零序保護整定配合應注意的問題探析

薛淑姣　綦浩楠

摘要：針對目前我國使用的零序保護整定配合方法而言，500kV變壓器在零序過流保護的整定配合上具有一定的難度，極有可能產(chǎn)生保護裝置越級動作，使得線路在接地時發(fā)生故障，從而引起變壓器零序保護的誤動。文章對零序保護整定配合時需要注意的問題進行了探討，并在此基礎上提出了零序反時限保護的整定配合方案。

關(guān)鍵詞：500kV變壓器；零序過流保護；整定配合；保護裝置越級；保護誤動 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM403 文章編號：1009-2374（2015）23-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.077

在我國的電力系統(tǒng)中，500kV變壓器是一種非常重要的變電設備，如果設備發(fā)生了故障，系統(tǒng)則不能正常運行，設備安全也會受到嚴重影響。故障發(fā)生后，為了能夠及時可靠地對故障點進行有效隔離，繼電保護裝置會根據(jù)運行情況設定相應的保護整定值，如裝置的操作不當或者配置不當都將會引起保護誤動作，損壞變電設備，情況嚴重時還會使整個電網(wǎng)系統(tǒng)癱瘓，造成大面積停電事件。變壓器設備本體配置為單套保護，其余地方配置為雙重后備以及雙主保護，結(jié)合自身所學專業(yè)知識，文章主要分析研究了變壓器相鄰元件和其本身內(nèi)部接地時短路故障的零序保護與整定的配合。

1 500kV變壓器的零序過流保護配置

500kV變壓器零序過流保護配置主要包括五個部分：第一，在變壓器的高壓側(cè)帶方向，具有限定時限的零序過流保護和反時限的零序保護；第二，在壓側(cè)帶方向，同樣具有限定時限的零序過流保護，此外具有限定時限的沒有方向的零序過流保護；第三，公共繞組上具有限定時限和反時限的零序過流保護；第四，在220kV側(cè)出線的位置配置了兩段定時限零序保護，分別為靈敏段和高阻段保護；第五，在500kV側(cè)出線的位置同樣配置了兩段零序保護，分別為靈敏段和反時限保護。

2 500kV變壓器零序保護的整定配合

2.1 500kV側(cè)方向零序保護的配合

保護方向與500kV側(cè)母線保持一致，與出線側(cè)的靈敏段相配合，這類配合方式屬于定時限保護配合。而500kV側(cè)方向的零序反時限保護則需要同其出線側(cè)的零序反時限保護相配合，這兩者共同作用的零序反時限保護產(chǎn)生的曲線，確保了有效的動作級差。所以說，500kV側(cè)方向的零序時限配合較為容易，并不會產(chǎn)生較大的配合難題。

2.2 220kV側(cè)零序保護的配合問題

2.2.1 中壓側(cè)及高壓側(cè)同側(cè)方向的零序定時限需要與反時限配合。因為變壓器出線金屬發(fā)生接地故障時，需要由零序定時限來作為后備保護，在這種情況下，零序定時限Ⅰ段會自動開始保護動作，從而避免反時限零序保護跳開三側(cè)而導致事故范圍的擴大。

2.2.2 根據(jù)變壓器零序過流的保護配置來看，為了保證零序保護正確的選擇性，需要對以下配合關(guān)系加以考慮：變壓器500kV側(cè)方向零序反時限保護及公共側(cè)繞組方向的零序反時限保護應該與220kV側(cè)方向的零序定時限保護相配合，具體來講即變壓器中壓側(cè)發(fā)生故障時，應該確保中壓側(cè)零序定時限能夠產(chǎn)生保護動作，同時變壓器的公共繞組側(cè)的零序反時限及高壓側(cè)的零序反時限都不會發(fā)生誤動。這是因為發(fā)生故障時，220kV側(cè)帶方向的零序定時限Ⅰ段和Ⅱ段首先會在第一時限跳開220kV側(cè)母聯(lián)的開關(guān)，然后在第二時限從變壓器的三側(cè)跳開，然而500kV側(cè)帶方向及公共繞組側(cè)的零序反時限不會分時限，而是直接在變壓器的三側(cè)跳開，在這種情況下，如果零序保護沒有任何選擇性的動作，極易擴大事故的停電范圍。

由以上分析可知，500kV變壓器的公共繞組、高壓側(cè)帶以及500kV側(cè)出線的零序反時限保護均沒有方向性，又具有相對較遠的保護范圍，有可能會對變壓器220kV側(cè)帶進行保護，甚至有時會延伸到其出線。在下一級線路發(fā)生故障時，500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶及公共繞組側(cè)的零序反時限保護都會有先動的可能性，中壓側(cè)的定時限零序保護只能與220kV側(cè)出線的靈敏段相配合，同時母線接地發(fā)生故障時，靈敏度至少為1.5。一般來講，不帶方向的定時限零序保護只與變壓器出線的零序保護末端配合是遠遠不夠的，因為只有在這種配合方式的情況下，有極大的可能會產(chǎn)生越級動作。除以上配合外，不帶方向的定時限零序保護還應與500kV側(cè)出線、高壓側(cè)以及公共繞組的零序反時限保護相

配合。

3 500kV變壓器零序保護整定方法

3.1 500kV變壓器中壓側(cè)定時限零序保護整定

一般來講，在500kV變壓器中壓側(cè)定時限零序保護與220kV出線的零序靈敏段配合時會得到相應的整定值，在中壓側(cè)母線發(fā)生故障時，用該整定值來對其靈敏度進行校驗時，發(fā)現(xiàn)靈敏度K1m低于1.5，不滿足技術(shù)要求。在這種情況下，只能按照靈敏度設為1.5時對應的整定值來進行操作，這就會導致配合整定值高于得出的整定值，也就是說得出的整定值與某些變壓器出線零序靈敏段保護的定值不匹配，尤其是在出線時具有短線路和長線路的情況下，極有可能出現(xiàn)零序保護越級跳閘的現(xiàn)象。因此，在定值計算整定方面，應該采取措施加以改進。

3.1.1 定值I01的整定。要想得到合理的整定值，首先要確保220kV側(cè)出線中相對較短的整條線路上都具有靈敏度；其次在相鄰220kV變壓器中110kV母線發(fā)生故障時，盡量躲避開，以防發(fā)生越級跳閘的現(xiàn)象；再次在相鄰兩級220kV線路的末端發(fā)生故障時，盡量躲避開，防止延伸至更遠的范圍；最后盡可能按照躲避220kV側(cè)出線零序靈敏段時的靈敏度來進行定值。

3.1.2 分段時間T01或者跳220kV母聯(lián)的整定。在與220kV側(cè)出線零序的靈敏段時間進行配合時，變壓器熱穩(wěn)會要求對主變側(cè)開關(guān)跳開并且持續(xù)2s的時間，因此，需要跳220kV母聯(lián)或者按照相關(guān)要求將分段時間設為1.7s。如果220kV系統(tǒng)接地出現(xiàn)故障，當變壓器中壓側(cè)帶的故障零序電流比I01大時，中壓側(cè)定時限零序會自動產(chǎn)生保護動作，即分段時間為1.7s時，分段或者跳開220kV母聯(lián)，分段時間達到2.0s時，跳開主變各側(cè)的開關(guān)。當分段時間較小并且分段帶有方向時，對變壓器500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的零序反時限保護的配合可以不予與考慮。endprint

3.2 500kV變壓器中壓側(cè)無方向定時限零序保護整定

當220kV系統(tǒng)接地出現(xiàn)故障時，如果主變中壓側(cè)的故障電流比I01小，中壓側(cè)帶無方向定時限零序會產(chǎn)生保護動作，即動作時間T02會分段或者跳開220kV母聯(lián)，T02+△T會跳開主變各側(cè)的開關(guān)。220kV各個線路之間定值的互相配合，導致220kV側(cè)出線定時限零序的高阻段產(chǎn)生較長的動作時間，加之此時電流整定值較小，很有可能使500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的反時限零序保護提前達到定值，從而導致越級跳閘。必須要對高阻段與500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的反時限零序保護的配合加以考慮，定值整定如下：定值I02整定。要保持與500kV側(cè)出線的零序反時限保護產(chǎn)生的動作時間、高壓側(cè)帶的零序反時限保護產(chǎn)生的動作時間、公共繞組的零序反時限保護產(chǎn)生的動作時間、220kV側(cè)所有出線的零序高阻段整定時間的配合，通過對定值計算，就能夠得到相對合理的整定值。

只有正確地選擇出整定值和動作時間的大小，才能保證零序保護在遇到故障時做出正確的動作。計算可知，一般情況下，變壓器220kV側(cè)出線的零序定時限高阻段的動作時間小于5s。

4 結(jié)語

500kV變壓器中壓側(cè)無論是有方向還是沒有方向的定時限零序保護整定都存在一定的困難，尤其是沒有方向性時，因為無方向定時限的零序保護整定需要考慮很多的因素，稍有疏漏，就有可能會導致保護越級動作的發(fā)生，繼而造成電網(wǎng)大面積停電事故。因此，為了簡化配合，解決配合難點，應該采取零序反時限保護，為220kV的側(cè)出線配置定時限的靈敏段保護和零序反時限保護，杜絕保護誤動現(xiàn)象的發(fā)生，從根本上實現(xiàn)電網(wǎng)運行的安全性和穩(wěn)定性。

參考文獻

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[3] 趙黎麗，高昌培.線路和變壓器零序反時限保護及其整定配合[J].電力系統(tǒng)自動化，2011，（17）.

作者簡介：薛淑姣（1994-），女，山東巨野人，山東理工大學電氣及電子工程學院學生，研究方向：電氣工程及其自動化；綦浩楠（1994-），男，山東濟南人，山東理工大學電氣及電子工程學院學生，研究方向：電氣工程及其自動化。

（責任編輯：蔣建華）endprint