变压器运行的安全与继电保护

　　变压器低压侧一般采用三角形接线，高、中压侧的阻抗保护很可能对低压侧短路起不到保护作用［4］。因此，变压器低压侧的电压闭锁过流保护多重化配置，才可以保证在任何情况下运行设备都由两套交、直流输入和输出回路相互独立，并分别控制不同断路器的继电保护装置进行保护。单相式500 kV变压器的低压侧设有套管TA，可测量到变压器低压侧各相线圈流过的电流。在近低压侧断路器处还设有外附TA。这样的TA布局方便了低压侧保护多重化的交流电流回路接线要求，可将过流保护分别接于套管TA和外附TA。在保护装置设计和制造时，要做到过流各有自身的直流逆变电源和出口跳闸继电器。在二次回路设计时，要做到使它们的直流电源受不同的熔断器控制，其中一套保护的直流熔断器熔断时不影响其他过流保护的正常运行。在保护出口所跳断路器的设计中，应满足既有跳低压侧断路器的保护段，又有跳变压器各侧断路器的保护段。实际计算表明：此过流保护应能保证对低压母线的故障有足够的灵敏度且动作时间在1．0 s以内。
　　5．3　220 kV联络变压器的保护
　　一般中压侧的电源较弱（不以中压侧的电压等级为主网架的电网），高压侧故障时流过变压器的故障电流远小于中、低压侧故障时流过的电流，应重点考虑中、低压侧相关设备短路时对变压器热稳定性的影响。
　　变压器低压侧：过流保护对于未装设母差的低压侧母线，应是此母线故障的主保护；装设了母差的低压侧母线，主变开关与TA间的故障（TA未在开关近母线侧时）也只能靠后备保护切除；作为出线保护的后备。基于另外两侧并列运行及故障时分段开关跳闸的因素，低压侧过流保护切除故障的时间不仅要不大于2．0 s，而且要尽量压缩到更短的时间。实际运行中定值整定的可行性取决于低压侧是否有送出线路。低压侧为10 kV的变压器，其出线一般直供用户，出线保护延时应限制在1 s，主变低压侧过流保护的延时可控制在2 s内。低压侧为35 kV的变压器均有送出线路，此线路带下一级变电站，因此，此线路保护的延时按正常配合一般要长于1．5 s，这就使得主变低压侧过流保护的整定延时大于2 s。若将主变低压侧过流保护的延时整定为2 s，必然与出线后备保护失配，有越级跳闸的可能。需要增加与出线保护限时电流速断配合的变压器低压侧短路过流保护，综合考虑有配合关系的保护定值，提高保护的速动性和选择性。此短路过流保护应有跳变压器各侧的功能。

变压器中压侧：使本侧相间后备保护动作时间不大于2 s应该说有很大的困难。在现有按躲变压器负荷电流整定的过流保护整定原则不变的情况下，增加一段短路保护过流定值。为了压缩动作时间，可考虑与出线的阻抗II段配合，但要求此II段应对本线及相邻的下一级线路故障有灵敏度，联络线的阻抗II段因有电源的助增很难满足此要求。因此，变压器本侧电流定值应躲过出线阻抗II段保护范围末端的短路。对于辐射线可考虑与出线的阻抗II段配合（II段应对本线及相邻的下一级线路故障有灵敏度），躲过出线相联变电站其他侧母线短路流过本变压器的故障电流。短路过流保护动作后先跳本侧母联再跳变压器本侧开关最后跳各侧。实际系统试算表明，在变压器并列运行、系统有检修时此保护对本侧母线两相短路的灵敏度难以达到1．5的要求。可以考虑增加负序电流保护以提高两相短路的灵敏度，但综合考虑各种短路的需求，最好还是在本侧设一个保变压器热稳定的反时限过流保护，其整定值应由变压器的热稳定要求决定。
　　变压器高压侧：作为主电源的短路过流保护应作为变压器中、低压侧故障的后备保护。在中、低压侧故障但保护拒动或开关拒动时，高压侧过流保护应动作切除故障，并与中、低压的短路过流段配合，但对中、低压侧故障可能灵敏度不足，在220 kV变压器保护微机化并实现双重配置，且中、低压侧过流都具有满足延时要求并跳三侧的保护段后，高压侧过流可不做严格要求。高压侧母线故障时，流过变压器绕组的电流一般较中、低压侧故障时小，变压器热稳定允许的情况下，由按躲额定负荷电流整定的过流保护动作（延时在5 s左右）使变压器脱离故障。
　　5．4　220 kV及以下仅高压侧有电源的变压器保护
　　只考虑变压器中、低压侧相关设备短路时对变压器热稳定性的影响。
　　变压器低压侧：应与联变低压侧的保护相同。
　　变压器中压侧：增加一段短路保护过流定值，可考虑与出线的阻抗II段配合（II段应对本线及相邻的下一级线路故障有灵敏度），躲过出线相联变电站其他侧母线短路流过本变压器的故障电流，确保变压器的热稳定，其动作后先跳母联再跳变压器各侧。对于多级串供的线路保护要做好保护定值的综合考虑，尽量减少不配合。此短路过流保护若在某方式下对中压侧母线灵敏度不足时，应核算此时流过变压器的故障电流是否允许持续到按躲变压器负荷电流整定的过流保护动作。
　　变压器高压侧：与联络变类似，作为变压器中、低压侧故障的后备保护。也可增加一段短路过流保护，与中、低压的短路过流段配合。在中、低压侧故障但保护拒动或开关拒动时，高压侧过流保护动作切除故障。
　　以保大容量主设备安全为首，并尽量兼顾对用户供电可靠性的原则。尽可能将不配合点靠近用户，使保护越级动作造成的影响范围尽量缩小。重要用户负荷可以考虑用备投方式解决供电可靠性。
　　
　　6　建议
　　1）变压器作为电力系统中的重要电气设备，设计、制造及运行各环节都应注意其安全性。其动、热稳定性的设计应充分考虑变压器是否并列运行，并列运行的台数，几侧有电源及电网中性点接地方式等要求。
　　2）为了确保变压器运行中承受故障的热稳定性，制造厂应提供变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线，类似于发电机允许承受负序的A值要求。
　　3）变压器保护的配置与整定时，应根据制造厂提供的变压器绕组流过故障电流大小与允许时间的关系曲线配置与之相适应的保护。
　　4）变压器差动保护的范围应包括低压侧开关，使低压侧开关与TA间的故障不对变压器的热稳定构成威胁。
　　5）变压器保护应尽可能实现微机化，可以有较多的过流保护段，使各侧的过流保护能有相对较快的延时段跳变压器各侧开关，特别是中、低压侧保护跳变压器各侧开关的保护段有利于变压器尽快脱离故障点。
　　
　　参考文献：
　　
　　［1］　GB1094．5—85，电力变压器［S］．
　　［2］　GB14285－93．继电保护和安全自动装置技术规程［S］．
　　［3］　DL／T559－94．220～500 kV电网继电保护装置运行整定规程［S］．
　　［4］　张洪，常凤然，等．500kV变压器相间后备保护探讨［J］．继电器，2000，28（7）：12－15．

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