變壓器間隙零流保護(hù)的整定配合改進(jìn)措施

楊萍

（寧夏電力公司超高壓分公司，寧夏銀川750000）

1 引言

按照目前常規(guī)的變壓器中性點(diǎn)間隙電流保護(hù)的整定，當(dāng)電源線發(fā)生接地故障并且跳閘時(shí)，變壓器的間隙零流保護(hù)有可能會(huì)出現(xiàn)保護(hù)失配誤動(dòng)，造成停電事故。近幾年隨著變壓器制造工藝和質(zhì)量的提高，變壓器中性點(diǎn)絕緣水平得到加強(qiáng)，本文重點(diǎn)分析了變壓器間隙零流保護(hù)的原理，研究了變壓間隙保護(hù)的動(dòng)作情況，發(fā)現(xiàn)了有關(guān)變壓器間隙保護(hù)整定存在的問題，對(duì)有關(guān)保護(hù)整定配合進(jìn)行了改進(jìn)，并提出了切實(shí)可行的解決辦法，大大地提高了供電可靠性和安全性，取得了良好的效果。

2 存在問題和原因分析

通過分析變壓器間隙保護(hù)的原理及整定原則，結(jié)合某變電站變壓器間隙零流保護(hù)的誤動(dòng)情況，具體提出原常規(guī)間隙零流保護(hù)整定的問題之處。

2.1 介紹常規(guī)變壓器間隙保護(hù)的原理及整定原則

按照變壓器中性點(diǎn)過電壓保護(hù)設(shè)計(jì)原則，對(duì)110kV、220kV有效接地系統(tǒng)中可能形成的局部不接地（如中性點(diǎn)接地變壓器誤跳閘）或低壓側(cè)有電源或電動(dòng)機(jī)的不接地變壓器的中性點(diǎn)，應(yīng)裝設(shè)放電間隙和間隙零序保護(hù)，在間隙放電時(shí)，應(yīng)由主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)間隙接地零序保護(hù)動(dòng)作切除短路點(diǎn)。主變壓器高壓側(cè)中性點(diǎn)間隙接地零序保護(hù)應(yīng)分別整定計(jì)算中性點(diǎn)間隙零序過流保護(hù)和中性點(diǎn)間隙零序過電壓保護(hù)。

（1）中性點(diǎn)間隙接地零序過流保護(hù)動(dòng)作電流計(jì)算

動(dòng)作量取自間隙接地回路零序電流互感器TA0的二次電流3I0，其值當(dāng)考慮間隙電弧放電因素時(shí)，根據(jù)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)取一次動(dòng)作電流為100A，時(shí)間取0.3s，保護(hù)動(dòng)作跳變壓器三側(cè)開關(guān)。

（2）中性點(diǎn)間隙接地零序過電壓保護(hù)動(dòng)作電壓計(jì)算

當(dāng)系統(tǒng)失去直接接地中性點(diǎn)，而又發(fā)生單相接地時(shí)，此時(shí)TV開口三角形繞組出現(xiàn)的電壓（TV不飽和時(shí)）3U0為300V，但實(shí)際上當(dāng)3U0為200V時(shí)，TV已開始飽和（電磁型TV測量回路的伏安特性，根據(jù)實(shí)測為：TV二次繞組加電壓70V時(shí)，繞組勵(lì)磁電流為20A，即飽和電壓約為70V）。所以系統(tǒng)失去直接接地的中性點(diǎn)，而又發(fā)生單相接地時(shí)，TV開口三角形繞組飽和電壓3U0約為210V，所以當(dāng)系統(tǒng)失去中性點(diǎn)直接接地，而又發(fā)生單相接地時(shí)，規(guī)程上規(guī)定零序過電壓保護(hù)動(dòng)作電壓整定3U0為180V，動(dòng)作時(shí)間應(yīng)躲過暫態(tài)過電壓時(shí)間，可整定T為 0.3-0.5s，保護(hù)動(dòng)作跳變壓器三側(cè)開關(guān)。

2.2 A變電站的間隙零流保護(hù)的誤動(dòng)分析

具體系統(tǒng)如圖1所示。該站為有兩臺(tái)110kV不接地變壓器，通過35kV負(fù)荷側(cè)聯(lián)絡(luò)線連接一并網(wǎng)小電源F1，有110kV兩路主電源A和B線。當(dāng)時(shí)運(yùn)行方式為1#主變和2#主變并列運(yùn)行，電源線A供電，電源線B熱備，1#和2#主變均裝設(shè)了間隙電流保護(hù)。某日，110kV電源線A的C相瞬時(shí)接地短路，電源線A零序電流II段保護(hù)動(dòng)作，經(jīng)0.3s跳閘，同時(shí)1#和2#主變均間隙被擊穿，間隙電流保護(hù)動(dòng)作，也經(jīng)0.3s跳兩臺(tái)主變?nèi)齻?cè)開關(guān)。雖然電源線A故障跳閘后，經(jīng)1s重合成功，但此時(shí)變電站已全所失壓。從這次事故過程分析，可以看出：由于常規(guī)按整定設(shè)計(jì)規(guī)程，間隙電流一次動(dòng)作值取100A、0.3s，與上一級(jí)線路零序電流二段整定時(shí)間相同，因此在有效接地方式下發(fā)生單相接地短路時(shí)，變壓器間隙電流保護(hù)動(dòng)作時(shí)間躲不過上一級(jí)線路后備保護(hù)動(dòng)作時(shí)間，而造成誤動(dòng)，結(jié)果延長了停電時(shí)間，極大地影響了供電可靠性。

圖1 系統(tǒng)圖

2.3 變電站變壓器的現(xiàn)場運(yùn)行方式的幾種情況

110kV變壓器均為不接地運(yùn)行方式，上級(jí)電源線裝設(shè)的能切除接地故障保護(hù)有零序電流保護(hù)、高頻或縱差的全線速動(dòng)保護(hù)，零序電流保護(hù)II段時(shí)間大部分為0.3s。當(dāng)變壓器的上級(jí)電源線發(fā)生接地故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)過電壓，考慮當(dāng)變壓器的間隙擊穿時(shí)，會(huì)引起系統(tǒng)零序電流變化。對(duì)于只裝設(shè)零序電流保護(hù)沒有裝設(shè)高頻縱差等快速保護(hù)的電源線來說，零序電流I段定值時(shí)間一般為0s，個(gè)別線路由于特殊運(yùn)行方式帶150ms延時(shí)，如果此時(shí)流過電源線的零序電流能達(dá)到本線零序電流I段定值，則本線的零序電流I段動(dòng)作，此時(shí)由于變壓器間隙零流時(shí)間為0.3s，還來不及動(dòng)作，然后電源線可以靠重合閘恢復(fù)供電，這種情況下不用考慮變壓器間隙零流保護(hù)同上級(jí)電源線零序電流保護(hù)配合；如果流過電源線的故障電流只能達(dá)到本線零序II段電流定值，則在電源線的零序電流II段保護(hù)和變壓器的間隙零序保護(hù)的時(shí)間均為0.3s的情況下，電源線和變壓器的保護(hù)將會(huì)一起動(dòng)作，造成誤動(dòng)。這時(shí)需考慮變壓器間隙零流保護(hù)同上級(jí)電源線零序電流保護(hù)相配合整定；如果上級(jí)電源線裝設(shè)了高頻或縱差的全線快速保護(hù)，當(dāng)本線任意處發(fā)生接地故障時(shí)，不管變壓器間隙擊穿與否，電源線的快速保護(hù)會(huì)無時(shí)限地切除故障，而下級(jí)變壓器的間隙保護(hù)為0.3s，這種情況下變壓器的間隙電流保護(hù)將不會(huì)誤動(dòng)。各站變壓器間隙保護(hù)原理各不相同，分為兩種情況：一種是間隙零壓和零流的時(shí)間是共用的；一種是間隙零壓和零流的時(shí)間是各自獨(dú)立的。鑒于變壓器的絕緣安全，間隙保護(hù)的時(shí)間不宜給太長，而且有些變壓器保護(hù)裝置的間隙零壓和零流的時(shí)間是共用出口的，可考慮將間隙零流的時(shí)間抬高到0.5s，來同上級(jí)電源線零序II段時(shí)間配合。

3 繼電保護(hù)整定配合改進(jìn)

通過上述分析和研究可知，按照目前常規(guī)的變壓器的間隙電流整定，在小電源上網(wǎng)條件下，很有可能出現(xiàn)保護(hù)失配誤動(dòng)，造成停電事故。近年隨著變壓器制造工藝和質(zhì)量的提高，變壓器中性點(diǎn)絕緣水平得到加強(qiáng)，為改進(jìn)間隙電流保護(hù)整定配合，防止保護(hù)誤動(dòng)創(chuàng)造了有利條件。針對(duì)上述問題，現(xiàn)提出如下解決措施。

通過對(duì)如上變電站的運(yùn)行情況及故障分析，校核了所有變壓器電源線的保護(hù)配置情況，現(xiàn)將變壓器間隙電流保護(hù)作如下整定配合改進(jìn)：上級(jí)電源線裝設(shè)高頻或縱差的全線速動(dòng)保護(hù)的變壓器，其間隙電流保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，定值按規(guī)程整定，不作變動(dòng)；上級(jí)電源線沒有裝設(shè)高頻或縱差保護(hù)，只裝設(shè)零序電流保護(hù)保護(hù)的變壓器，將其間隙零序電流保護(hù)時(shí)間延長到0.5s，而上級(jí)電源線零序II段時(shí)間大部分為0.3s，因此基本可以配合。極個(gè)別站的零序電流保護(hù)II段時(shí)間為0.6s，此時(shí)變壓器的間隙零序電流保護(hù)如果與之配合時(shí)間將會(huì)抬高到0.9s，考慮這樣更改，變壓器間隙零流的動(dòng)作時(shí)間有點(diǎn)長，有可能會(huì)影響到變壓器的絕緣安全，又鑒于少數(shù)變電站有這種情況，因此這類變壓器的間隙零流時(shí)間也不予調(diào)整。通過對(duì)全網(wǎng)變壓器的間隙零流保護(hù)的重新校核，很好地完成了變壓器間隙零流的整定配合改進(jìn)工作。

對(duì)于中壓或低壓側(cè)有電源的110kV不接地變壓器，間隙電流保護(hù)以第一時(shí)限0.3s動(dòng)作，跳開變壓器中低壓側(cè)小電源聯(lián)絡(luò)線，第二時(shí)限0.5s跳變壓器三側(cè)開關(guān)，這樣既保證有效接地方式下單相接地時(shí)，間隙電流保護(hù)不會(huì)誤動(dòng)，又不影響變壓器本身的安全運(yùn)行。

4 結(jié)論

本文結(jié)合近幾年常見的變壓器間隙零流誤動(dòng)事故，針對(duì)各類變壓器間隙零流保護(hù)的整定存在的問題，對(duì)變壓器間隙零流保護(hù)的整定配合進(jìn)行了重點(diǎn)分析研究，提出了切實(shí)可行的改進(jìn)措施，并對(duì)變電的變壓器間隙零流保護(hù)定值進(jìn)行了整體校核改進(jìn)，實(shí)際運(yùn)行情況良好，效果顯著，極大地提高了電網(wǎng)供電的可靠性。

［1］崔家佩等.電力系統(tǒng)繼電保護(hù)與安全自動(dòng)裝置整定計(jì)算［M］.中國電力出版社，1993.

［2］電力系統(tǒng)繼電保護(hù)規(guī)定匯編.中國電力出版社，1997.

［3］電力系統(tǒng)繼電保護(hù)實(shí)用技術(shù)問答.中國電力出版社，1997.

［4］大型發(fā)電機(jī)組繼電保護(hù)整定計(jì)算與運(yùn)行技術(shù).中國電力出版社,2005.