斷，從1.0至1.25之間定值可進行調節，同時，結合變壓器廠家提供的特性曲線作為整定標準。輸出觸點通常由兩對：第一對延時0.5～1 s作為報警輸出，另一對延時5～30 s可調，作跳閘輸出。

3、500KV變壓器保護裝置運行中的問題及改進對策

3.1、兩套THR保護裝置電流回路設計

在保護裝置的設計中，將進口保護裝置放置與電流回路前端，將國產保護裝置放置于后端，在國產保護裝置有動作時，主變接口屏將電流回路短接，從而不會對進口保護裝置產生影響。依據THR裝置原理的相關要求，裝置內部要形成具有中性點的電流回路，來啟動零序電流，交流電流回路經THR裝置后實際無電流輸出，而將國產保護放置在前端，將進口保護裝置放置與末尾，回路在調整后，當國產保護裝置有動作時，將其對應電流回路采用跨接的方法，而不能采用短接方法，如果采用短接的方法則會對進行裝置產生影響，從而影響進口裝置的正常運行。

500 kV 主變差動保護 CT 自動切換回路失去直流電源時， 其啟動繼 電器 、 失磁，觸點返 回， 迫使多個 CT 切換繼 電器 （雙位置繼電器 ， 95C -1 A、B、 C 、D ）返 回， 見圖 2。其后果將造成運行中變壓器差動保護的 220 kV 側電流被短接 ，使主變差動保護失去一側電流而誤動跳閘。

圖 1 差動保護CT切換啟動 回路及電源

改造后C3自動切換回路需滿足： 保證其CT自動切換功能變；當 CT 自動切換 回路失去電源時，不會引起差動保護誤動；當CT自動切換 回路失去電源時，應有告警信號。

圖2 改造前二次圖

3.2、TR212、TR213跳閘繼電器的運用

在繼電器的應用中，TR212為瞬動觸點繼電器，而TR213為動作自保持繼電器，此外有電動復歸線圈。這類繼電器能夠提高動作速度，提升斷弧性能的可靠度，動作線圈的線徑較粗，減少匝數，勵磁時電流較大，增加線圈電動力，提升動作的可靠性，觸點間隙變大，可以有效斷弧。進行調試過程中，要注意測試方法，用沖擊電壓進行動作可靠性測定，不能以逐漸升壓方法來進行動作電壓值的測定，當通電時間較長會造成線圈過熱。如果溫度過高則會燒壞線圈。TR213繼電器與國產繼電器構造類似，是為永久性故障而設置的跳閘出口繼電器，不同的是動作速度以及觸點容量，是按跳閘繼電器要求進行設計的。

圖3 改造后的二次圖

3.3、主變失靈保護啟動回路的相關問題

主變失靈保護動作時，會造成母線所接所有元件跳閘，產生重大影響。據相關統計數據表明，失靈保護誤動的情況比較多，特別是失靈保護引起的誤啟動。當啟動回路時，要保證雙重閉鎖，以免造成誤啟動；進行短路切除后不能立即復歸保護，也不能啟動失靈保護。失靈保護啟動回路的以保護啟動作為啟動原則，然而當斷路器沒有斷開，原啟動回路采用斷路器位置繼電器觸點串保護出口繼電器觸點組成，依據相關經驗，斷路器輔助觸點不很可靠，改為相電流判別元件啟動則更加穩固。

4、結語

綜上所述，通過對變電站500kV變壓器保護配置與運行進行介紹與分析，主要分析了500KV變壓器保護的特點以及配置，對各種保護裝置進行分析，同時，變壓器保護裝置運行中存在的問題以及改進對策進行研究，通過深入了解各類保護裝置的性能，結合保護裝置運行原理，就做好設備調試、維護工作提出了可行性建議，以此來推進500KV變壓器保護配置與運行的順暢。

參考文獻：

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