王四霞

摘 要：變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，對(duì)保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行發(fā)揮著重要的作用。文章介紹了糯扎渡電站500kV電壓等級(jí)變壓器的保護(hù)配置方案，并介紹了整定中應(yīng)注意的問(wèn)題，同時(shí)對(duì)變壓器保護(hù)的一些相關(guān)問(wèn)題也做了初步探討。

關(guān)鍵詞：變壓器保護(hù)；整定；配置

引言

糯扎渡水電站共裝設(shè)9臺(tái)單機(jī)容量為650MW的水輪發(fā)電機(jī)組，電站以500kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，在系統(tǒng)中擔(dān)任調(diào)峰、一次調(diào)頻和事故備用。

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設(shè)備，合理配置安全可靠的變壓器保護(hù)裝置無(wú)論是對(duì)系統(tǒng)還是其自身安全都有著極其重要的作用。文章闡述變壓器保護(hù)配置的目的，變壓器保護(hù)配置、組屏原則及整定。

1 糯扎渡電站500kV變壓器保護(hù)的配置

糯扎渡電站500kV變壓器保護(hù)按雙重化原則配置兩套獨(dú)立的、主后一體的、能反應(yīng)被保護(hù)設(shè)備各種故障及異常狀態(tài)的微機(jī)型保護(hù)裝置和一套非電氣量保護(hù)，以提高變壓器保護(hù)的可靠性。500kV變壓器保護(hù)的主、后備保護(hù)共機(jī)箱，并接入不同組TA（電流互感器）二次側(cè)。兩套電氣量保護(hù)的電流、電壓、電源和跳閘回路相互獨(dú)立，分別作用于斷路器的一組跳閘線圈；非電量保護(hù)同時(shí)作用于斷路器的兩組跳閘線圈。變壓器的保護(hù)對(duì)象除了變壓器之外，還包括高壓廠用變壓器。

1.1 主保護(hù)配置

主保護(hù)配置中采用兩套不同勵(lì)磁涌流判別原理的差動(dòng)保護(hù)作為變壓器的主保護(hù)，其中第一套采用二次諧波制動(dòng)原理的比率差動(dòng)保護(hù)，第二套采用波形判別等原理的差動(dòng)保護(hù)。此外，第一套、第二套主保護(hù)配置差動(dòng)速斷保護(hù)，比率差動(dòng)保護(hù)，以提高切除變壓器內(nèi)部單相故障的可靠性。每套主保護(hù)配置一套不經(jīng)TA斷線閉鎖的差動(dòng)速斷保護(hù)。

1.2 后備保護(hù)配置

后備保護(hù)配置了500kV側(cè)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)、阻抗保護(hù)、過(guò)勵(lì)磁保護(hù)、接地后備保護(hù)。

復(fù)壓過(guò)流保護(hù)作為主變外部相間短路的后備保護(hù)。500kV側(cè)復(fù)壓過(guò)流保護(hù)配置兩段，其中過(guò)流I段分兩段延時(shí)，過(guò)流I段一時(shí)限按與糯扎渡電站500kV出線距離III段時(shí)間定值配合，過(guò)流I段二時(shí)限在一段的延時(shí)上增加0.3s；過(guò)流II段按主變低壓側(cè)發(fā)生三相短路整定，靈敏度按1.5進(jìn)行整定，保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。

阻抗保護(hù)裝設(shè)于高壓側(cè)，阻抗保護(hù)為帶偏移特性的方向阻抗繼電器，方向指向母線，并利用阻抗繼電器的偏移部分作為變壓器繞組故障的后備保護(hù)。阻抗保護(hù)正、反方向阻抗值及動(dòng)作時(shí)間分開(kāi)整定。

過(guò)勵(lì)磁保護(hù)用于變壓器因過(guò)勵(lì)磁引起的危害。主變過(guò)勵(lì)磁取主變高壓側(cè)電壓計(jì)算，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)反映變壓器高壓側(cè)的過(guò)勵(lì)磁倍數(shù)。過(guò)勵(lì)磁保護(hù)設(shè)置了定時(shí)限定值、反時(shí)限上限定值、反時(shí)限定值I、反時(shí)限定值II、反時(shí)限定值IV，反時(shí)限下限定值，保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)，并且過(guò)勵(lì)磁保護(hù)與發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)VHz限制能夠匹配，VHz限制動(dòng)作時(shí)過(guò)勵(lì)磁保護(hù)不動(dòng)作，當(dāng)主變確實(shí)已過(guò)勵(lì)磁，VHz限制已返回，過(guò)勵(lì)磁保護(hù)可靠動(dòng)作。

接地后備保護(hù)作為變壓器高壓側(cè)和相鄰元件單相接地故障的后備保護(hù)，由兩段零序電流保護(hù)構(gòu)成。

1.3 非電量保護(hù)配置

非電量配置了主變冷卻器全停、主變壓力釋放、主變油溫過(guò)高、主變壓力突變、主變繞溫過(guò)高、主變油溫過(guò)高、主變輕瓦斯、主變重瓦斯保護(hù)，只有重瓦斯保護(hù)出口跳閘，其他非電量保護(hù)只發(fā)信號(hào)。

1.4 糯扎渡電站500kV變壓器保護(hù)組屏原則

500kV變壓器兩套電氣量保護(hù)各組一面屏柜，分別為A、B屏；非電氣量保護(hù)組一面屏柜，為C屏。其中變壓器保護(hù)A屏：主、后一體化主變保護(hù)1+打印機(jī)；變壓器保護(hù)B屏：主、后一體化主變保護(hù)2+打印機(jī)；主變保護(hù)C屏：非電量保護(hù)+打印機(jī)。

2 500kV變壓器保護(hù)整定應(yīng)注意的問(wèn)題

2.1 微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)整定

糯扎渡電站微機(jī)變壓器差動(dòng)保護(hù)所用TA二次側(cè)均采用Y接線，其相位補(bǔ)償及電流補(bǔ)償由軟件實(shí)現(xiàn)。為了在變壓器區(qū)外故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)有可靠的制動(dòng)作用，同時(shí)在內(nèi)部故障時(shí)有較高的靈敏度，保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家采用比率制動(dòng)特性的差動(dòng)保護(hù)?？v差保護(hù)動(dòng)作特性曲線如圖1所示：

圖1 PST-1200縱差保護(hù)動(dòng)作特性曲線

因此，差動(dòng)保護(hù)整定內(nèi)容主要包括：（1）差動(dòng)動(dòng)作電流Icd；（2）拐點(diǎn)電流Izd；（3）比率制動(dòng)系數(shù)k1、 k2；（4）速斷動(dòng)作電流Isd。根據(jù)《大型發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)整定計(jì)算導(dǎo)則》，差動(dòng)啟動(dòng)電流應(yīng)躲過(guò)最大負(fù)載時(shí)差回路中的不平衡電流，取0.4Ie，差動(dòng)動(dòng)作電流按躲過(guò)變壓器正常運(yùn)行時(shí)的最大不平衡電流整定，差動(dòng)速斷電流按躲變壓器勵(lì)磁涌流和外部故障時(shí)最大不平衡電流中最大者整定，差動(dòng)保護(hù)用拐點(diǎn)電流和比率制動(dòng)系數(shù)一般取保護(hù)裝置生產(chǎn)廠家推薦值，取6.0Ie，差流報(bào)警值取0.1Ie?？紤]到TA斷線對(duì)設(shè)備和人身安全影響，500kV變壓器保護(hù)TA斷線均整定為不閉鎖差動(dòng)保護(hù)。涌流閉鎖功能中A柜選取二次諧波閉鎖，B柜選取波形判斷。

2.2 變壓器后備保護(hù)整定及方向指向

由于變壓器差動(dòng)保護(hù)是非常可靠、靈敏、快速的主保護(hù)，對(duì)于變壓器差動(dòng)保護(hù)范圍內(nèi)的各種類型故障來(lái)說(shuō)由于主保護(hù)的雙重化和非電量保護(hù)的存在而沒(méi)有死區(qū)問(wèn)題。因此，變壓器后備保護(hù)主要作為針對(duì)變壓器區(qū)外各種故障所引起的變壓器和相鄰元件過(guò)電流的近后備保護(hù)。

500kV變壓器500kV側(cè)阻抗保護(hù)I段正方向指向變壓器，保證變壓器相間故障有1.3的靈敏度整定，反向阻抗為正方向阻抗的5%，第一、第二時(shí)限取1.7s，保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。阻抗保護(hù)未裝設(shè)振蕩閉鎖功能，延時(shí)整定應(yīng)保證在振蕩過(guò)程中不誤動(dòng)，最小選用1.5s延時(shí)，確保系統(tǒng)在振蕩過(guò)程中阻抗保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)。

復(fù)壓過(guò)流保護(hù)作為主變外部相間短路的后備保護(hù)。負(fù)序電壓繼電器動(dòng)作電壓按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)的不平衡電壓整定。過(guò)流I段保護(hù)定值按躲變壓器的額定電流整定，可靠系數(shù)取1.2，返回系數(shù)取0.85；過(guò)流II段保護(hù)定值按主變低壓側(cè)故障時(shí)靈敏度ksen=1.5整定。

主變接地后備保護(hù)定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實(shí)測(cè)確定；零序過(guò)流I段定值按豐大方式下糯扎渡電廠500kV母線單相接地故障有1.5倍靈敏度整定，零序過(guò)流I段一時(shí)限與糯扎渡電站500kV出線零序定時(shí)限配合；零序過(guò)流II段按總后備段定值整定。零序過(guò)流I、II段保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。

2.3 變壓器非電量保護(hù)與失靈保護(hù)

糯扎渡電站500kV變壓器非電量保護(hù)只投入了瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)裝置接線由信號(hào)回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，并發(fā)停機(jī)令至監(jiān)控系統(tǒng)。

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護(hù)切除故障，由于后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，將可能導(dǎo)致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護(hù)。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個(gè)半斷路器接線，除變壓器高壓側(cè)斷路器和低壓側(cè)系統(tǒng)配置完善的失靈保護(hù)外，還需為主變配置聯(lián)跳其它側(cè)斷路器的失靈回路，以徹底將變壓器相鄰的故障隔離。糯扎渡電站采取將失靈保護(hù)跳主變回路接至變壓器非電量回路中，如圖2所示，聯(lián)跳出口回路取同非電量保護(hù)出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護(hù)聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語(yǔ)

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護(hù)未發(fā)生過(guò)一起誤動(dòng)、拒動(dòng)的不安全事件，主變保護(hù)配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)需要。

參考文獻(xiàn)

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主變接地后備保護(hù)定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實(shí)測(cè)確定；零序過(guò)流I段定值按豐大方式下糯扎渡電廠500kV母線單相接地故障有1.5倍靈敏度整定，零序過(guò)流I段一時(shí)限與糯扎渡電站500kV出線零序定時(shí)限配合；零序過(guò)流II段按總后備段定值整定。零序過(guò)流I、II段保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。

2.3 變壓器非電量保護(hù)與失靈保護(hù)

糯扎渡電站500kV變壓器非電量保護(hù)只投入了瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)裝置接線由信號(hào)回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，并發(fā)停機(jī)令至監(jiān)控系統(tǒng)。

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護(hù)切除故障，由于后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，將可能導(dǎo)致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護(hù)。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個(gè)半斷路器接線，除變壓器高壓側(cè)斷路器和低壓側(cè)系統(tǒng)配置完善的失靈保護(hù)外，還需為主變配置聯(lián)跳其它側(cè)斷路器的失靈回路，以徹底將變壓器相鄰的故障隔離。糯扎渡電站采取將失靈保護(hù)跳主變回路接至變壓器非電量回路中，如圖2所示，聯(lián)跳出口回路取同非電量保護(hù)出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護(hù)聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語(yǔ)

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護(hù)未發(fā)生過(guò)一起誤動(dòng)、拒動(dòng)的不安全事件，主變保護(hù)配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)需要。

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主變接地后備保護(hù)定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過(guò)正常運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實(shí)測(cè)確定；零序過(guò)流I段定值按豐大方式下糯扎渡電廠500kV母線單相接地故障有1.5倍靈敏度整定，零序過(guò)流I段一時(shí)限與糯扎渡電站500kV出線零序定時(shí)限配合；零序過(guò)流II段按總后備段定值整定。零序過(guò)流I、II段保護(hù)出口都跳主變各側(cè)開(kāi)關(guān)。

2.3 變壓器非電量保護(hù)與失靈保護(hù)

糯扎渡電站500kV變壓器非電量保護(hù)只投入了瓦斯保護(hù)。瓦斯保護(hù)裝置接線由信號(hào)回路和跳閘回路組成。變壓器內(nèi)部發(fā)生輕微故障時(shí)，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出瞬時(shí)“輕瓦斯動(dòng)作”信號(hào)。變壓器內(nèi)部發(fā)生嚴(yán)重故障時(shí)，油箱內(nèi)產(chǎn)生大量氣體，強(qiáng)烈的油流沖擊擋板，繼電器觸點(diǎn)閉合，發(fā)出重瓦斯跳閘脈沖，跳開(kāi)變壓器各側(cè)斷路器，并發(fā)停機(jī)令至監(jiān)控系統(tǒng)。

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護(hù)拒動(dòng)或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護(hù)切除故障，由于后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間較長(zhǎng)，將可能導(dǎo)致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護(hù)。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個(gè)半斷路器接線，除變壓器高壓側(cè)斷路器和低壓側(cè)系統(tǒng)配置完善的失靈保護(hù)外，還需為主變配置聯(lián)跳其它側(cè)斷路器的失靈回路，以徹底將變壓器相鄰的故障隔離。糯扎渡電站采取將失靈保護(hù)跳主變回路接至變壓器非電量回路中，如圖2所示，聯(lián)跳出口回路取同非電量保護(hù)出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護(hù)聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語(yǔ)

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護(hù)未發(fā)生過(guò)一起誤動(dòng)、拒動(dòng)的不安全事件，主變保護(hù)配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運(yùn)行的技術(shù)需要。

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