ODFSZ——100000／500型500kV變壓器的繼電保護(hù)方案設(shè)計

1、 南 京 理 工 大 學(xué)畢業(yè)設(shè)計說明書(論文)作 者:楊建偉學(xué) 號： 541110120406學(xué)院(系):自動化學(xué)院專 業(yè):電氣工程及其自動化專業(yè)題 目:ODFSZ.100000/500kV變壓器繼電保護(hù)的設(shè)計副教授都洪基指導(dǎo)者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù))評閱者： (姓 名) (專業(yè)技術(shù)職務(wù)) 2014 年 06 月 畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）中文摘要研究并解決5O0kV變壓器保護(hù)在實際工程中存在的問題,具有重要的理論和現(xiàn)實意義。本文首先指出了500kV變壓器保護(hù)配置存在的問題,提出了基于不同動作邏輯而非閉鎖邏輯的雙重化主保護(hù)配置方案,通過改變主保護(hù)配置方案提高保護(hù)靈敏性和速動性的方法。計算了

2、500kV變壓器熱穩(wěn)定極限時間,探討后備保護(hù)與變壓器熱穩(wěn)定性能間的配合問題。結(jié)合工程實踐,提出一種有效的試驗方案,能夠?qū)ψ?壓器二次電流回路正確性進(jìn)行全面的檢驗。分析了自耦變壓器公共繞組過負(fù)荷的原因,提出解決方法。最后,對變壓器保護(hù)與母線保護(hù)的各種接口配合方案做對比研究,提出最優(yōu)的解決方案。關(guān)鍵詞 變壓器差動保護(hù) 保護(hù)配置 熱穩(wěn)定 電流回路 過負(fù)荷畢業(yè)設(shè)計說明書（論文）外文摘要Title Design of Transformer ODFSZ.100000/500kV Protection AbstractIt is important necessary and practical sign

3、ificant to research and resolve 500kv transformer protection in practical engineering problems.The paper first points out the problems of the 500kv transformer protection configuration.It makes a program of double main protection configuration,which is based on operation logic rather than on the loc

4、k logic,a method for promoting the sensitivity and the speed by changing the main protaction configuration.It calculated the time limit of the 500kv transformer thermal stability the transforme.With the eombination of engineering Praetiee.An effeetive Pilot Program which is used for comprehernsively

5、 testing the current secondary circuit of transformer is suggested in the paper.It analyses the reason for the autotransformer public winding overload and make a solution.Finally,the paper compares to study the programs for interface of transformer protection and busbar protection,and select the opt

6、imal solution.Keywords Transformer Differential Protection Protection Configuration Heat.stable Current.loop Overload 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 頁 共 頁 目錄1 緒論11.1課題背景及意義11.2本課題研究的現(xiàn)狀12 50OkV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)的配置問題72.1目前5OOkV聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)的配置情況72.2目前的保護(hù)配置方案存在的問題82.3 5OOkV變壓器保護(hù)配置原則的探討83 變壓器保護(hù)配置方案的研究93.1 差動保護(hù)的靈敏性問題93.2 差動保護(hù)的速動性問題1

7、43.3提高保護(hù)躲過勵磁涌流的能力153.4 主保護(hù)配置方案183.5 后備保護(hù)配制方案183.6小結(jié)194 繼電保護(hù)與變壓器的熱穩(wěn)定204.1 變壓器熱穩(wěn)定指標(biāo)214.2 5O0kV變壓器熱穩(wěn)定時間的計算214.3 變壓器熱穩(wěn)定與繼電保護(hù)的關(guān)系245 自耦變壓器公共繞組過負(fù)荷問題255.1自耦變壓器各側(cè)電量關(guān)系255.2自耦變壓器電流流向及過負(fù)荷分析265.3 小結(jié)306 變壓器CT二次回路檢驗方案的研究306.1對檢驗方案的基本要求316.2變壓器模擬短路試驗317 變壓器保護(hù)與母線保護(hù)的接口問題367.1斷路器失靈保護(hù)動作行為分析367.2雙母接線母線故障變壓器斷路器失靈連跳各側(cè)的實現(xiàn)方

8、案367.3 3/2接線的母線保護(hù)與變壓器保護(hù)的接口問題387.4 小結(jié)38結(jié) 論39致 謝40參考文獻(xiàn)41 本科畢業(yè)設(shè)計說明書（論文） 第 41 頁 共 41 頁 1 緒論1.1課題背景及意義電力變壓器是電力系統(tǒng)中十分重要的供電組件。作為電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換樞紐,變壓器的安全運行直接關(guān)系著整個電力系統(tǒng)的穩(wěn)定,它的故障將對供電可靠性和系統(tǒng)的正常運行帶來嚴(yán)重影響。同時,大容量的電力變壓器也是十分貴重的組件,因此,必須根據(jù)變壓器的容量和重要程度考慮裝設(shè)性能良好且工作可靠的繼電保護(hù)裝置。隨著電力工業(yè)整體的快速發(fā)展,繼電保護(hù)的原理和制造工藝也在日益改進(jìn)和完善,基于新原理的繼電保護(hù)裝置不斷出現(xiàn)。由于在系統(tǒng)安全

9、穩(wěn)定方面的重要性,變壓器保護(hù)的研究始終受到高度重視。在科研、生產(chǎn)、設(shè)計、維護(hù)等各方面的共同努力下,目前國內(nèi)主變保護(hù)的基本配置已經(jīng)相對比較成形和固定,這一點對于保證變壓器的安全穩(wěn)定運行起到了至關(guān)重要的作用。變壓器保護(hù)的原理和技術(shù)性能一直在不斷地得到提高和完善。文獻(xiàn)l對我國22OkV系統(tǒng)繼電保護(hù)統(tǒng)計顯示,1997至2006的十年間,我國繼電保護(hù)正確動作率雖然呈逐年上升的趨勢,但變壓器保護(hù)的正確動作率仍然偏低。1997年變壓器保護(hù)正確動作率(62.91%)與線路保護(hù)(97.26%)相比有很大差距,雖然近幾年變壓器保護(hù)的正確動作率也有了大幅度提高,從1997年的62.91%提高到2006年的93.46

10、%,提高了超過30個百分點,但是與線路保護(hù)正確動作率相比仍然低6.46個百分點?？梢娞岣咦儔浩骼^電保護(hù)正確動作率仍將是各級繼電保護(hù)工作者今后工作的重點。造成變壓器保護(hù)正確動作率偏低的原因是多方面的,其中一直令人們比較關(guān)注的是變壓器保護(hù)所面臨的一些尚未很好解決的技術(shù)難題,比如:縱差保護(hù)鑒別勵磁涌流的問題,保護(hù)相位補償后的靈敏度問題等。正是由于這些讓人感到棘手的技術(shù)難題吸引了大多數(shù)的目光,很多其它關(guān)于變壓器保護(hù)的問題被逐漸邊緣化。實際上,從目前現(xiàn)場的情況看,很多保護(hù)不正確動作的事故并不是由于裝置本身的原理問題造成的,而是由于現(xiàn)場的管理不善或一些技術(shù)問題被忽視所引起的。因此,變壓器保護(hù)在實際工程中面

11、臨的具體問題同樣應(yīng)當(dāng)引起各級繼電保護(hù)專業(yè)人士的關(guān)注和重視,比如優(yōu)化變壓器保護(hù)配置、變壓器CT回路正確性檢驗、后備保護(hù)與變壓器熱穩(wěn)定性能的配合、變壓器保護(hù)與母線保護(hù)的接口問題等都是關(guān)系到變壓器保護(hù)正確動作和變壓器穩(wěn)定運行的重要因素,并且是值得繼電保護(hù)人員深入研究和解決的實際問題。1.2本課題研究的現(xiàn)狀變壓器發(fā)生短路故障時,會產(chǎn)生很大的短路電流,使變壓器嚴(yán)重過熱甚至燒壞變壓器繞組或鐵心。特別是變壓器油箱內(nèi)的短路故障,伴隨很大的短路電流可能引起變壓器著火。另外,變壓器內(nèi)外部的故障短路電流會產(chǎn)生電動力,也可能造成變壓器本體和繞組變形而損壞。異常運行也會危及變壓器的安全,如果不能及時發(fā)現(xiàn)處理,也會造成變

12、壓器故障及損壞。因此,為確保變壓器的安全經(jīng)濟(jì)運行,應(yīng)對變壓器配備完整的主保護(hù)和后備保護(hù),在變壓器發(fā)生故障或處于異常運行狀態(tài)時,及時切除故障或發(fā)出報警信號。1.2.1 變壓器主保護(hù)的現(xiàn)狀變壓器短路故障的主保護(hù)主要有瓦斯保護(hù)(本文不作研究)和差動保護(hù),作用于瞬時切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種短路故障23,。差動保護(hù)一般包括縱聯(lián)差動保護(hù)、分側(cè)差動保護(hù)和零序差動保護(hù)。1.2.1.1 縱聯(lián)差動保護(hù)無論是傳統(tǒng)的模擬式保護(hù),還是目前普遍采用的微機(jī)式保護(hù),比率制動縱聯(lián)差動保護(hù)(以下簡稱縱差保護(hù))一直是電力變壓器內(nèi)部故障的主保護(hù)?？v差保護(hù)是指由變壓器各側(cè)外附CT構(gòu)成的差動保護(hù),該保護(hù)能反映變壓器各側(cè)的各類故障。差動保護(hù)的

13、理論基礎(chǔ)是基爾霍夫電流定律(KCL)4。變壓器正常運行或外部故障時,若忽略勵磁電流損耗及其它損耗,則流入變壓器的電流等于流出變壓器的電流。此時,差動保護(hù)不應(yīng)動作。當(dāng)變壓器內(nèi)部故障時,若忽略負(fù)荷電流不計,則只有流進(jìn)變壓器的電流而沒有流出變壓器的電流,差流增大,其縱差保護(hù)動作,切除變壓器56。差動保護(hù)因其原理簡單,保護(hù)范圍明確,動作速度快,目前得到了廣泛應(yīng)用。在線路、發(fā)電機(jī)和母線的應(yīng)用比較成功,但是當(dāng)應(yīng)用于變壓器時,卻遇到了許多問題:(1)變壓器各側(cè)電流的大小和相位不同；變壓器與線路、發(fā)電機(jī)、母線等設(shè)備存在明顯的不同,各側(cè)除了有電的聯(lián)系外還有磁的聯(lián)系。變壓器各側(cè)的電壓不同,電流也不相同。超高壓、大

14、容量變壓器均采用YNd接線,因此流入和流出變壓器的電流的相位不可能相同。(2)高壓側(cè)高阻接地,保護(hù)靈敏度低；(3)少數(shù)繞組匝間短路,保護(hù)靈敏度低；(4)穩(wěn)態(tài)不平衡電流大；由于變壓器勵磁電流只流過電源側(cè),在構(gòu)成差動保護(hù)后將產(chǎn)生不平衡電流。為滿足系統(tǒng)對電壓的要求,變壓器在運行中要不斷改變調(diào)壓分接頭,這相當(dāng)于變壓器的變比發(fā)生了變化,將使各側(cè)間電流的差值也隨之發(fā)生變化,從而增大縱差保護(hù)的不平衡電流。差動保護(hù)各側(cè)CT型號及變比不一致,變比存在誤差,也將使差動保護(hù)的不平衡電流增大。(5)暫態(tài)不平衡電流大；構(gòu)成變壓器差動保護(hù)的各側(cè)CT變比和型號不同,其暫態(tài)特性就不同。在系統(tǒng)發(fā)生故障的暫態(tài)過程中,各側(cè)CT二次

15、電流中的自由分量相差很大,因此會在差動保護(hù)中產(chǎn)生很大的不平衡電流。變壓器過勵磁時,其勵磁電流大大增加,使差動保護(hù)不平衡電流增大。大電流系統(tǒng)側(cè)接地故障時,流入變壓器的零序電流因低壓側(cè)為小電流系統(tǒng)而不流出變壓器。因此,也會產(chǎn)生不平衡電流。(6)勵磁涌流實際上,勵磁涌流也是變壓器差動保護(hù)暫態(tài)不平衡電流之一,但由于勵磁涌流在變壓器差動保護(hù)中的特殊地位,因此,將其單獨列出。前面五點關(guān)于變壓器差動保護(hù)面臨的問題,都已通過改善保護(hù)的性能得到有效地解決。但勵磁涌流卻始終是困擾繼電保護(hù)工作者的一大難題,并且直到現(xiàn)在也沒能得到理想的解決辦法。繼電保護(hù)工作者在鑒別勵磁涌流方面進(jìn)行了大量的研究和探索,也取得顯著的成績

16、。目前,已應(yīng)用于工程實踐的識別勵磁涌流的方法主要都是利用勵磁涌流的波形特征,包括二次諧波原理,間斷角原理,波形對稱原理,波形比較原理等等。為確保變壓器差動保護(hù)不誤動,人為地增加了諸如二次和五次諧波制動等閉鎖措施。多種閉鎖原理迫使非常簡單的變壓器差動保護(hù)復(fù)雜化,影響了其原有的選擇性好、動作迅速等優(yōu)點。究其原因是變壓器在實際運行中,各側(cè)電流不滿足式(1.1)。構(gòu)成差動保護(hù)的前提是所保護(hù)的設(shè)備為純線性電路,而變壓器不僅包含線性電路,還包含非線性的鐵芯磁路。實際上,變壓器差動保護(hù)從理論上就違反了其應(yīng)遵循的理論基礎(chǔ)一一基爾霍夫電流定律。1.2.1.2 分側(cè)差動保護(hù)分側(cè)差動保護(hù)是指將變壓器的各側(cè)繞組分別作

17、為被保護(hù)對象,由各側(cè)繞組的首末端CT按相構(gòu)成的差動保護(hù),如圖1.1所示。該保護(hù)不能反映變壓器各側(cè)繞組的全部故障。圖1.1雙繞組變壓器分側(cè)差動保護(hù)原理接線圖這種保護(hù)的優(yōu)點是:(l)原理簡單,裝置可靠,調(diào)試方便;(2)電流互感器二次側(cè)三相可接成星型,不存在因相位補償而造成的濾除零序電流問題,因此單相接地故障靈敏度高；(3)不受分接頭調(diào)壓的影響;(4)不受勵磁涌流、過勵磁電流的影響。分側(cè)差動保護(hù)的缺點是:(1)不能保護(hù)常見的繞組匝間短路;(2)只能用于每個繞組有兩個引出端子的單相變壓器組。1.2.1.3 零序差動保護(hù)零序差動保護(hù)是指將變壓器星形繞組作為被保護(hù)對象,由各星形繞組零序CT構(gòu)成差動保護(hù),如

18、圖1.2所示。圖1.2 零序差動保護(hù)接線圖零序差動保護(hù)的優(yōu)點是:(l)對星形側(cè)繞組單相接地故障有較高的靈敏度;(2)不受分接頭調(diào)壓的影響;(3)不受勵磁涌流、過勵磁電流的影響。零序差動保護(hù)的缺點是:(1)不反應(yīng)相間故障,更不能保護(hù)低壓側(cè)故障;(2)在常規(guī)保護(hù)中,二次接線比較繁瑣,CT接線正確性難于保證.1.2.1.4 分相差動保護(hù)分相差動保護(hù)是指將變壓器的各相繞組分別作為被保護(hù)對象,由每相繞組的各側(cè)CT構(gòu)成的差動保護(hù),該保護(hù)能反映變壓器某一相各側(cè)全部故障。分相差動保護(hù)可以看作是縱差保護(hù)的一種,也受勵磁涌流的影響。由于低壓側(cè)只能取套管CT,該側(cè)套管與母線之間的引出線就沒有了快速保護(hù)。因此,就要另

19、外增加保護(hù)低壓側(cè)引出線的快速主保護(hù)。1.2.1.5 其它主保護(hù)每種差動保護(hù)都有自身的優(yōu)點和難以避免的缺陷。鑒于差動保護(hù)應(yīng)用于變壓器所暴露出的問題,基于新原理的變壓器主保護(hù)不斷涌現(xiàn),主要有:磁通特性原理序阻抗原理、回路方程原理、電感倒數(shù)等效電路原理等。但這些新原理基本還僅僅停留在理論研究階段,尚未應(yīng)用于工程實踐中。1.2.2 變壓器后備保護(hù)的現(xiàn)狀500kV系統(tǒng)主變壓器后備保護(hù)一般主要配置低阻抗保護(hù)和零序方向電流保護(hù)。主要作為變壓器、母線及引出線的后備保護(hù),作用于延時切除保護(hù)范圍內(nèi)的各種短路故障.低阻抗保護(hù)作為主變壓器及相鄰組件的相間故障后備保護(hù),大多采用O接線。裝設(shè)在變壓器電源側(cè)的后備阻抗保護(hù),

20、對于變壓器內(nèi)部繞組的短路故障往往靈敏度不高,但可以作為對側(cè)母線和饋線故障的后備保護(hù)。接地故障采用零序電流保護(hù)。設(shè)兩段零序電流保護(hù),第一段零序方向電流保護(hù),方向指向本側(cè)母線,切本側(cè)斷路器;第二段零序電流保護(hù)無方向,動作后跳各側(cè)斷路器。1.2.3 繼電保護(hù)與變壓器的熱穩(wěn)定問題電力變壓器的故障分為內(nèi)部和外部兩種故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障,主要靠瓦斯和差動保護(hù)動作切除變壓器;外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障,一般情況下由差動保護(hù)動作切除變壓器。速動保護(hù)(瓦斯和差動)無延時動作切除故障變壓器,設(shè)備是否損壞主要取決于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引

21、出設(shè)備故障時,若故障設(shè)備未配保護(hù)(如低壓側(cè)母線保護(hù))或保護(hù)拒動時,則只能靠變壓器后備保護(hù)動作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護(hù)帶延時動作,所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流,在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此,變壓器后備保護(hù)的定值整定與變壓器自身 的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系。目前,在沒有特殊要求的情況下,變壓器的熱穩(wěn)定時間按2s計算。1.2.4 變壓器電流回路正確性的檢驗對于500kV主變壓器,電流回路特別多,往往由于沒有一種準(zhǔn)確、有效的方法,使得在送電時帶負(fù)荷測相位才能發(fā)現(xiàn)電流回路存在錯誤,經(jīng)常要停電修改或帶電冒險作業(yè)。目前,在現(xiàn)場尚無

22、有效的檢驗變壓器二次電流回路正確性的方法。在以往的工程實踐中,大多采用分段校驗的方法,通過查線來檢驗其正確性。這種方法非常繁瑣,準(zhǔn)確性也無法保證。1.2.5 自耦變壓器公共繞組過負(fù)荷問題三繞組自耦變壓器以其節(jié)省材料、損耗較低等優(yōu)點在電力系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用,但在運行中,存在普通變壓器所沒有的特殊問題一一公共繞組過載問題。即這種變壓器在某些運行方式下,高壓側(cè)和中壓側(cè)的負(fù)載都沒有超過額定容量,低壓繞組也沒有超過其額定容量,但公共繞組的視在功率卻有可能超過它的額定容量。1.2.6 變壓器保護(hù)與母線保護(hù)的接口問題 “22OkV及以上電壓等級變壓器的斷路器失靈時,除應(yīng)跳開失靈斷路器相鄰的全部斷路器外,還應(yīng)跳開

23、本變壓器連接其它側(cè)電源的斷路器?！庇捎趯υ撘蟮睦斫獠煌?目前,各地電網(wǎng)在變壓器保護(hù)與母線保護(hù)之間的接口方案上存在很大差異。2 50OkV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)的配置問題目前,系統(tǒng)中普遍使用的500kV聯(lián)絡(luò)變壓器微機(jī)保護(hù)的配置基本上是沿用了電磁型或晶體管硬件水平上的保護(hù)配置方案。隨著微機(jī)繼電保護(hù)技術(shù)的發(fā)展和成熟,為500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)提出新的保護(hù)配置方案提供了基礎(chǔ)和可能。變壓器繼電保護(hù)的基本功能是保護(hù)變壓器的安全,應(yīng)根據(jù)變壓器可能的故障形式及故障時可能動作的保護(hù)來選擇和配置保護(hù)。變壓器保護(hù)的配置應(yīng)體現(xiàn)“加強主保護(hù),簡化后備保護(hù)”的原則,并且提高保護(hù)配置的針對性。保護(hù)配置方案應(yīng)根據(jù)變壓器的實

24、際型式來決定,而不應(yīng)一味追求標(biāo)準(zhǔn)化。2.1目前5OOkV聯(lián)絡(luò)變壓器保護(hù)的配置情況根據(jù)有關(guān)規(guī)程、規(guī)范的要求,微機(jī)型變壓器保護(hù)一般配置兩套獨立保護(hù)裝置。每套保護(hù)裝置均包括完善的主、后備保護(hù)。主保護(hù)除變壓器本體保護(hù)(本文不討論)外,一般配置比率制動特性相電流差動保護(hù)及差動速斷保護(hù)。后備保護(hù)配置為：(1) 相間故障采用阻抗保護(hù)。方向指向變壓器,作為變壓器高(中)壓側(cè)繞組及對側(cè)母線后備保護(hù),并對中(高)壓側(cè)母線故障有足夠的靈敏度,且不裝設(shè)振蕩閉鎖回路,其動作時間不小于1.5s,其反方向偏移阻抗部分作為本側(cè)母線故障的后備保護(hù)。設(shè)一段兩時限,第一時限跳對側(cè)斷路器,第二時限跳各側(cè)斷路器。(2) 接地故障采用零

25、序方向電流保護(hù)。設(shè)兩段零序電流保護(hù),第一段零序方向電流保護(hù),方向指向本側(cè)母線,切本側(cè)斷路器;第二段零序電流保護(hù)無方向,動作后跳各側(cè)斷路器。2.2目前的保護(hù)配置方案存在的問題(1)500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器大多為單相式自耦變壓器,變壓器內(nèi)部繞組對鐵芯(地)的絕緣損壞,即單相接地故障應(yīng)是變壓器內(nèi)部故障的主要形式。反映相電流的縱聯(lián)差動保護(hù)本都采用的相位補償方式,至少在保護(hù)原理上就濾掉了零序電流分量,在變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地故障時靈敏度沒有反映零序電流的差動保護(hù)靈敏度高。(2)目前500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器電氣量保護(hù)采用雙重化配置。不同原理的差動保護(hù)體現(xiàn)在它的閉鎖邏輯不同,即一臺裝置采用二次諧波制動原理來

26、識別勵磁涌流,另一臺裝置采用波形識別的原理來識別勵磁涌流,兩臺裝置的動作邏輯一樣。目前常用的變壓器勵涌流識別方法都存在不同程度的缺陷,將這些勵磁涌流鑒別判據(jù)簡單地配置在不同的保護(hù)裝置中,將增加保護(hù)誤動的幾率7。(3)相間短路后備保護(hù)靈敏度低,整定計算復(fù)雜。理論分析表明高、中壓側(cè)后備阻抗保護(hù)對變壓器繞組的各種內(nèi)部短路的靈敏度往往很低,達(dá)不到繞組短路近后備的作用,更談不上作為低壓側(cè)相間故障的后備保護(hù)。按照目前的保護(hù)配置原則,相間距離保護(hù)要與對側(cè)出線距離保護(hù)配合,由于變壓器阻抗較大,當(dāng)對側(cè)出線較短時,整定配合困難,只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。零序電流保護(hù)隨著線路保護(hù)中零序電流保護(hù)逐漸被接地距

27、離保護(hù)所取代,與線路保護(hù)中僅保留的用來保護(hù)經(jīng)大接地電阻故障時最末一段零序電流配合時間又太長,只能與線路中接地距離保護(hù)進(jìn)行簡單配合。至于無方向段零序電流保護(hù)由于自耦變壓器將高壓側(cè)與中壓側(cè)零序電流回路連通,要同高、中壓側(cè)零序電流保護(hù)均配合,配合起來相當(dāng)復(fù)雜,也只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。(4)后備保護(hù)動作時間長。由于變壓器后備保護(hù)動作時間太長,難以滿足系統(tǒng)穩(wěn)定的要求。2.3 5OOkV變壓器保護(hù)配置原則的探討主保護(hù)應(yīng)對保護(hù)范圍內(nèi)任何故障均有保護(hù)能力,且保護(hù)靈敏度應(yīng)盡可能高,以便在變壓器輕微故障時保護(hù)能正確反映,最大限度地降低故障對變壓器本身及電網(wǎng)的影響。雙重化的主保護(hù)應(yīng)以不同動作原理而不是

28、不同的閉鎖條件來區(qū)分,在靈敏性、速動性和可信賴性方面實現(xiàn)優(yōu)勢互補,在提高安全性方面實現(xiàn)統(tǒng)一,從而達(dá)到降低拒動概率,同時也不提高誤動概率的目的8。變壓器的后備保護(hù)與線路后備保護(hù)不同,當(dāng)變壓器內(nèi)部發(fā)生故障時,端口三相電流可能不大,三相電壓可能不低,相應(yīng)的測量阻抗就可能較大。所以變壓器后備保護(hù)實際上起不到變壓器內(nèi)部故障的后備保護(hù)作用。另外,變壓器保護(hù)也不需要為線路做后備保護(hù)。22OkV及以上線路均裝有雙套縱聯(lián)保護(hù),多段相間、接地距離、零序電流保護(hù)及斷路器失靈保護(hù),根本不需要變壓器來提供后備保護(hù)。所以變壓器后備保護(hù)應(yīng)作為本側(cè)母線及套管引出線的后備保護(hù)。3 變壓器保護(hù)配置方案的研究研究差動保護(hù)就是研究它

29、的選擇性、速動性、可靠性、靈敏性的辯證統(tǒng)一關(guān)系。不管變壓器內(nèi)部發(fā)生何種類型故障,差動保護(hù)的動作邏輯和閉鎖邏輯完全一樣,就導(dǎo)致差動保護(hù)在變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時靈敏度不夠,發(fā)生嚴(yán)重故障時動作速度不快,配置不同原理的差動保護(hù)主要就是要解決差動保護(hù)的速動性和靈敏性的問題。鑒別勵磁涌流一直是變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)難于解決的問題,在尚無一種理想的鑒別勵磁涌流方法的情況下,改進(jìn)變壓器主保護(hù)配置方案,也不失為一種解決勵磁涌流問題的好方法。3.1 差動保護(hù)的靈敏性問題3.1.1 相位補償對差動保護(hù)靈敏度的影響變壓器主保護(hù)的靈敏度直接影響著變壓器的安全。應(yīng)用范圍最廣的Y,dn電力變壓器在構(gòu)成縱聯(lián)差動保護(hù)接線時,由于

30、變壓器高壓側(cè)與低壓側(cè)相位相差30度。為了消除相位不同產(chǎn)生的不平衡電流,要對其進(jìn)行相位補償。相位補償?shù)姆椒ú煌?在變壓器內(nèi)部短路時差動保護(hù)的靈敏度也不同9。Y,dll電力變壓器高、低壓側(cè)二次電流相量圖如圖3.1所示。圖3.1 變壓器高、低壓側(cè)電流向量關(guān)系由相量圖可知,變壓器低壓側(cè)電流超前高壓側(cè)電流30度。若僅從滿足相位要求出發(fā),可以將高壓側(cè)電流逆時針移相30度。也可以將低壓側(cè)電流順時針移相30度。都能達(dá)到補償相位差的目的。傳統(tǒng)由電磁型構(gòu)成的差動保護(hù),是將變壓器的高壓側(cè)電流互感器二次側(cè)接成三角形,低壓側(cè)電流互感器二次側(cè)接成星形,以此來滿足相位補償關(guān)系。其主要原因是若變壓器高壓側(cè)中性點直接接地,當(dāng)外

31、部發(fā)生單相接地短路時,變壓器高壓側(cè)有零序分量電流,而變壓器低壓側(cè)電流互感器不反應(yīng)零序分量電流,這樣在Y側(cè)將電流移相后,差動回路中不會引起不平衡電流,從而保證差動保護(hù)不誤動作。所以傳統(tǒng)的由電磁型構(gòu)成的變壓器差動保護(hù)無一例外地采用了這種相位補償方式。目前的微機(jī)型變壓器保護(hù)裝置,多數(shù)對差動保護(hù)用的電流互感器接線的要求是:可以采用全星形接線,也可以采用常規(guī)接線;差動用的電流互感器采用全星形接線時,由軟件補償相位和幅值。若電流互感器采用三角形接線,無法判斷三角形接線內(nèi)的斷線,只能判斷引出線斷線。顯然,差動保護(hù)用的電流互感器采用全星形接線較采用常規(guī)接線有其優(yōu)越性,已被廣泛采用。微機(jī)變壓器差動保護(hù)電流互感器

32、采用全星形接線時,如星形側(cè)電流互感器三相電流采樣值為IA、IB、和IC,一般軟件按下式可求得用作差動計算的三相電流;IAB、IBC和IAC10。 （3.1）其相量圖如圖3.2所示。 圖3.2 Y,d11變壓器的Y_轉(zhuǎn)換向量圖由軟件在變壓器高壓側(cè)實現(xiàn)相位補償?shù)哪康呐c由常規(guī)電磁型構(gòu)成的差動保護(hù)的作用相同。變壓器低壓側(cè)采用的相位補償方程為： （3.2）若不計零序電流分量，相位補償圖如圖3.3所示： 圖3.3 相位補償圖由圖3.3可知,經(jīng)軟件計算后,變壓器在不計零序分量電流的情況下(即變壓器在對稱的情況下)高、低壓兩側(cè)電流相位得到了補償。但是,這種補償方法由于Y側(cè)電流未變化,零序電流未經(jīng)處理地保留在差

33、動計算中,當(dāng)Y側(cè)外部發(fā)生接地故障時,差動保護(hù)中將出現(xiàn)差流而誤動。因此必須采取補救措施。圖3.4 單相接地時零序電流分量流向圖如圖3.4所示,分別比較兩種短路情況下差動回路高壓側(cè)電流互感器的零序分量電流與變壓器中性點零序電流互感器的零序電流分量的方向?？梢园l(fā)現(xiàn)變壓器高壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時,兩個零序分量電流的方向相同,保護(hù)區(qū)外發(fā)生單相接地短路時,兩個零序分量電流的方向相反。因此,差動保護(hù)在變壓器高壓側(cè)采用下式方法進(jìn)行二次電流的匹配: (3.3)差動保護(hù)電流互感器采用全星形接線,由于繼電器采用內(nèi)部算法實現(xiàn)相位補償,差動保護(hù)僅感受到星形側(cè)繞組的零序電流,而感受不到三角形側(cè)的零序電流(事實上三角形側(cè)變

34、壓器引出線也不存在零序分量電流)。從分析可知,相位補償采用方式不同,將影響在變壓器高壓側(cè)發(fā)生單相接地短路時差動保護(hù)的靈敏度。采用星型到三角型相位補償方式的差動保護(hù),在變壓器Y側(cè)發(fā)生單相接地短路時,Y側(cè)流入差動繼電器的電流中就不包含零序分量的電流,使得差動保護(hù)的動作量減小了1/3,差動保護(hù)的靈敏度將降低。采用三角型到星型相位補償方式的差動保護(hù),在變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地短路時,使得差動保護(hù)的高壓側(cè)動作量增大了1/3,從而提高了差動保護(hù)的靈敏度。5O0kV超高壓系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器,一般三角形側(cè)無電源或只有小電源。因此,Y形側(cè)相間短路時,三角形側(cè)繞組外沒有或只有很小的故障電流。此時,差動保護(hù)的差流大小主要

35、由Y側(cè)決定,也就和Y側(cè)的相位補償方式有關(guān)。以A、B相故障為例,Y側(cè)經(jīng)相位補償,有下式: (3.4)顯然,由于采用星型到三角型相位補償?shù)牟顒颖Ｗo(hù)將Y形側(cè)電流做向量差,保護(hù)區(qū)內(nèi)相間故障時,差動保護(hù)的動作量被放大15%,靈敏度提高了。而采用三角型到星型相位補償方式的差動保護(hù)則不具備這個優(yōu)點。綜上所述,接地短路時,采用三角型到星型相位補償方式的差動保護(hù)靈敏度較高;相間短路時,采用星型到三角型相位補償方式的差動保護(hù)靈敏度較高。3.1.2 提高差動保護(hù)的靈敏度三角型到星型相位補償方式加入變壓器中性點零序電流分量補償后,在變壓器外部發(fā)生單相接地短路故障時不會產(chǎn)生不平衡電流,而在變壓器內(nèi)部發(fā)生單相接地短路時又

36、可以提高變壓器差動保護(hù)的靈敏度。目前,新型的國產(chǎn)500kV變壓器微機(jī)保護(hù)大多配置了零序差動保護(hù),現(xiàn)場可以根據(jù)實際情況自行決定是否啟用。但由于負(fù)荷電流中沒有零序分量,常規(guī)零序差動保護(hù)電流接線回路的正確性難以檢驗,以往零序差動保護(hù)的正確動作率不高。因此,在實際工程中,零序差動保護(hù)大多未使用。500kV系統(tǒng)聯(lián)絡(luò)變壓器大多為單相式自耦變壓器,單相接地故障是變壓器內(nèi)部故障的主要形式。因此,對于采用相位補償方式的差動保護(hù),為提高單相接地故障的靈敏度,增加反映零序電流的差動保護(hù)十分必要。50OkV單相式自耦變壓器中性點均安裝有分相CT,也不存在電流相位不易測量的問題。差動保護(hù)的靈敏性不僅取決于動作電流的選取

37、,還取決于制動電流的選取,縱向比率差動保護(hù)的制動電流采用相電流,在重載的情況下發(fā)生輕微匝間故障,差動保護(hù)的動作區(qū)在拐點附近,如圖3一5的陰影部分所示,靈敏度較低。圖3.5 輕微故障時差動保護(hù)動作區(qū)為了解決輕微匝間故障的靈敏度,應(yīng)配置變化量差動保護(hù),變化量差動和縱向比率差動保護(hù)的差動電流大小基本一致,但是制動電流卻完全不同。變化量差動保護(hù)的制動電流小,所以具有更高的靈敏度。通過配置變化量差動保護(hù)解決輕微匝間故障的靈敏度。圖3.5中:Icd為動作電流,Icd.0為整定的最小動作電流,Izd為差動保護(hù)的制動電流,Izd.O為整定的最小制動電流,Izd.l為第二個拐點的制動電流,Imax為區(qū)外故障時差

38、動保護(hù)最大的制動電流,k為整定的比率制動系數(shù),kl為固定的高比率制動系數(shù)。3.2 差動保護(hù)的速動性問題比率差動保護(hù)需要考慮勵磁涌流和區(qū)外故障CT飽和的影響,也就是說比率差動保護(hù)要經(jīng)過勵磁涌流和CT飽和的閉鎖,研究比率差動保護(hù)的速動性關(guān)鍵在于研究如何解除該保護(hù)的勵磁涌流和CT飽和閉鎖的問題。以雙端系統(tǒng)為例分析變壓器發(fā)生各種故障時差動保護(hù)中動作電流與制動電流的比值關(guān)系。 圖3.6 雙端系統(tǒng)示意圖按圖3.6所示的方向,在變壓器發(fā)生故障時,差動保護(hù)動作電流與制動電流的比值為: (3.5)變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時A1,空投變壓器、空投故障變壓器和單側(cè)電源故障時A=1,區(qū)外故障和區(qū)外故障cT飽和時A1的差

39、動保護(hù)速動段,由于A1就可以不考慮勵磁涌流和區(qū)外故障CT飽和的影響,其動作速度由故障電流和采用的算法決定,采用快速算法，取其典型的動作時間為10m。Icd為動作電流,Icd.0為整定的最小制動電流,Izd為差動保護(hù)的制動電流,Icd.h為速動段的最小動作電流,Izd為差動保護(hù)的制動電流,Izd.o為整定的最小制動電流,Izd.1為第二個拐點的制動電流,Imax為區(qū)外故障時差動保護(hù)最大的制動電流,k為整定的比率制動系數(shù),kl為固定的高比率制動系數(shù),Al為過原點的比率差動保護(hù)的速動段的制動系數(shù),并且A11。3.3提高保護(hù)躲過勵磁涌流的能力目前的縱聯(lián)差動保護(hù)躲勵磁涌流效果不佳。以往的主變縱聯(lián)差動保護(hù)

40、多數(shù)是利用勵磁涌流的各種特征量(含有直流分量、波形間斷或不對稱、含有二次諧波分量)作為制動量或進(jìn)行制動,來躲過勵磁涌流。但由于勵磁涌流的特征與很多因素有關(guān),而且有很強的不確定性。因此,以往的縱聯(lián)差動保護(hù)躲勵磁涌流的效果都不理想,幾乎每一種保護(hù)都有在勵磁涌流影響下的誤動記錄。3.3.1改進(jìn)雙重化保護(hù)的勵磁涌流鑒別方法隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,微機(jī)型變壓器保護(hù)越來越多,性能越來越好,使提高變壓器保護(hù)的運行水平成為可能,對主變壓器保護(hù)的雙重化是其中一個方面。220kV以上主變壓器的微機(jī)保護(hù)必須雙重化。目前不同原理的差動保護(hù)體現(xiàn)在它的閉鎖邏輯不同,即一臺裝置采用二次諧波制動原理來識別勵磁涌流,另一臺裝置采

41、用波形識別的原理來識別勵磁涌流,兩臺裝置的動作邏輯一樣。變壓器保護(hù)采用雙重化的目的是防止保護(hù)裝置由于元器件的損壞造成保護(hù)拒動,但如果一臺裝置由于原理不完善造成保護(hù)誤動就達(dá)不到雙重化配置的目的。兩種識別勵磁涌流的原理都是基于對變壓器涌流波形的分析后提出的,從某種程度上說它們都是對勵磁涌流的波形的認(rèn)識,空投變壓器時差動保護(hù)是否動作完全取決于對勵磁涌流的判別。以勵磁涌流波形特征為依據(jù)的防止變壓器空投時差動保護(hù)誤動措施均不能保證變壓器差動保護(hù)在空投變壓器時100%不誤動,將兩種勵磁涌流鑒別判據(jù)簡單地配置到不同的裝置中,將增加保護(hù)誤動的幾率。如果將勵磁涌流識別判據(jù)有機(jī)地結(jié)合起來,構(gòu)成“勵磁涌流綜合判別”

42、方式,即利用二次諧波原理、間斷角原理、波形對稱等原理組成類似“三取一”閉鎖方式,保證空投變壓器時差動保護(hù)可靠不誤動。同時利用波形識別原理判斷一次電流過零點附近的數(shù)據(jù)或電壓變化的特征來區(qū)分是故障還是涌流,保證空投故障變壓器時快速開放差動保護(hù)。我們應(yīng)當(dāng)盡快走出以閉鎖邏輯來區(qū)別不同原理差動保護(hù)的誤區(qū),兩臺裝置都應(yīng)該采用相同的勵磁涌流識別判據(jù),沒有必要為了采用不同識別勵磁涌流原理的差動保護(hù)而增加空投變壓器時差動保護(hù)的誤動概率。不同原理的識別勵磁涌流判據(jù)也增加了差動保護(hù)在區(qū)外故障切除、線路故障切除再重合閘以及非同期合閘的過程中差動保護(hù)誤動概率。3.3.2 改進(jìn)差動保護(hù)動作時間目前變壓器縱差保護(hù)動作時間一

43、味的強調(diào)動作的速度,卻忽略了變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的特殊性,即變壓器縱聯(lián)差動保護(hù)的構(gòu)成原理具有較大的近似性,而部分保護(hù)參數(shù)具有不確定性。如變壓器空載合閘角、變壓器鐵芯剩磁及工作磁通與飽和磁通的關(guān)系等。文獻(xiàn)規(guī)定,用于計算承受短路耐熱能力的電流I持續(xù)時間為2s。根據(jù)以上變壓器制造和設(shè)計規(guī)范,變壓器在內(nèi)部故障時0.55內(nèi)能切除,在外部故障時ls內(nèi)能切除,一般可以保證變壓器的安全性。在上述基礎(chǔ)上,在將切除一般故障的時間標(biāo)準(zhǔn)縮短一半,所以其動作時間可在現(xiàn)有動作時間的基礎(chǔ)上適當(dāng)延長,整組動作時間延長至15Oms是可行的,這將會大大降低區(qū)外故障切除和空載合閘時誤動的幾率。同時,當(dāng)區(qū)內(nèi)故障電流較大時,差動速斷保護(hù)

44、可以迅速跳閘(差流速斷整組動作時間30ms)。這樣即可快速跳閘切除具有較大差流和破壞性的區(qū)內(nèi)故障,又可以在很大程度上降低區(qū)外故障誤動的幾率。3.3.3改進(jìn)主保護(hù)配置分側(cè)差動保護(hù)不受勵磁涌流的影響?？紤]在現(xiàn)有保護(hù)的基礎(chǔ)上增加分側(cè)差動保護(hù)。但是,由于分側(cè)差動不能保護(hù)匝間短路,因此無法完全取代縱聯(lián)差動保護(hù)。如果二者同時投入,又使主保護(hù)復(fù)雜化。所以,可以設(shè)定一個用于縱差保護(hù)的“躲避勵磁涌流狀態(tài)”,在變壓器空載投入和區(qū)外故障切除時,進(jìn)入該狀態(tài),將縱聯(lián)差動保護(hù)增加延時(如200ms),將故障分量差動保護(hù)退出,并短時投入分側(cè)差動保護(hù)。對于微機(jī)保護(hù),實現(xiàn)上述功能只需對軟件稍做修改即可,回路基本不需要變動。(l

45、)空載投入的判據(jù)大型變壓器一般只在高壓側(cè)充電。變壓器空載投入的狀態(tài)比較容易判斷,可以根據(jù)高壓側(cè)斷路器跳閘位置開入量的變化來判斷。如果高壓側(cè)三相斷路器處于分位,差動保護(hù)即進(jìn)入“躲避勵磁涌流狀態(tài)”。（2）區(qū)外故障切除的判據(jù)電力系統(tǒng)從故障發(fā)生到故障切除需要一定的時間,這個時間主要包括繼電保護(hù)的整組動作時間和斷路器的動作時間,這兩個時間之和一般不會小于30ms。為了留有一定的裕度,可以將這個時間取為20ms。為了提高判別區(qū)外故障的靈敏度,在差動保護(hù)中設(shè)置一個差流低值I*。如果高壓側(cè)電流突變量啟動組件啟動(故障發(fā)生)后,20ms內(nèi)差流未達(dá)到低值,就可以認(rèn)為發(fā)生了區(qū)外故障,即可進(jìn)入“躲避勵磁涌流狀態(tài)”,直

46、到保護(hù)整組復(fù)歸。（3）分側(cè)差動保護(hù)電流的構(gòu)成對于50OkV普通變壓器組,將高、中壓繞組的兩側(cè)CT分別構(gòu)成差動保護(hù),中性點端套管CT,繞組高壓端取用外附CT。對于500kV自耦式變壓器組,由于高中壓繞組間有電氣聯(lián)系,因此將高、中壓側(cè)外附CT和公共繞組套管CT構(gòu)成差動保護(hù)。這樣可以最大限度的擴(kuò)大分側(cè)差動保護(hù)的保護(hù)范圍。對于低壓側(cè)分側(cè)差動保護(hù),如果用一相繞組兩端的CT構(gòu)成,就不能保護(hù)繞組引出線故障。因此,用低壓側(cè)外附CT與聯(lián)接在該相的兩相繞組遠(yuǎn)端的CT構(gòu)成差動保護(hù)。3.4 主保護(hù)配置方案微機(jī)保護(hù)技術(shù)的迅猛發(fā)展,為改善變壓器主保護(hù)配置提供了條件。根據(jù)“加強主保護(hù)”的原則,在兼顧主保護(hù)靈敏性、速動性、躲

47、勵磁涌流的可靠性等多方面因素后,提出如下50OkV變壓器電氣量主保護(hù)配置方案:1) 相位補償縱差保護(hù)+零序差動保護(hù)(或分側(cè)差動保護(hù))+變化量差動保護(hù),本方案保留了傳統(tǒng)相位補償縱差保護(hù)相間故障靈敏度較高的優(yōu)點,以零序差動保護(hù)作為主保護(hù)的輔助保護(hù),彌補了縱差保護(hù)對單相接地故障靈敏度低的不足。變化量差動保護(hù)可以確保輕微匝間短路的靈敏性。2) 相位補償縱差保護(hù)十變化量差動保護(hù),本方案充分利用一Y相位補償縱差保護(hù)對單相接地故障靈敏度高的優(yōu)點。3) 分側(cè)差動保護(hù)+變化量差動保護(hù),本方案可以確保各種類型故障時,保護(hù)有足夠靈 敏度。一臺500kV變壓器可以選擇以上三種方案中的任意兩種,分別構(gòu)成主保護(hù),以滿足主

48、保護(hù)雙重化的要求。每一種配置方案都設(shè)置完善的“勵磁涌流綜合判別”方式。對于配置了分側(cè)差動保護(hù)的方案,在變壓器空載合閘、區(qū)外故障切除時,可以再利用3.4.2所述的方法躲避勵磁涌流。另外,配置差動速動段保護(hù),確保保護(hù)在勵磁涌流或CT斷線閉鎖時,變壓器嚴(yán)重故障,可以快速開放保護(hù),縮短跳閘時間。以上配置的零序差動保護(hù)和變化量差動保護(hù)應(yīng)不需現(xiàn)場整定,由保護(hù)根據(jù)變壓器的額定參數(shù)自動生成,以減少整定計算的工作量。3.5 后備保護(hù)配制方案變壓器后備保護(hù)在選擇性和靈敏度上遠(yuǎn)不及主保護(hù)。前面己述及,低阻抗保護(hù)在變壓器內(nèi)部故障時靈敏度很低,更難以滿足對側(cè)母線后備保護(hù)的要求。50OkV變壓器大都采用單相變壓器組的形式

49、,內(nèi)部不可能發(fā)生相間故障。主保護(hù)采用雙重化配置,瓦斯保護(hù)也可以靈敏的反映變壓器內(nèi)部故障。并且,目前國產(chǎn)微機(jī)保護(hù)已經(jīng)實現(xiàn)主一后一體化,在使用同一個CT二次線圈,同一個采樣回路,同一個CPU,同一個出口跳閘回路的情況下,如果主保護(hù)拒動,后備保護(hù)也不可能正確動作。因此,沒有必要再刻意考慮為變壓器主保護(hù)本身設(shè)置后備保護(hù)。5OOkV變壓器后備保護(hù)配置原則應(yīng)考慮:采用遠(yuǎn)后備原則,主要作為本側(cè)母線及套管引出線的后備保護(hù)。1)500kV側(cè)后備保護(hù)配置方案高壓側(cè)相間短路及接地故障均采用無方向阻抗保護(hù)作為后備。如果是主一后分開的保護(hù),電流取套管CT,與主保護(hù)范圍交叉。設(shè)一段一時限,動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。定值按與

50、本側(cè)母線出線距離保護(hù)一段配合整定,時間可整定為0.55,不經(jīng)振蕩閉鎖。取消高、中壓側(cè)零序電流保護(hù)。中性點裝設(shè)零序過電流保護(hù),設(shè)一段一時限,當(dāng)變壓器高壓側(cè)或中壓側(cè)斷開時,對變壓器起到后備保護(hù)作用。定值按與高、中壓側(cè)出線最后一段零序電流配合,動作后跳變壓器各側(cè)開關(guān)。2)220kV側(cè)后備保護(hù)配置方案22OkV側(cè)后備保護(hù)配置與5OOkV側(cè)相同。如果220kV側(cè)母線保護(hù)沒有實現(xiàn)雙重化,則在母線保護(hù)停用時,將主變220kV側(cè)阻抗保護(hù)的動作時間縮短為0.2一0.3s,以確保母線故障時,可以快速跳閘。3)6kV側(cè)后備保護(hù)配置方案低壓側(cè)故障造成變壓器燒損的事故并不少見,因此應(yīng)當(dāng)重視低壓側(cè)后備保護(hù)的配置和使用。單

51、相式5O0kV變壓器的低壓側(cè)設(shè)有套管CT,可測量到變壓器低壓側(cè)各相線圈中的電流。低壓斷路器附近還設(shè)有外附CT。這種CT布局有利于滿足低壓側(cè)保護(hù)多重化配置的接線要求,為擴(kuò)大后備保護(hù)的保護(hù)范圍提供了有利條件。低壓側(cè)后備保護(hù)按遠(yuǎn)后備原則配置,主要作為低壓母線及其所帶電抗器、電容器等無功補償設(shè)備的后備保護(hù)。變壓器低壓側(cè)以配置母線保護(hù)為宜。如果不配置母線保護(hù),則低壓側(cè)應(yīng)配置限時速斷保護(hù)作為母線故障主保護(hù)。套管CT接入限時過流保護(hù),設(shè)兩段延時,第一時限跳低壓側(cè)斷路器,第二時限跳主變各側(cè)斷路器。最好在本側(cè)設(shè)一個保變壓器熱穩(wěn)定的反時限過流保護(hù),其整定值應(yīng)由變壓器的熱穩(wěn)定要求決定。如果只設(shè)一個電壓閉鎖定時限的過

52、流保護(hù),則其電流定值應(yīng)保證在變壓器本側(cè)流過的電流接近熱穩(wěn)定電流時可靠動作,如整定為0.8倍的設(shè)計允許熱穩(wěn)定電流值(主要考慮TA和保護(hù)裝置本身的測量誤差),且使變壓器脫離故障點動作延時不長于變壓器熱穩(wěn)定極限時間。3.6小結(jié)分析變壓器保護(hù)采用雙主雙后的配置不同原理的差動保護(hù)應(yīng)該考慮如何解決變壓器內(nèi)部故障的靈敏度和速度性的問題,并提出通過配置不同原理的差動保護(hù)(故障分量差動、零序差動、分側(cè)差動)來解決變壓器差動保護(hù)靈敏度的問題,同種原理的差動保護(hù)通過配置不同的動作特性來解決差動保護(hù)的速動性。指出以不同的閉鎖條件來區(qū)分不同原理差動保護(hù)的方式存在的問題,并提出采用“勵磁涌流綜合判別”的方法,來降低空投變

53、壓器勵磁涌流造成差動保護(hù)誤動的概率。由于變壓器本身具有其特殊性和不確定性,變壓器保護(hù)與線路保護(hù)就存在很大差異。因此,不應(yīng)當(dāng)像線路保護(hù)那樣過于強調(diào)變壓器保護(hù)配置的標(biāo)準(zhǔn)化。在“加強主保護(hù),簡化后備保護(hù)”的前提下,要增強保護(hù)的針對性和實效性。一味地強調(diào)標(biāo)準(zhǔn)化,就造成一臺變壓器保護(hù)裝置中各種保護(hù)功能“多而全”,保護(hù)定值項目復(fù)雜冗長,保護(hù)投退繁多,給整定計算和現(xiàn)場管理造成困難。變壓器保護(hù)的定值項目應(yīng)當(dāng)力求精簡,比如變壓器的繞組接線形式,額定容量等不可改變的項目應(yīng)當(dāng)設(shè)置成隱含控制字或在保護(hù)出廠時就固定下來。對于零序差動、變化量差動等反應(yīng)故障分量的保護(hù)也應(yīng)當(dāng)根據(jù)變壓器的容量等參數(shù)自動生成而不必整定。4 繼電

54、保護(hù)與變壓器的熱穩(wěn)定變壓器的故障分為內(nèi)部和外部故障。內(nèi)部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障,主要靠瓦斯和差動保護(hù)動作切除變壓器;外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障,一般情況下由差動保護(hù)動作切除變壓器。在變壓器各側(cè)母線及其相連間隔的引出設(shè)備故障時,若故障設(shè)備未配保護(hù)(如低壓側(cè)母線保護(hù))或保護(hù)拒動時,則只能靠變壓器后備保護(hù)動作跳開相應(yīng)開關(guān)使變壓器脫離故障。因后備保護(hù)帶延時動作,所以變壓器必然要承受一定時間段內(nèi)的區(qū)外故障造成的過電流,在此時間段內(nèi)變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。變壓器的設(shè)計熱穩(wěn)定時間一般為2s,但隨著電網(wǎng)短路容量不斷增加,近幾年由于低壓側(cè)故障引起變壓器燒損的事故時有發(fā)生11。因此,有必要研究變壓器在實際運行中的熱穩(wěn)定極限時間以及后備保護(hù)的配置、整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在的聯(lián)系。4.1 變壓器熱穩(wěn)定指標(biāo)“對稱短路電流I的持續(xù)時間:當(dāng)使用部門未提出其它要求時,用于計算承受短路耐熱能力的電流的持續(xù)時間為2s。注:對于自耦變壓器和短路電流超過25倍額定電流的變壓器,經(jīng)制造廠與使用部門協(xié)商后,采用的短路電流持續(xù)時間可以小于2s?！?.2 5O0kV變壓器熱穩(wěn)定時