薛淑姣　綦浩楠

摘要：針對(duì)目前我國(guó)使用的零序保護(hù)整定配合方法而言，500kV變壓器在零序過流保護(hù)的整定配合上具有一定的難度，極有可能產(chǎn)生保護(hù)裝置越級(jí)動(dòng)作，使得線路在接地時(shí)發(fā)生故障，從而引起變壓器零序保護(hù)的誤動(dòng)。文章對(duì)零序保護(hù)整定配合時(shí)需要注意的問題進(jìn)行了探討，并在此基礎(chǔ)上提出了零序反時(shí)限保護(hù)的整定配合方案。

關(guān)鍵詞：500kV變壓器；零序過流保護(hù)；整定配合；保護(hù)裝置越級(jí)；保護(hù)誤動(dòng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TM403 文章編號(hào)：1009-2374（2015）23-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.077

在我國(guó)的電力系統(tǒng)中，500kV變壓器是一種非常重要的變電設(shè)備，如果設(shè)備發(fā)生了故障，系統(tǒng)則不能正常運(yùn)行，設(shè)備安全也會(huì)受到嚴(yán)重影響。故障發(fā)生后，為了能夠及時(shí)可靠地對(duì)故障點(diǎn)進(jìn)行有效隔離，繼電保護(hù)裝置會(huì)根據(jù)運(yùn)行情況設(shè)定相應(yīng)的保護(hù)整定值，如裝置的操作不當(dāng)或者配置不當(dāng)都將會(huì)引起保護(hù)誤動(dòng)作，損壞變電設(shè)備，情況嚴(yán)重時(shí)還會(huì)使整個(gè)電網(wǎng)系統(tǒng)癱瘓，造成大面積停電事件。變壓器設(shè)備本體配置為單套保護(hù)，其余地方配置為雙重后備以及雙主保護(hù)，結(jié)合自身所學(xué)專業(yè)知識(shí)，文章主要分析研究了變壓器相鄰元件和其本身內(nèi)部接地時(shí)短路故障的零序保護(hù)與整定的配合。

1 500kV變壓器的零序過流保護(hù)配置

500kV變壓器零序過流保護(hù)配置主要包括五個(gè)部分：第一，在變壓器的高壓側(cè)帶方向，具有限定時(shí)限的零序過流保護(hù)和反時(shí)限的零序保護(hù)；第二，在壓側(cè)帶方向，同樣具有限定時(shí)限的零序過流保護(hù)，此外具有限定時(shí)限的沒有方向的零序過流保護(hù)；第三，公共繞組上具有限定時(shí)限和反時(shí)限的零序過流保護(hù)；第四，在220kV側(cè)出線的位置配置了兩段定時(shí)限零序保護(hù)，分別為靈敏段和高阻段保護(hù)；第五，在500kV側(cè)出線的位置同樣配置了兩段零序保護(hù)，分別為靈敏段和反時(shí)限保護(hù)。

2 500kV變壓器零序保護(hù)的整定配合

2.1 500kV側(cè)方向零序保護(hù)的配合

保護(hù)方向與500kV側(cè)母線保持一致，與出線側(cè)的靈敏段相配合，這類配合方式屬于定時(shí)限保護(hù)配合。而500kV側(cè)方向的零序反時(shí)限保護(hù)則需要同其出線側(cè)的零序反時(shí)限保護(hù)相配合，這兩者共同作用的零序反時(shí)限保護(hù)產(chǎn)生的曲線，確保了有效的動(dòng)作級(jí)差。所以說，500kV側(cè)方向的零序時(shí)限配合較為容易，并不會(huì)產(chǎn)生較大的配合難題。

2.2 220kV側(cè)零序保護(hù)的配合問題

2.2.1 中壓側(cè)及高壓側(cè)同側(cè)方向的零序定時(shí)限需要與反時(shí)限配合。因?yàn)樽儔浩鞒鼍€金屬發(fā)生接地故障時(shí)，需要由零序定時(shí)限來作為后備保護(hù)，在這種情況下，零序定時(shí)限Ⅰ段會(huì)自動(dòng)開始保護(hù)動(dòng)作，從而避免反時(shí)限零序保護(hù)跳開三側(cè)而導(dǎo)致事故范圍的擴(kuò)大。

2.2.2 根據(jù)變壓器零序過流的保護(hù)配置來看，為了保證零序保護(hù)正確的選擇性，需要對(duì)以下配合關(guān)系加以考慮：變壓器500kV側(cè)方向零序反時(shí)限保護(hù)及公共側(cè)繞組方向的零序反時(shí)限保護(hù)應(yīng)該與220kV側(cè)方向的零序定時(shí)限保護(hù)相配合，具體來講即變壓器中壓側(cè)發(fā)生故障時(shí)，應(yīng)該確保中壓側(cè)零序定時(shí)限能夠產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，同時(shí)變壓器的公共繞組側(cè)的零序反時(shí)限及高壓側(cè)的零序反時(shí)限都不會(huì)發(fā)生誤動(dòng)。這是因?yàn)榘l(fā)生故障時(shí)，220kV側(cè)帶方向的零序定時(shí)限Ⅰ段和Ⅱ段首先會(huì)在第一時(shí)限跳開220kV側(cè)母聯(lián)的開關(guān)，然后在第二時(shí)限從變壓器的三側(cè)跳開，然而500kV側(cè)帶方向及公共繞組側(cè)的零序反時(shí)限不會(huì)分時(shí)限，而是直接在變壓器的三側(cè)跳開，在這種情況下，如果零序保護(hù)沒有任何選擇性的動(dòng)作，極易擴(kuò)大事故的停電范圍。

由以上分析可知，500kV變壓器的公共繞組、高壓側(cè)帶以及500kV側(cè)出線的零序反時(shí)限保護(hù)均沒有方向性，又具有相對(duì)較遠(yuǎn)的保護(hù)范圍，有可能會(huì)對(duì)變壓器220kV側(cè)帶進(jìn)行保護(hù)，甚至有時(shí)會(huì)延伸到其出線。在下一級(jí)線路發(fā)生故障時(shí)，500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶及公共繞組側(cè)的零序反時(shí)限保護(hù)都會(huì)有先動(dòng)的可能性，中壓側(cè)的定時(shí)限零序保護(hù)只能與220kV側(cè)出線的靈敏段相配合，同時(shí)母線接地發(fā)生故障時(shí)，靈敏度至少為1.5。一般來講，不帶方向的定時(shí)限零序保護(hù)只與變壓器出線的零序保護(hù)末端配合是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，因?yàn)橹挥性谶@種配合方式的情況下，有極大的可能會(huì)產(chǎn)生越級(jí)動(dòng)作。除以上配合外，不帶方向的定時(shí)限零序保護(hù)還應(yīng)與500kV側(cè)出線、高壓側(cè)以及公共繞組的零序反時(shí)限保護(hù)相

配合。

3 500kV變壓器零序保護(hù)整定方法

3.1 500kV變壓器中壓側(cè)定時(shí)限零序保護(hù)整定

一般來講，在500kV變壓器中壓側(cè)定時(shí)限零序保護(hù)與220kV出線的零序靈敏段配合時(shí)會(huì)得到相應(yīng)的整定值，在中壓側(cè)母線發(fā)生故障時(shí)，用該整定值來對(duì)其靈敏度進(jìn)行校驗(yàn)時(shí)，發(fā)現(xiàn)靈敏度K1m低于1.5，不滿足技術(shù)要求。在這種情況下，只能按照靈敏度設(shè)為1.5時(shí)對(duì)應(yīng)的整定值來進(jìn)行操作，這就會(huì)導(dǎo)致配合整定值高于得出的整定值，也就是說得出的整定值與某些變壓器出線零序靈敏段保護(hù)的定值不匹配，尤其是在出線時(shí)具有短線路和長(zhǎng)線路的情況下，極有可能出現(xiàn)零序保護(hù)越級(jí)跳閘的現(xiàn)象。因此，在定值計(jì)算整定方面，應(yīng)該采取措施加以改進(jìn)。

3.1.1 定值I01的整定。要想得到合理的整定值，首先要確保220kV側(cè)出線中相對(duì)較短的整條線路上都具有靈敏度；其次在相鄰220kV變壓器中110kV母線發(fā)生故障時(shí)，盡量躲避開，以防發(fā)生越級(jí)跳閘的現(xiàn)象；再次在相鄰兩級(jí)220kV線路的末端發(fā)生故障時(shí)，盡量躲避開，防止延伸至更遠(yuǎn)的范圍；最后盡可能按照躲避220kV側(cè)出線零序靈敏段時(shí)的靈敏度來進(jìn)行定值。

3.1.2 分段時(shí)間T01或者跳220kV母聯(lián)的整定。在與220kV側(cè)出線零序的靈敏段時(shí)間進(jìn)行配合時(shí)，變壓器熱穩(wěn)會(huì)要求對(duì)主變側(cè)開關(guān)跳開并且持續(xù)2s的時(shí)間，因此，需要跳220kV母聯(lián)或者按照相關(guān)要求將分段時(shí)間設(shè)為1.7s。如果220kV系統(tǒng)接地出現(xiàn)故障，當(dāng)變壓器中壓側(cè)帶的故障零序電流比I01大時(shí)，中壓側(cè)定時(shí)限零序會(huì)自動(dòng)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，即分段時(shí)間為1.7s時(shí)，分段或者跳開220kV母聯(lián)，分段時(shí)間達(dá)到2.0s時(shí)，跳開主變各側(cè)的開關(guān)。當(dāng)分段時(shí)間較小并且分段帶有方向時(shí)，對(duì)變壓器500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的零序反時(shí)限保護(hù)的配合可以不予與考慮。endprint

3.2 500kV變壓器中壓側(cè)無方向定時(shí)限零序保護(hù)整定

當(dāng)220kV系統(tǒng)接地出現(xiàn)故障時(shí)，如果主變中壓側(cè)的故障電流比I01小，中壓側(cè)帶無方向定時(shí)限零序會(huì)產(chǎn)生保護(hù)動(dòng)作，即動(dòng)作時(shí)間T02會(huì)分段或者跳開220kV母聯(lián)，T02+△T會(huì)跳開主變各側(cè)的開關(guān)。220kV各個(gè)線路之間定值的互相配合，導(dǎo)致220kV側(cè)出線定時(shí)限零序的高阻段產(chǎn)生較長(zhǎng)的動(dòng)作時(shí)間，加之此時(shí)電流整定值較小，很有可能使500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的反時(shí)限零序保護(hù)提前達(dá)到定值，從而導(dǎo)致越級(jí)跳閘。必須要對(duì)高阻段與500kV側(cè)出線、高壓側(cè)帶以及公共繞組的反時(shí)限零序保護(hù)的配合加以考慮，定值整定如下：定值I02整定。要保持與500kV側(cè)出線的零序反時(shí)限保護(hù)產(chǎn)生的動(dòng)作時(shí)間、高壓側(cè)帶的零序反時(shí)限保護(hù)產(chǎn)生的動(dòng)作時(shí)間、公共繞組的零序反時(shí)限保護(hù)產(chǎn)生的動(dòng)作時(shí)間、220kV側(cè)所有出線的零序高阻段整定時(shí)間的配合，通過對(duì)定值計(jì)算，就能夠得到相對(duì)合理的整定值。

只有正確地選擇出整定值和動(dòng)作時(shí)間的大小，才能保證零序保護(hù)在遇到故障時(shí)做出正確的動(dòng)作。計(jì)算可知，一般情況下，變壓器220kV側(cè)出線的零序定時(shí)限高阻段的動(dòng)作時(shí)間小于5s。

4 結(jié)語

500kV變壓器中壓側(cè)無論是有方向還是沒有方向的定時(shí)限零序保護(hù)整定都存在一定的困難，尤其是沒有方向性時(shí)，因?yàn)闊o方向定時(shí)限的零序保護(hù)整定需要考慮很多的因素，稍有疏漏，就有可能會(huì)導(dǎo)致保護(hù)越級(jí)動(dòng)作的發(fā)生，繼而造成電網(wǎng)大面積停電事故。因此，為了簡(jiǎn)化配合，解決配合難點(diǎn)，應(yīng)該采取零序反時(shí)限保護(hù)，為220kV的側(cè)出線配置定時(shí)限的靈敏段保護(hù)和零序反時(shí)限保護(hù)，杜絕保護(hù)誤動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生，從根本上實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)運(yùn)行的安全性和穩(wěn)定性。

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作者簡(jiǎn)介：薛淑姣（1994-），女，山東巨野人，山東理工大學(xué)電氣及電子工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化；綦浩楠（1994-），男，山東濟(jì)南人，山東理工大學(xué)電氣及電子工程學(xué)院學(xué)生，研究方向：電氣工程及其自動(dòng)化。

（責(zé)任編輯：蔣建華）endprint