變壓器繼電保護配置與整定計算探討

謝章凱

(國網福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

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變壓器繼電保護配置與整定計算探討

謝章凱

(國網福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

針對變壓器故障頻繁發生的狀況，根據變壓器故障點位置，選擇差動保護和瓦斯保護為主保護；根據過負荷狀況，選擇帶電壓閉鎖過電流保護為后備保護；其次給出差動保護和過電流保護的具體整定計算方法。

變壓器；繼電保護；整定計算

一、變壓器的常見故障

對于變壓器來說，在運行過程中通常出現的故障包括以下幾種情況：過負荷運行；過激磁；不接地變壓器中性點電位升高；油箱內的油位出現異常；溫度過高及冷卻器全停等非電量保護。

二、變壓器的繼電保護

(一)變壓器主保護

(1)差動保護

對變壓器來說，高、低兩側的額定電流存在一定差異，為了確保縱差保護正常工作，必須要保證變壓器在正常工作和出現故障時兩種情況下二次電流相等。因此必須滿足以下兩個關系：

(1)

(2)瓦斯保護

變壓器工作時，部分內部故障難以及時辨別，更無法及時采取有效動作，因此極易造成事故，若采取瓦斯繼電保護，能有效避免此種情況的發生。瓦斯保護的核心設備為瓦斯繼電器，通常安裝在變壓器和油枕的聯接管道上。如果變壓器內部出現輕微故障，電流電弧能使變壓器內部的油汽化，油面下降，使得瓦斯繼電器的水銀接點接通，及時進行報警并執行相應動作，這種保護稱為輕瓦斯保護；若變壓器內部出現嚴重故障，電流電弧使變壓器內部的油出現強烈汽化，形成沖擊油流，此時另外一對水銀節點接通并迅速跳閘，這種保護稱為重瓦斯保護。

(二)后備保護

過電流保護：變壓器工作過程中，外部也可能發生故障，為了避免外部故障而導致其繞組過電流，同時作為差動和瓦斯保護的后備，又給變壓器配置了過電流保護。

三、變壓器的整定計算

(一)變壓器差動保護的整定計算

差動保護整定計算原則如下：第一，變壓器正常工作時，為了避免電流互感器二次回路斷線造成差動保護誤動作，主保護的啟動電流應該不小于最大負荷電流If,min。若If,min難以確定，可以通過變壓器的額定電流Ie,B來計算，通常啟動電流可表示為：Idz=KkIf,max，此式中，Kk為可靠系數，通常取1.3；第二，躲開保護范圍外部短路時最大不平衡電流，主保護的啟動電流應為：Idz=KkIbp,max，此式中，Ibp,max為外部短路時的最大不平衡電流。

在具體執行過程中，不論按照上述那個原則來計算，都必須避免勵磁涌流的影響。如果變壓器的差動保護采用波形鑒別原理構成，勵磁涌流對其不會產生影響，因此無需考慮；若采用速飽和鐵心的差動繼電器，必須將電流進行如下整定：Idz,J≥1.3Ie,B/n1，才能避免勵磁涌流的影響。

(二)變壓器過電流保護的整定計算

多種類型的變壓器，例如：升壓、大容量降壓及負荷電流較大的變壓器等，都極易出現瞬間的過負荷情況。如果采用普通的過電流保護，可能會出現靈敏度不夠的現象，在此種情況下，可配置帶電壓閉鎖的過電流保護裝置，此時可以不考慮短時過負荷電流的影響。對于帶電壓閉鎖的過電流保護，電流元件的整定計算，按照下述條件計算并取最大值。

(1)根據變壓器的額定電流整定，具體表示如下式2所示：

(2)

上式中，Ie,Kk,Kf分別表示額定電流、可靠及返回系數，可靠系數和返回系數通常取值為1.15-1.2,0.85。

(2)若為三繞組變壓器，除了考慮上述條件外，還必須考慮兩側的保護定值。若為單側電源，同時還必須考慮抽頭變動而導致配合系數變化；若為多側電源，對于部分不帶方向保護元件的電流整定，要充分考慮各元件的配合順序。

(3)靈敏度檢驗。對于繼電保護裝置最小短路電流的整定，通常假設另一側出現相間短路，具體表達式如下式3所示：

(3)

上式中，Id,min表示另一側短路時的最小短路電流。同時要求Klm的值必須不小于1.25。

對于電壓閉鎖元件定值的整定，其電壓具體計算公式如下式4所示：

(4)

上式中，Kk,Kf,Ue,min,Ue分別表示可靠系數、返回系數、最低運行電壓及額定電壓。通常情況下，Kk,Kf取值為1.2—1.25，1.15-1.2，Ue,min=0.9Ue。

靈敏度計算的具體表達式如下式5所示：

(5)

上式中，Ucy,max表示檢驗點出現故障時，繼電保護裝置母線上的最大殘壓。同時Klm的值必須不小于1.25。

四、結束語

為了確保變壓器工作時具有更高的穩定性和可靠性，務必對其配置速度快、功能全、安全性高的繼電保護設備。本文對變壓器的繼電保護配置及整定計算進行了深入探討，以確保繼電保護裝置功能得到良好發揮。

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[2]吳軼群,吳金輝.大型機組繼電保護方案配置的探討[J].廣東水利水電,2010,18

[3]高磊.200MW 發電機變壓器繼電保護配置方案的探討[J],電源技術應用,2013,19