糯扎渡水電站500kV變壓器保護配置及整定分析

王四霞

摘 要：變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設備，對保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行發(fā)揮著重要的作用。文章介紹了糯扎渡電站500kV電壓等級變壓器的保護配置方案，并介紹了整定中應注意的問題，同時對變壓器保護的一些相關問題也做了初步探討。

關鍵詞：變壓器保護；整定；配置

引言

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

變壓器作為電力系統(tǒng)中的重要電氣設備，合理配置安全可靠的變壓器保護裝置無論是對系統(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配置的目的，變壓器保護配置、組屏原則及整定。

1 糯扎渡電站500kV變壓器保護的配置

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

1.1 主保護配置

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

1.2 后備保護配置

后備保護配置了500kV側(cè)復壓過流保護、阻抗保護、過勵磁保護、接地后備保護。

復壓過流保護作為主變外部相間短路的后備保護。500kV側(cè)復壓過流保護配置兩段，其中過流I段分兩段延時，過流I段一時限按與糯扎渡電站500kV出線距離III段時間定值配合，過流I段二時限在一段的延時上增加0.3s；過流II段按主變低壓側(cè)發(fā)生三相短路整定，靈敏度按1.5進行整定，保護出口都跳主變各側(cè)開關。

阻抗保護裝設于高壓側(cè)，阻抗保護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。阻抗保護正、反方向阻抗值及動作時間分開整定。

過勵磁保護用于變壓器因過勵磁引起的危害。主變過勵磁取主變高壓側(cè)電壓計算，過勵磁保護反映變壓器高壓側(cè)的過勵磁倍數(shù)。過勵磁保護設置了定時限定值、反時限上限定值、反時限定值I、反時限定值II、反時限定值IV，反時限下限定值，保護出口都跳主變各側(cè)開關，并且過勵磁保護與發(fā)電機勵磁系統(tǒng)VHz限制能夠匹配，VHz限制動作時過勵磁保護不動作，當主變確實已過勵磁，VHz限制已返回，過勵磁保護可靠動作。

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

1.3 非電量保護配置

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

1.4 糯扎渡電站500kV變壓器保護組屏原則

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

2 500kV變壓器保護整定應注意的問題

2.1 微機變壓器差動保護整定

糯扎渡電站微機變壓器差動保護所用TA二次側(cè)均采用Y接線，其相位補償及電流補償由軟件實現(xiàn)。為了在變壓器區(qū)外故障時差動保護有可靠的制動作用，同時在內(nèi)部故障時有較高的靈敏度，保護裝置生產(chǎn)廠家采用比率制動特性的差動保護。縱差保護動作特性曲線如圖1所示：

圖1 PST-1200縱差保護動作特性曲線

因此，差動保護整定內(nèi)容主要包括：（1）差動動作電流Icd；（2）拐點電流Izd；（3）比率制動系數(shù)k1、 k2；（4）速斷動作電流Isd。根據(jù)《大型發(fā)電機變壓器繼電保護整定計算導則》，差動啟動電流應躲過最大負載時差回路中的不平衡電流，取0.4Ie，差動動作電流按躲過變壓器正常運行時的最大不平衡電流整定，差動速斷電流按躲變壓器勵磁涌流和外部故障時最大不平衡電流中最大者整定，差動保護用拐點電流和比率制動系數(shù)一般取保護裝置生產(chǎn)廠家推薦值，取6.0Ie，差流報警值取0.1Ie?？紤]到TA斷線對設備和人身安全影響，500kV變壓器保護TA斷線均整定為不閉鎖差動保護。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 變壓器后備保護整定及方向指向

由于變壓器差動保護是非?？煽俊㈧`敏、快速的主保護，對于變壓器差動保護范圍內(nèi)的各種類型故障來說由于主保護的雙重化和非電量保護的存在而沒有死區(qū)問題。因此，變壓器后備保護主要作為針對變壓器區(qū)外各種故障所引起的變壓器和相鄰元件過電流的近后備保護。

500kV變壓器500kV側(cè)阻抗保護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、第二時限取1.7s，保護出口都跳主變各側(cè)開關。阻抗保護未裝設振蕩閉鎖功能，延時整定應保證在振蕩過程中不誤動，最小選用1.5s延時，確保系統(tǒng)在振蕩過程中阻抗保護不會誤動。

復壓過流保護作為主變外部相間短路的后備保護。負序電壓繼電器動作電壓按躲過正常運行時的不平衡電壓整定。過流I段保護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；過流II段保護定值按主變低壓側(cè)故障時靈敏度ksen=1.5整定。

主變接地后備保護定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實測確定；零序過流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，零序過流I段一時限與糯扎渡電站500kV出線零序定時限配合；零序過流II段按總后備段定值整定。零序過流I、II段保護出口都跳主變各側(cè)開關。

2.3 變壓器非電量保護與失靈保護

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

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護拒動或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護切除故障，由于后備保護動作時間較長，將可能導致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個半斷路器接線，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出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護未發(fā)生過一起誤動、拒動的不安全事件，主變保護配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運行的技術(shù)需要。

參考文獻

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[11]張立群，齊金定，常風然，等.500kV變壓器保護配置與應用中的若干問題[J].繼電器，2006，34（16）：79-81.

主變接地后備保護定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實測確定；零序過流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，零序過流I段一時限與糯扎渡電站500kV出線零序定時限配合；零序過流II段按總后備段定值整定。零序過流I、II段保護出口都跳主變各側(cè)開關。

2.3 變壓器非電量保護與失靈保護

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

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護拒動或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護切除故障，由于后備保護動作時間較長，將可能導致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個半斷路器接線，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出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護未發(fā)生過一起誤動、拒動的不安全事件，主變保護配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運行的技術(shù)需要。

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主變接地后備保護定值中，零序電壓閉鎖定值按躲過正常運行時出現(xiàn)的不平衡電壓整定，不平衡電壓值可實測確定；零序過流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，零序過流I段一時限與糯扎渡電站500kV出線零序定時限配合；零序過流II段按總后備段定值整定。零序過流I、II段保護出口都跳主變各側(cè)開關。

2.3 變壓器非電量保護與失靈保護

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

考慮到變壓器高、低壓側(cè)系統(tǒng)故障，相鄰元件保護拒動或斷路器失靈，將依靠變壓器后備保護切除故障，由于后備保護動作時間較長，將可能導致變壓器損壞，因此需要配備完善的失靈保護。糯扎渡電站500kV變壓器高壓側(cè)均為一個半斷路器接線，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出口跳閘回路。

（a）

（b）

圖2失靈保護聯(lián)跳主變回路

3 結(jié)束語

糯扎渡水電站自2012年8月投產(chǎn)至今，主變保護未發(fā)生過一起誤動、拒動的不安全事件，主變保護配置完善，組屏合理，定值整定正確，滿足主變安全穩(wěn)定運行的技術(shù)需要。

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