低壓側PT故障對雙繞組變壓器高后備保護的影響

(國網南昌供電公司 江西 南昌 330069)

一、引言

變壓器后備保護采用相電流保護，為保證信賴性還應投入復壓閉鎖防止因變壓器過負荷、電動機自啟動等原因造成保護誤動[1]。投入復壓閉鎖雖然能夠防止誤動，但同時也將造成發生故障時因復合電壓不滿足條件而造成保護拒動的情況。關于復壓靈敏度的研究主要集中在較長出線末端故障導致該側后備保護復壓沒有靈敏度[2-3]，而對于變壓器高、低后備保護靈敏度的差異則研究的較少，只對高、低后備電流靈敏度進行了研究[4]。目前很多地區110kV變壓器的低后備保護并未設置跳各側斷路器，如果低壓側PT三相故障且低壓側開關拒動，則很可能導致變壓器高后備保護拒動，造成越級跳閘。本文以實際電網為例，對低壓側故障時110kV變壓器高壓側電壓跌落進行分析計算，驗證了低后備保護跳各側斷路器的必要性。

二、高后備保護復壓靈敏度分析

復壓包含低電壓和負序電壓，低電壓元件主要針對三相對稱短路故障而設，一般整定為0.8UN(UN為額定電壓)；負序序電壓元件按躲過正常運行時的不平衡電壓整定，一般整定為0.8UN。高后備保護復壓經高、低兩側閉鎖，當低壓側故障，即使高壓側復壓不滿足高后備保護也可啟動。然而當低壓側PT故障時，則會退出低壓側的復壓元件，雙繞組變壓器的高后備保護只經高壓側閉鎖，其復壓靈敏度將變得很低。當低壓側PT三相故障，由于負序電壓為0，復壓元件只能通過低電壓元件開放，如果高壓側電壓高于低壓整定值那就很可能造成高后備保護拒動。

三、低壓側三相短路時高壓側電壓跌落計算

(一)由3臺220kV變壓器并列運行供電

以實際電網為例，系統等值阻抗標幺值為0.0161，A站每臺220kV變壓器高、中阻抗之和的標幺值為0.0764，110kV線路阻抗標幺值為0.0139，B站110kV變壓器阻抗標幺值為0.3098。當B站10kV母線三相故障，流過B站變壓器的故障電流標幺值入下所示：

B站110kV母線電壓標幺值為：

Uf*=2.74×0.3098=0.85

可以看出對于由三臺并列運行的220kV變壓器供電的110kV變壓器，當110kV變壓器低壓側三相故障時，其高壓側電壓將高于整定值0.8UN。

(二)由2臺220kV并列運行變壓器供電

采用相同的系統參數，A站并列運行變壓器由3臺改為2臺。當B站10kV母線三相故障，流過B站變壓器的故障電流標幺值入下所示：

B站110kV母線電壓標幺值為：

Uf*=2.74×0.3098=0.82

可以看出對于由兩臺并列運行的220kV變壓器供電的110kV變壓器，當110kV變壓器低壓側三相故障時，其高壓側電壓也同樣高于整定值0.8UN。

(三)由1臺220kV變壓器供電

采用相同的系統參數，A站2臺并列運行變壓器改為分列運行，B站只通過A站的一臺220kV變壓器供電。當B站10kV母線三相故障，流過B站變壓器的故障電流標幺值入下所示：

If*=1÷(0.0161+0.0764+0.0139+0.3098)=2.4

B站110kV母線電壓標幺值為：

Uf*=2.4×0.3098=0.74

可以看出對于由兩臺分列運行的220kV變壓器供電的110kV變壓器，當110kV變壓器低壓側三相故障時，其高壓側電壓將低于整定值0.8UN，高后備復壓元件可開放。

四、結論

通過前面三個實例的計算結果可知，由并列運行的220kV變壓器供電的110kV變壓器高壓側電壓均對低壓側三相故障沒有靈敏度。進一步分析可得，元件的電壓壓降受故障電路的阻抗以及本身阻抗的影響，故障電路的阻抗越大，故障電流就越小，元件自身阻抗越大，電壓降也就越大。

為保證供電可靠性，現在的220kV變電站的變壓器大多為并列運行，其接帶的110kV變電站的高壓側電壓很難對低壓側三相故障有靈敏度。因此，110kV變壓器低后備保護應具備跳變壓器各側斷路器的功能，從而防止低壓側故障導致110kV線路保護越級跳閘，擴大停電范圍。