淺談變壓器保護(hù)的若干問題

【摘 要】變壓器在電力系統(tǒng)是一項十分重要的供電設(shè)備，如果變壓器發(fā)生故障會在一定程度上影響到供電的可靠性，以及影響到系統(tǒng)的正常運(yùn)行過程。本文針對變壓器在運(yùn)行過程中的相關(guān)的保護(hù)問題進(jìn)行了簡要的分析和闡述。

【關(guān)鍵詞】變壓器；后備保護(hù)；主變保護(hù)；電流互感器；斷路器

1.相間故障的后備保護(hù)過程中存在的相關(guān)問題以及有效的解決途徑

近些年來，變壓器由于中、低壓側(cè)出現(xiàn)母線故障時，而斷路器沒有能夠及時發(fā)生斷弧或拒動等動作，同時高壓側(cè)保護(hù)針對這種情況沒有足夠的靈敏度，這樣極易造成變壓器損壞的事故。例如，某220kV變電站由于主變10kV母線側(cè)刀閘短路，10kV開關(guān)沒有能夠及時斷弧，進(jìn)而造成主變燒毀等現(xiàn)象。事故發(fā)生的原因是主變220kV側(cè)的相間后備保護(hù)—復(fù)合電壓閉鎖過流保護(hù)在選擇復(fù)合電壓時候沒有選用10kV側(cè)，同時220kV、110kV側(cè)的電壓閉鎖元件不能對10kV側(cè)短路產(chǎn)生足夠的靈敏度，進(jìn)而致使高、中壓側(cè)后備保護(hù)不能發(fā)生相應(yīng)的動作，10kV側(cè)短路的故障沒有得到及時的排除，從而擴(kuò)大了事故的范圍。因此，在加強(qiáng)變壓器的主保護(hù)的同時外，同時還應(yīng)該對相間后備保護(hù)所存在的相關(guān)問題進(jìn)行詳細(xì)的分析，及時采取相關(guān)的措施進(jìn)行改善。

1.1電壓閉鎖元件的靈敏度不夠

當(dāng)過電流保護(hù)不能達(dá)到相關(guān)的靈敏度要求時，通常會選擇使用復(fù)合電壓閉鎖過的電流保護(hù)方式，當(dāng)?shù)蛪簜?cè)母線或者出口出現(xiàn)三相故障時，高、中壓側(cè)會有種較高的電壓，不能夠及時啟動低電壓元件。為此進(jìn)行解決高、中壓側(cè)電壓元件相關(guān)靈敏度的途徑是采用三側(cè)電壓閉鎖并聯(lián)的相關(guān)方式，低壓側(cè)可以采用本側(cè)的電壓。這種方式需要注意在電流相關(guān)靈敏度提高之后，在低壓側(cè)相關(guān)的故障切除時候，可能由于啟動電流過大產(chǎn)生相應(yīng)的誤差。

1.2電流元件沒有足夠的靈敏度

（1）一些110kV雙繞組主變的低壓側(cè)沒有裝設(shè)相應(yīng)的過流保護(hù)，要通過高壓側(cè)相應(yīng)的過流保護(hù)作為低壓側(cè)的母線以及線路發(fā)生故障的后備保護(hù)，電源側(cè)線路的保護(hù)對于主變低壓側(cè)故障沒有足夠的靈敏度。在這種情況下，當(dāng)出現(xiàn)高壓側(cè)后備保護(hù)拒動或者斷路器拒動等現(xiàn)象時，低壓側(cè)的故障就失去了相應(yīng)的第二重保護(hù)。因此，110kV雙繞組主變的低壓側(cè)應(yīng)該裝設(shè)相應(yīng)的過流保護(hù)。為了防止低壓側(cè)斷路器拒動，相應(yīng)的過流保護(hù)應(yīng)該做成兩個時間段，在第一時限跳低壓側(cè)，在第二時限跳各側(cè)，進(jìn)而充分彌補(bǔ)高壓側(cè)出現(xiàn)的后備保護(hù)電流靈敏度失靈的相關(guān)問題。

（2）對于220kV大容量主變，在低壓側(cè)加裝了相關(guān)的限流電抗器，能夠使低壓母線的短路電流在一定程度上下降，因此可能造成相關(guān)的高壓側(cè)過流保護(hù)的電流元件不能夠?qū)Φ蛪耗妇€的短路故障及時進(jìn)行反應(yīng)。如果兩臺變壓器在中壓側(cè)進(jìn)行并聯(lián)運(yùn)行，靈敏度就會更加差。因此，相應(yīng)的運(yùn)行方式要合理進(jìn)行安排，保護(hù)的合理配置能夠充分保障整個電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，同時還能夠防止出現(xiàn)大面積停電等現(xiàn)象。

合理進(jìn)行變電站主變運(yùn)行方式的安排。目前，110kV配電網(wǎng)主要以遠(yuǎn)后備設(shè)計，而110kV及以下電網(wǎng)盡可能采用輻射狀網(wǎng)絡(luò)的方式進(jìn)行運(yùn)行，對電網(wǎng)運(yùn)行接線進(jìn)行簡化，避免出現(xiàn)電磁環(huán)網(wǎng)所帶來的相關(guān)的系統(tǒng)事故，而且這樣的電網(wǎng)結(jié)構(gòu)較為簡單、清晰，繼電保護(hù)的相關(guān)配置與整定也較為簡單。因此，對2臺主變的中、低壓側(cè)分開進(jìn)行運(yùn)行是有條件的，可以充分減小低壓側(cè)的短路容量。在中、低壓側(cè)進(jìn)行分列運(yùn)行后，能夠充分提高高壓側(cè)過流保護(hù)的電流元件對于低壓母線短路故障的相關(guān)靈敏度。

加強(qiáng)變壓器低壓側(cè)的相關(guān)的后備保護(hù)工作。因低壓母線一般不會設(shè)置相關(guān)的母差保護(hù)，因此母線故障要靠變壓器的后備保護(hù)來進(jìn)行切除。對于低壓母線上電容器、線路等設(shè)備出現(xiàn)的故障，主變低壓側(cè)開關(guān)應(yīng)該是切除故障的后備開關(guān)，低壓側(cè)保護(hù)則就為這些設(shè)備的相應(yīng)的后備保護(hù)。由于高、中壓側(cè)后備保護(hù)沒有對低壓側(cè)故障有著足夠的靈敏度，因此要著重加強(qiáng)主變低壓側(cè)后備保護(hù)：在原有配置的基礎(chǔ)上增設(shè)一套相關(guān)的后備保護(hù)進(jìn)行低壓母線保護(hù)。當(dāng)在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置有兩套較為獨(dú)立和完全的過流保護(hù)作為低壓側(cè)母線的主保護(hù)和后備保護(hù)時候，這兩套過流保護(hù)要連接在不同的電流互感器，經(jīng)過不同的直流熔斷器進(jìn)行供電，分別作用于低壓側(cè)斷路器和變壓器各側(cè)的斷路器。

2.主變保護(hù)的直流配置

當(dāng)在10kV斷路器柜內(nèi)時發(fā)生母線故障時，弧光有可能竄入相應(yīng)的直流系統(tǒng)進(jìn)而造成整個直流操作電源的消失，同時會造成變壓器的損壞。為保證2套雙重化保護(hù)具有獨(dú)立性，防止出現(xiàn)防弧光竄入直流系統(tǒng)引發(fā)的全站直流停電的現(xiàn)象，在變電站要設(shè)置兩段直流母線和兩套保護(hù)分別由一段母線進(jìn)行供電。

3.主變差動保護(hù)用電流互感器的位置

在設(shè)備正常運(yùn)行過程中，在差動保護(hù)用高、中壓側(cè)電流互感器通常會采用斷路器側(cè)的電流互感器，而不采用相應(yīng)的變壓器套管電流互感器。這樣的話，能夠通過差動保護(hù)快速切除解決套管至斷路器間的相關(guān)故障，進(jìn)而減小了相應(yīng)的保護(hù)死區(qū)。

當(dāng)旁路斷路器帶主變斷路器進(jìn)行運(yùn)行時候，通常的做法是將差動保護(hù)用電流互感器切換到相應(yīng)的套管電流互感器，這樣能夠減少差動的保護(hù)的相應(yīng)范圍，當(dāng)套管至旁路斷路器間發(fā)生相應(yīng)的短路故障時候，差動保護(hù)不會發(fā)生相應(yīng)的動作。旁路斷路器電流互感器與主變套管電流互感器間在進(jìn)行電氣一次布置過程中還會間隔一段較長的距離，因此不能排除在這段距離內(nèi)發(fā)生相應(yīng)的故障，因此旁代時應(yīng)該將差動保護(hù)用電流互感器進(jìn)行切換到相應(yīng)的旁路電流互感器。

4.旁路斷路器帶主變運(yùn)行時候斷路器失靈保護(hù)啟動相應(yīng)的回路接線

按近后備的保護(hù)的相關(guān)配置原則，在220kV及以上電壓等級中，都配置相應(yīng)的失靈保護(hù)。由于斷路器失靈保護(hù)會涉及較多的一次設(shè)備多，同時范圍較廣，一旦跳閘將會切除同一母線上的所有的元件，如果拒動，將會造成更大的危害。因此，要特別進(jìn)行強(qiáng)調(diào)失靈保護(hù)的相關(guān)安全性，在斷路器失靈保護(hù)的啟動回路和出口回路位置應(yīng)該減少那些由于運(yùn)行方式的改變所進(jìn)行的操作切換。

相關(guān)的技術(shù)規(guī)程規(guī)定，不能在主變非電量保護(hù)啟動斷路器失靈保護(hù)?，F(xiàn)在，有些電站的主變保護(hù)跳旁路斷路器的相應(yīng)的跳閘出口是將電氣量保護(hù)、非電氣量保護(hù)接點(diǎn)并聯(lián)在一起進(jìn)而啟動在操作箱設(shè)置的永跳繼電器TJR，此外電氣量保護(hù)另外的接點(diǎn)來啟動相關(guān)的失靈保護(hù)。在旁路斷路器失靈保護(hù)的相關(guān)啟動回路中，TJR接點(diǎn)啟動斷路器失靈保護(hù)回路，在旁代線路斷路器時進(jìn)行使用，與主變電氣量保護(hù)接點(diǎn)通過壓板進(jìn)行相關(guān)的切換工作，進(jìn)而保證非電量保護(hù)不啟動相關(guān)的斷路器失靈保護(hù)。實(shí)際操作過程中，不通過壓板進(jìn)行切換動作同樣也可以達(dá)到相關(guān)的目的，而且有著更為簡單的接線。上述的這種接線一方面節(jié)省了非電氣量的接點(diǎn)，而且接線較為簡單，同時旁路斷路器帶線路和主變運(yùn)行時也不能進(jìn)行相應(yīng)的壓板切換，進(jìn)而消除了相應(yīng)誤操作的可能性。

5.結(jié)語

對于新建、擴(kuò)建、改造的變壓器，應(yīng)該選用選用相應(yīng)的新型的微機(jī)進(jìn)行保護(hù)，進(jìn)而充分滿足所有運(yùn)行設(shè)備具有兩套相互獨(dú)立的交、直流輸入和輸出回路，同時還能夠分別控制不同斷路器的繼電保護(hù)裝置，從而能夠充相應(yīng)電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【參考文獻(xiàn)】

[1]程志華，章劍光.狀態(tài)檢修技術(shù)及其輔助分析系統(tǒng)的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù)，2003，27（7）：16-18.

[2]許婧，王晶，高峰等.電力設(shè)備狀態(tài)檢修技術(shù)研究綜述[J].電網(wǎng)技術(shù)，2000，24（8）：48-52.

[3]劉永梅，盛萬興.基于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜瓦z傳算法的配電設(shè)備檢修計劃優(yōu)化模型[J].電網(wǎng)技術(shù)，2007，31（21）：11-15.