減少220 kV主變壓器故障沖擊技術(shù)措施

周啟義,陳孝安,宋會(huì)平

摘 要：由于220 kV主變壓器中壓側(cè)所配的過流保護(hù)需要與下級(jí)110 kV主變壓器保護(hù)相配合，導(dǎo)致主變高、中壓側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定過長(zhǎng)。在110 kV系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，如果相關(guān)保護(hù)、開關(guān)不能正確動(dòng)作，則主變壓器將承受大電流、長(zhǎng)時(shí)間的沖擊，極有可能損傷變壓器。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障沖擊；雙套配置；線路保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0012-02

1 主變現(xiàn)狀

荊州供區(qū)的保護(hù)時(shí)間級(jí)差經(jīng)過多年調(diào)整，220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間已由原來的7 s左右降至3.5 s。雖然動(dòng)作時(shí)間降低了，但還是無法滿足主變壓器熱穩(wěn)定的需求，需要我們進(jìn)一步縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，或采取其他技術(shù)措施。

保護(hù)時(shí)間級(jí)差由0.5 s調(diào)整為0.3 s后（還有調(diào)整空間），220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短了近50%. 這是因?yàn)槲覀兇_定了保主設(shè)備的整定原則，嚴(yán)格限制了串供線路的數(shù)量，適當(dāng)犧牲了多級(jí)串供線路的選擇性（依靠重合閘補(bǔ)救），從而最大限度地縮短了變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

在調(diào)整了級(jí)差后，變壓器低壓側(cè)過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可控制在1 s以內(nèi)，一般為0.4 s跳分段，0.7 s跳本側(cè)。中壓側(cè)保護(hù)的配合較多，導(dǎo)致整定較長(zhǎng)，零序保護(hù)一般在2 s以下，過流保護(hù)一般在3.5 s左右。因此，要在現(xiàn)有條件下進(jìn)一步降低保護(hù)動(dòng)作時(shí)間非常困難，中壓側(cè)的保護(hù)配合是變壓器后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的根本原因，是制約保護(hù)整定時(shí)間降低的瓶頸，要解決這一問題，就必須從中壓側(cè)入手。

2 變壓器故障沖擊分析

正常情況下，無論哪個(gè)部位發(fā)生短路故障，變電站中配置的保護(hù)都能快速動(dòng)作并切除故障，因此，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

如圖1所示，變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則一般為確保線路保護(hù)、母差保護(hù)和主變。

圖1 變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則

從圖1中可以看出，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作范圍最大化，具備無縫連接，不存在保護(hù)死區(qū)。當(dāng)K1點(diǎn)故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K2點(diǎn)故障時(shí)，110 kV母差保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K3點(diǎn)故障時(shí)，線路保護(hù)能快速切除故障。因此，在正常情況下，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

但是，當(dāng)變電站出口發(fā)生短路故障時(shí)，如果線路保護(hù)、母差保護(hù)或開關(guān)失靈拒動(dòng)，則故障只能依靠變壓器后備保護(hù)切除。由于后備保護(hù)的整定時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)時(shí)間受到較大電流的沖擊，極有可能損壞設(shè)備。因此，防范此類故障非常重要。

3 防沖擊技術(shù)措施

根據(jù)變壓受沖擊的原因，可采取的對(duì)策為提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性、增加開關(guān)失靈保護(hù)和縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。利用上述3種措施，變壓器受到?jīng)_擊的概率將大大減少，變壓器運(yùn)行的安全性也能大大提高。

3.1 提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性

提高保護(hù)的可靠性有2種途徑：①加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，確保所配保護(hù)健康運(yùn)行，故障時(shí)能可靠動(dòng)作；②所配保護(hù)雙重化，有冗余功能，這樣即使有1套保護(hù)存在問題，也不會(huì)影響短路時(shí)對(duì)故障的快速切除。

目前，220 kV主變保護(hù)均已采用雙重化配置，比如圖1中K1點(diǎn)的故障一般可有效、快速切除。因此，對(duì)于變壓器而言，只需要解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題。如果能有效解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，則可降低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)變壓器的影響。

目前，因雙套配置成本較高，110 kV保護(hù)均采用單套配置。要想升級(jí)為雙套配置，就需要增加保護(hù)，且現(xiàn)有的電流、電壓互感器和開關(guān)等均不能滿足要求，需要更換，否則無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙重化。因此，110 kV保護(hù)雙重化幾乎不可行，要想解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，只有依靠變壓器中壓側(cè)的后備保護(hù)。

3.2 增加110 kV失靈保護(hù)

要想排除短路故障，就必須確保保護(hù)和開關(guān)均能可靠、正確動(dòng)作。如果保護(hù)可正確動(dòng)作而開關(guān)拒動(dòng)，則必須快速切除與該開關(guān)連接的母線上的其他開關(guān)，這樣才能有效隔離故障，這也是失靈保護(hù)的功能。

目前，220 kV變電站沒有配置110 kV失靈保護(hù)。實(shí)際上，配置110 kV失靈保護(hù)在技術(shù)上是可行的，成本較低，工作量也較小，它是保護(hù)變壓器免受沖擊的有效技術(shù)措施，可解決開關(guān)失靈的問題。

3.3 縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間

目前，220 kV變壓器配置的后備保護(hù)均是過流保護(hù)，因受定值整定級(jí)差配合的影響，要想縮短110 kV后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間幾乎不可能，必須尋找其他途徑。110 kV線路保護(hù)普遍配置的是距離保護(hù)，而距離保護(hù)只與距離有關(guān)，與短路電流關(guān)系不大，且不需要與下級(jí)變壓器的后備保護(hù)相配合。因此，如果在現(xiàn)有變壓器保護(hù)中增加阻抗保護(hù)功能（在變壓器中不稱為距離保護(hù)），則有可能縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

4 具體實(shí)施方案

4.1 增加110 kV失靈保護(hù)

目前，在母差保護(hù)中集成失靈保護(hù)功能的技術(shù)已非常成熟，已在220 kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中被普遍采用。原先單獨(dú)配置的母差保護(hù)只需要升級(jí)程序（部分需要更換插件）、配置相關(guān)接線、增加啟動(dòng)壓板和開入各間隔保護(hù)跳閘接點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)功能。目前各廠家均已完成升級(jí)改造，不存在技術(shù)問題。

4.2 變壓器增加阻抗保護(hù)

由于已運(yùn)行的變壓器保護(hù)的硬件資源有限，導(dǎo)致無法過多地增加其功能，但也不能降低改造后設(shè)備運(yùn)行的可靠性。經(jīng)綜合考慮，僅在變壓器中壓側(cè)增加相間阻抗保護(hù)功能是較好的方案，可有效解決相間短路時(shí)復(fù)壓過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題。阻抗保護(hù)可以與出線距離保護(hù)的Ⅱ段（或Ⅰ段）相配合，時(shí)間可整定在2 s以內(nèi)。當(dāng)接地短路時(shí)，主變中壓側(cè)的零序過流保護(hù)會(huì)快速切除故障，因?yàn)榱阈虮Ｗo(hù)不需要與下級(jí)110 kV變壓器保護(hù)相配合，其動(dòng)作時(shí)間一般少于2 s。加裝的無論是阻抗保護(hù)，還是零序保護(hù)，它們都屬于雙套配置，動(dòng)作可靠性非常高。因此，變壓器受到長(zhǎng)時(shí)間故障沖擊的可能性大大降低，進(jìn)而有效保證變壓器的安全。

多年來，荊州公司更改的主變保護(hù)都已具備阻抗保護(hù)功能，升級(jí)改造了不具備該功能的、有標(biāo)準(zhǔn)版本的和運(yùn)行時(shí)間較短的保護(hù)裝置，暫緩執(zhí)行運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)或需要重新編寫的程序，沒有因?yàn)楦脑於档土吮Ｗo(hù)的安全性和可靠性。

5 結(jié)束語

通過在220 kV變電站加裝110 kV失靈保護(hù)和阻抗保護(hù)，有效解決了220 kV主變后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題，可將220 kV變壓器可能受到的3.5 s故障沖擊縮短至2 s以內(nèi)，從而保證主變壓器的安全運(yùn)行。

〔編輯：張思楠〕

Reduce the Impact of 220 kV Main Transformer Fault Technical Measures

Zhou Qiyi， Chen Xiaoan， Song Huiping

Abstract： As the 220 kV voltage sides of the transformer primary overcurrent protection needs and subordinates with the 110 kV main transformer protection mate， resulting in primary becomes high， the pressure side overcurrent protection operation time setting is too long. When the 110 kV system short-circuit fault， if relevant protection switch does not work properly， the main transformer to withstand high current， prolonged shock， most likely damage the transformer.

Key words： transformer； failure impact； double set of configuration； line protection

摘 要：由于220 kV主變壓器中壓側(cè)所配的過流保護(hù)需要與下級(jí)110 kV主變壓器保護(hù)相配合，導(dǎo)致主變高、中壓側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定過長(zhǎng)。在110 kV系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，如果相關(guān)保護(hù)、開關(guān)不能正確動(dòng)作，則主變壓器將承受大電流、長(zhǎng)時(shí)間的沖擊，極有可能損傷變壓器。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障沖擊；雙套配置；線路保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0012-02

1 主變現(xiàn)狀

荊州供區(qū)的保護(hù)時(shí)間級(jí)差經(jīng)過多年調(diào)整，220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間已由原來的7 s左右降至3.5 s。雖然動(dòng)作時(shí)間降低了，但還是無法滿足主變壓器熱穩(wěn)定的需求，需要我們進(jìn)一步縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，或采取其他技術(shù)措施。

保護(hù)時(shí)間級(jí)差由0.5 s調(diào)整為0.3 s后（還有調(diào)整空間），220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短了近50%. 這是因?yàn)槲覀兇_定了保主設(shè)備的整定原則，嚴(yán)格限制了串供線路的數(shù)量，適當(dāng)犧牲了多級(jí)串供線路的選擇性（依靠重合閘補(bǔ)救），從而最大限度地縮短了變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

在調(diào)整了級(jí)差后，變壓器低壓側(cè)過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可控制在1 s以內(nèi)，一般為0.4 s跳分段，0.7 s跳本側(cè)。中壓側(cè)保護(hù)的配合較多，導(dǎo)致整定較長(zhǎng)，零序保護(hù)一般在2 s以下，過流保護(hù)一般在3.5 s左右。因此，要在現(xiàn)有條件下進(jìn)一步降低保護(hù)動(dòng)作時(shí)間非常困難，中壓側(cè)的保護(hù)配合是變壓器后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的根本原因，是制約保護(hù)整定時(shí)間降低的瓶頸，要解決這一問題，就必須從中壓側(cè)入手。

2 變壓器故障沖擊分析

正常情況下，無論哪個(gè)部位發(fā)生短路故障，變電站中配置的保護(hù)都能快速動(dòng)作并切除故障，因此，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

如圖1所示，變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則一般為確保線路保護(hù)、母差保護(hù)和主變。

圖1 變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則

從圖1中可以看出，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作范圍最大化，具備無縫連接，不存在保護(hù)死區(qū)。當(dāng)K1點(diǎn)故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K2點(diǎn)故障時(shí)，110 kV母差保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K3點(diǎn)故障時(shí)，線路保護(hù)能快速切除故障。因此，在正常情況下，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

但是，當(dāng)變電站出口發(fā)生短路故障時(shí)，如果線路保護(hù)、母差保護(hù)或開關(guān)失靈拒動(dòng)，則故障只能依靠變壓器后備保護(hù)切除。由于后備保護(hù)的整定時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)時(shí)間受到較大電流的沖擊，極有可能損壞設(shè)備。因此，防范此類故障非常重要。

3 防沖擊技術(shù)措施

根據(jù)變壓受沖擊的原因，可采取的對(duì)策為提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性、增加開關(guān)失靈保護(hù)和縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。利用上述3種措施，變壓器受到?jīng)_擊的概率將大大減少，變壓器運(yùn)行的安全性也能大大提高。

3.1 提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性

提高保護(hù)的可靠性有2種途徑：①加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，確保所配保護(hù)健康運(yùn)行，故障時(shí)能可靠動(dòng)作；②所配保護(hù)雙重化，有冗余功能，這樣即使有1套保護(hù)存在問題，也不會(huì)影響短路時(shí)對(duì)故障的快速切除。

目前，220 kV主變保護(hù)均已采用雙重化配置，比如圖1中K1點(diǎn)的故障一般可有效、快速切除。因此，對(duì)于變壓器而言，只需要解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題。如果能有效解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，則可降低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)變壓器的影響。

目前，因雙套配置成本較高，110 kV保護(hù)均采用單套配置。要想升級(jí)為雙套配置，就需要增加保護(hù)，且現(xiàn)有的電流、電壓互感器和開關(guān)等均不能滿足要求，需要更換，否則無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙重化。因此，110 kV保護(hù)雙重化幾乎不可行，要想解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，只有依靠變壓器中壓側(cè)的后備保護(hù)。

3.2 增加110 kV失靈保護(hù)

要想排除短路故障，就必須確保保護(hù)和開關(guān)均能可靠、正確動(dòng)作。如果保護(hù)可正確動(dòng)作而開關(guān)拒動(dòng)，則必須快速切除與該開關(guān)連接的母線上的其他開關(guān)，這樣才能有效隔離故障，這也是失靈保護(hù)的功能。

目前，220 kV變電站沒有配置110 kV失靈保護(hù)。實(shí)際上，配置110 kV失靈保護(hù)在技術(shù)上是可行的，成本較低，工作量也較小，它是保護(hù)變壓器免受沖擊的有效技術(shù)措施，可解決開關(guān)失靈的問題。

3.3 縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間

目前，220 kV變壓器配置的后備保護(hù)均是過流保護(hù)，因受定值整定級(jí)差配合的影響，要想縮短110 kV后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間幾乎不可能，必須尋找其他途徑。110 kV線路保護(hù)普遍配置的是距離保護(hù)，而距離保護(hù)只與距離有關(guān)，與短路電流關(guān)系不大，且不需要與下級(jí)變壓器的后備保護(hù)相配合。因此，如果在現(xiàn)有變壓器保護(hù)中增加阻抗保護(hù)功能（在變壓器中不稱為距離保護(hù)），則有可能縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

4 具體實(shí)施方案

4.1 增加110 kV失靈保護(hù)

目前，在母差保護(hù)中集成失靈保護(hù)功能的技術(shù)已非常成熟，已在220 kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中被普遍采用。原先單獨(dú)配置的母差保護(hù)只需要升級(jí)程序（部分需要更換插件）、配置相關(guān)接線、增加啟動(dòng)壓板和開入各間隔保護(hù)跳閘接點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)功能。目前各廠家均已完成升級(jí)改造，不存在技術(shù)問題。

4.2 變壓器增加阻抗保護(hù)

由于已運(yùn)行的變壓器保護(hù)的硬件資源有限，導(dǎo)致無法過多地增加其功能，但也不能降低改造后設(shè)備運(yùn)行的可靠性。經(jīng)綜合考慮，僅在變壓器中壓側(cè)增加相間阻抗保護(hù)功能是較好的方案，可有效解決相間短路時(shí)復(fù)壓過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題。阻抗保護(hù)可以與出線距離保護(hù)的Ⅱ段（或Ⅰ段）相配合，時(shí)間可整定在2 s以內(nèi)。當(dāng)接地短路時(shí)，主變中壓側(cè)的零序過流保護(hù)會(huì)快速切除故障，因?yàn)榱阈虮Ｗo(hù)不需要與下級(jí)110 kV變壓器保護(hù)相配合，其動(dòng)作時(shí)間一般少于2 s。加裝的無論是阻抗保護(hù)，還是零序保護(hù)，它們都屬于雙套配置，動(dòng)作可靠性非常高。因此，變壓器受到長(zhǎng)時(shí)間故障沖擊的可能性大大降低，進(jìn)而有效保證變壓器的安全。

多年來，荊州公司更改的主變保護(hù)都已具備阻抗保護(hù)功能，升級(jí)改造了不具備該功能的、有標(biāo)準(zhǔn)版本的和運(yùn)行時(shí)間較短的保護(hù)裝置，暫緩執(zhí)行運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)或需要重新編寫的程序，沒有因?yàn)楦脑於档土吮Ｗo(hù)的安全性和可靠性。

5 結(jié)束語

通過在220 kV變電站加裝110 kV失靈保護(hù)和阻抗保護(hù)，有效解決了220 kV主變后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題，可將220 kV變壓器可能受到的3.5 s故障沖擊縮短至2 s以內(nèi)，從而保證主變壓器的安全運(yùn)行。

〔編輯：張思楠〕

Reduce the Impact of 220 kV Main Transformer Fault Technical Measures

Zhou Qiyi， Chen Xiaoan， Song Huiping

Abstract： As the 220 kV voltage sides of the transformer primary overcurrent protection needs and subordinates with the 110 kV main transformer protection mate， resulting in primary becomes high， the pressure side overcurrent protection operation time setting is too long. When the 110 kV system short-circuit fault， if relevant protection switch does not work properly， the main transformer to withstand high current， prolonged shock， most likely damage the transformer.

Key words： transformer； failure impact； double set of configuration； line protection

摘 要：由于220 kV主變壓器中壓側(cè)所配的過流保護(hù)需要與下級(jí)110 kV主變壓器保護(hù)相配合，導(dǎo)致主變高、中壓側(cè)過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間整定過長(zhǎng)。在110 kV系統(tǒng)發(fā)生短路故障時(shí)，如果相關(guān)保護(hù)、開關(guān)不能正確動(dòng)作，則主變壓器將承受大電流、長(zhǎng)時(shí)間的沖擊，極有可能損傷變壓器。

關(guān)鍵詞：變壓器；故障沖擊；雙套配置；線路保護(hù)

中圖分類號(hào)：TM407 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-6835（2014）21-0012-02

1 主變現(xiàn)狀

荊州供區(qū)的保護(hù)時(shí)間級(jí)差經(jīng)過多年調(diào)整，220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間已由原來的7 s左右降至3.5 s。雖然動(dòng)作時(shí)間降低了，但還是無法滿足主變壓器熱穩(wěn)定的需求，需要我們進(jìn)一步縮短保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，或采取其他技術(shù)措施。

保護(hù)時(shí)間級(jí)差由0.5 s調(diào)整為0.3 s后（還有調(diào)整空間），220 kV主變高壓側(cè)復(fù)壓過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間縮短了近50%. 這是因?yàn)槲覀兇_定了保主設(shè)備的整定原則，嚴(yán)格限制了串供線路的數(shù)量，適當(dāng)犧牲了多級(jí)串供線路的選擇性（依靠重合閘補(bǔ)救），從而最大限度地縮短了變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

在調(diào)整了級(jí)差后，變壓器低壓側(cè)過流保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間可控制在1 s以內(nèi)，一般為0.4 s跳分段，0.7 s跳本側(cè)。中壓側(cè)保護(hù)的配合較多，導(dǎo)致整定較長(zhǎng)，零序保護(hù)一般在2 s以下，過流保護(hù)一般在3.5 s左右。因此，要在現(xiàn)有條件下進(jìn)一步降低保護(hù)動(dòng)作時(shí)間非常困難，中壓側(cè)的保護(hù)配合是變壓器后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的根本原因，是制約保護(hù)整定時(shí)間降低的瓶頸，要解決這一問題，就必須從中壓側(cè)入手。

2 變壓器故障沖擊分析

正常情況下，無論哪個(gè)部位發(fā)生短路故障，變電站中配置的保護(hù)都能快速動(dòng)作并切除故障，因此，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

如圖1所示，變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則一般為確保線路保護(hù)、母差保護(hù)和主變。

圖1 變電站保護(hù)用電流互感器二次繞組的選擇原則

從圖1中可以看出，差動(dòng)保護(hù)的動(dòng)作范圍最大化，具備無縫連接，不存在保護(hù)死區(qū)。當(dāng)K1點(diǎn)故障時(shí)，主變差動(dòng)保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K2點(diǎn)故障時(shí)，110 kV母差保護(hù)能快速切除故障；當(dāng)K3點(diǎn)故障時(shí)，線路保護(hù)能快速切除故障。因此，在正常情況下，變壓器不會(huì)長(zhǎng)時(shí)間受到較大短路電流的沖擊。

但是，當(dāng)變電站出口發(fā)生短路故障時(shí)，如果線路保護(hù)、母差保護(hù)或開關(guān)失靈拒動(dòng)，則故障只能依靠變壓器后備保護(hù)切除。由于后備保護(hù)的整定時(shí)間較長(zhǎng)，導(dǎo)致變壓器長(zhǎng)時(shí)間受到較大電流的沖擊，極有可能損壞設(shè)備。因此，防范此類故障非常重要。

3 防沖擊技術(shù)措施

根據(jù)變壓受沖擊的原因，可采取的對(duì)策為提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性、增加開關(guān)失靈保護(hù)和縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。利用上述3種措施，變壓器受到?jīng)_擊的概率將大大減少，變壓器運(yùn)行的安全性也能大大提高。

3.1 提高保護(hù)動(dòng)作的可靠性

提高保護(hù)的可靠性有2種途徑：①加強(qiáng)運(yùn)行維護(hù)，確保所配保護(hù)健康運(yùn)行，故障時(shí)能可靠動(dòng)作；②所配保護(hù)雙重化，有冗余功能，這樣即使有1套保護(hù)存在問題，也不會(huì)影響短路時(shí)對(duì)故障的快速切除。

目前，220 kV主變保護(hù)均已采用雙重化配置，比如圖1中K1點(diǎn)的故障一般可有效、快速切除。因此，對(duì)于變壓器而言，只需要解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題。如果能有效解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，則可降低后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)對(duì)變壓器的影響。

目前，因雙套配置成本較高，110 kV保護(hù)均采用單套配置。要想升級(jí)為雙套配置，就需要增加保護(hù)，且現(xiàn)有的電流、電壓互感器和開關(guān)等均不能滿足要求，需要更換，否則無法實(shí)現(xiàn)真正意義上的雙重化。因此，110 kV保護(hù)雙重化幾乎不可行，要想解決K2點(diǎn)和K3點(diǎn)的問題，只有依靠變壓器中壓側(cè)的后備保護(hù)。

3.2 增加110 kV失靈保護(hù)

要想排除短路故障，就必須確保保護(hù)和開關(guān)均能可靠、正確動(dòng)作。如果保護(hù)可正確動(dòng)作而開關(guān)拒動(dòng)，則必須快速切除與該開關(guān)連接的母線上的其他開關(guān)，這樣才能有效隔離故障，這也是失靈保護(hù)的功能。

目前，220 kV變電站沒有配置110 kV失靈保護(hù)。實(shí)際上，配置110 kV失靈保護(hù)在技術(shù)上是可行的，成本較低，工作量也較小，它是保護(hù)變壓器免受沖擊的有效技術(shù)措施，可解決開關(guān)失靈的問題。

3.3 縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間

目前，220 kV變壓器配置的后備保護(hù)均是過流保護(hù)，因受定值整定級(jí)差配合的影響，要想縮短110 kV后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間幾乎不可能，必須尋找其他途徑。110 kV線路保護(hù)普遍配置的是距離保護(hù)，而距離保護(hù)只與距離有關(guān)，與短路電流關(guān)系不大，且不需要與下級(jí)變壓器的后備保護(hù)相配合。因此，如果在現(xiàn)有變壓器保護(hù)中增加阻抗保護(hù)功能（在變壓器中不稱為距離保護(hù)），則有可能縮短變壓器后備保護(hù)的動(dòng)作時(shí)間。

4 具體實(shí)施方案

4.1 增加110 kV失靈保護(hù)

目前，在母差保護(hù)中集成失靈保護(hù)功能的技術(shù)已非常成熟，已在220 kV標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)中被普遍采用。原先單獨(dú)配置的母差保護(hù)只需要升級(jí)程序（部分需要更換插件）、配置相關(guān)接線、增加啟動(dòng)壓板和開入各間隔保護(hù)跳閘接點(diǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)失靈保護(hù)功能。目前各廠家均已完成升級(jí)改造，不存在技術(shù)問題。

4.2 變壓器增加阻抗保護(hù)

由于已運(yùn)行的變壓器保護(hù)的硬件資源有限，導(dǎo)致無法過多地增加其功能，但也不能降低改造后設(shè)備運(yùn)行的可靠性。經(jīng)綜合考慮，僅在變壓器中壓側(cè)增加相間阻抗保護(hù)功能是較好的方案，可有效解決相間短路時(shí)復(fù)壓過流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題。阻抗保護(hù)可以與出線距離保護(hù)的Ⅱ段（或Ⅰ段）相配合，時(shí)間可整定在2 s以內(nèi)。當(dāng)接地短路時(shí)，主變中壓側(cè)的零序過流保護(hù)會(huì)快速切除故障，因?yàn)榱阈虮Ｗo(hù)不需要與下級(jí)110 kV變壓器保護(hù)相配合，其動(dòng)作時(shí)間一般少于2 s。加裝的無論是阻抗保護(hù)，還是零序保護(hù)，它們都屬于雙套配置，動(dòng)作可靠性非常高。因此，變壓器受到長(zhǎng)時(shí)間故障沖擊的可能性大大降低，進(jìn)而有效保證變壓器的安全。

多年來，荊州公司更改的主變保護(hù)都已具備阻抗保護(hù)功能，升級(jí)改造了不具備該功能的、有標(biāo)準(zhǔn)版本的和運(yùn)行時(shí)間較短的保護(hù)裝置，暫緩執(zhí)行運(yùn)行時(shí)間較長(zhǎng)或需要重新編寫的程序，沒有因?yàn)楦脑於档土吮Ｗo(hù)的安全性和可靠性。

5 結(jié)束語

通過在220 kV變電站加裝110 kV失靈保護(hù)和阻抗保護(hù)，有效解決了220 kV主變后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間過長(zhǎng)的問題，可將220 kV變壓器可能受到的3.5 s故障沖擊縮短至2 s以內(nèi)，從而保證主變壓器的安全運(yùn)行。

〔編輯：張思楠〕

Reduce the Impact of 220 kV Main Transformer Fault Technical Measures

Zhou Qiyi， Chen Xiaoan， Song Huiping

Abstract： As the 220 kV voltage sides of the transformer primary overcurrent protection needs and subordinates with the 110 kV main transformer protection mate， resulting in primary becomes high， the pressure side overcurrent protection operation time setting is too long. When the 110 kV system short-circuit fault， if relevant protection switch does not work properly， the main transformer to withstand high current， prolonged shock， most likely damage the transformer.

Key words： transformer； failure impact； double set of configuration； line protection