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    變壓器安全運行與繼電保護

    按以上設計考慮,一臺220kV/120MVA普通三卷變壓器,取變壓器典型參數(高低壓阻抗比為22.4)計算可知:低壓側能夠承受的熱穩定電流標幺值約為0.51。當兩臺這樣的變壓器并列運行,低壓側母線故障本側分段開關跳開時,變壓器低壓繞組中可能的短路電流可達到0.75倍標幺值,比設計值增大了近50%。若三臺這樣的變壓器并列運行,變耦變壓器,按技術規程[2]要求,裝設瓦斯保護、過激磁保護、雙重差動保護,同時在其高、中壓側均裝設了阻抗保護及零序方向電流保護,低壓側裝設過流保護。這些保護均作用于跳閘。高、中壓側的阻抗保護和低壓側過流保護屬變壓器的相間后備保護。由于500kV變壓器多為單相式變壓器,所以變壓器本體不會發生相間故障。在變壓器所連接的高、中壓系統中,線路保護一般配置了雙重縱聯保護,并有完整的后備保護,這樣線路的故障一般會較快地切除,對變壓器影響較小。因此,變壓器的相間后備保護應主要在其各側母線故障時起作用,特別是中、低壓側母線的故障(500kV側母線設有雙套母差保護)。中、低壓母線故障流過變壓器的短路電流大,不僅引起變壓器繞組過熱,還可能造成繞組的動穩定破壞,誘發嚴重的內部故障。零序方向電流保護屬變壓器的接地故障后備保護,可以反應變壓器內部、高中壓側母線及與高中壓母線鄰近的電氣設備的接地故障。


      3.2 220kV及以下變壓器

      220kV變壓器多為三相式三卷變壓器,按技術規程要求,一般裝設瓦斯保護、差動保護,同時在其高、中壓側均裝設了復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護與間隙保護,低壓側裝設復合電壓閉鎖過流保護。各側復合電壓閉鎖過流保護及零序方向過電流保護綜合,可以反應變壓器內部、各側母線及母線鄰近的電氣設備的接地與相間故障,作為變壓器自身主保護及各側母線及母線鄰近的電氣設備的后備保護。110kV及以下變壓器一般裝設瓦斯保護(對油浸式變壓器)、差動保護,110kV側零序過電流保護、間隙保護及各側過流保護或復合電壓閉鎖過流保護,這些保護的作用與220kV變壓器的作用相似。

      

      4 可能考驗變壓器熱穩定性的故障


      4.1 500kV變壓器

      由于變壓器自身主保護裝置及其交、直流回路的完全雙重化配置,應可以不再考慮變壓器差動保護范圍內故障對變壓器熱穩定性的考驗。500kV系統母線、線路保護的完全雙重化配置,快速保護在保護范圍上的交叉布置,及完善的失靈保護,筆者認為可以不考慮500kV系統側故障對變壓器熱穩定性的考驗。

      220kV系統側線路保護雙重化配置,母線保護目前多為單配置。因此,當母差保護校驗停運或故障拒動時,變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。變壓器開關(或轉帶時旁路開關)與TA間的故障很可能靠變壓器后備保護脫離故障點。

      變壓器低壓側一般經由母線帶站用變、電抗器及電容器,有的變電站可能帶較少的站外負荷。很多站低壓母線未配母差保護,因此母線故障變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點;再者,當站用變或電抗器及電容器故障而其開關或保護拒動時,變壓器也要靠其后備保護動作使其脫離故障點。


      4.2 220kV及以下變壓器

      對于兩側系統都有電源的聯絡變壓器:任何一側母差保護校驗停運或故障拒動時;變壓器開關與TA間故障時;旁路轉帶方式在主變套管TA至旁母引線、旁路母線、旁路開關與TA間故障時;母線(220kV母線除外)上其他開關所帶電氣設備故障而其開關或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。

      對于僅高壓側系統有電源的降壓變壓器:中、低側母差保護校驗停運或故障拒動時;中、低壓側變壓器開關與TA間故障時;中、低壓側母線上其他開關所帶電氣設備故障而其開關或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。

      

      5 變壓器相間后備保護的配置與整定

      變壓器接地故障保護定值與其所帶負荷的關系不大,因此接地故障后備保護的整定延時一般較短,能夠滿足2s的熱穩定時間要求。在此僅關心變壓器相間后備保護的定值問題。


      5.1 整定規程要求

      《220~500kV電網繼電保護裝置運行整定規程》中要求[3]:

      變壓器各側的過電流保護均按躲變壓器額定負荷整定,但不作為短路保護的一級參與選擇性配合,其動作時間應大于所有出線保護的*長時間。

      變壓器短路故障后備保護應主要作為相鄰元件及變壓器內部故障的后備保護。主電源側的變壓器相間短路后備保護主要作為變壓器內部故障的后備保護。其它各側的后備保護主要作為本側引線、本側母線和相鄰線路的后備保護,并盡可能當變壓器內部故障時起后備作用。以較短時限動作于縮小故障影響范圍,以較長時限動作于斷開變壓器各側斷路器。

      主電網間聯絡變壓器的短路故障后備保護整定:高(中)壓側(主電源側)相間短路后備保護動作方向可指向變壓器,作為變壓器高(中)壓側繞組及對側母線相間短路故障的后備保護,并對中(高)壓側母線故障有足夠的靈敏度,靈敏系數大于1.5;如采用阻抗保護作為后備保護,且不裝設振蕩閉鎖回路,則其動作時間應躲過系統振蕩周期,其反方向偏移阻抗部分作為本側母線故障的后備保護。

      供電變電所降壓變壓器的短路故障后備保護整定:高壓側(主電源側)相間短路后備保護動作方向指向變壓器,對中壓側母線故障有足夠靈敏度。


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