變壓器繼電保護配置與整定計算探討

謝章凱

(國網(wǎng)福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

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變壓器繼電保護配置與整定計算探討

謝章凱

(國網(wǎng)福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

針對變壓器故障頻繁發(fā)生的狀況，根據(jù)變壓器故障點位置，選擇差動保護和瓦斯保護為主保護；根據(jù)過負荷狀況，選擇帶電壓閉鎖過電流保護為后備保護；其次給出差動保護和過電流保護的具體整定計算方法。

變壓器；繼電保護；整定計算

一、變壓器的常見故障

對于變壓器來說，在運行過程中通常出現(xiàn)的故障包括以下幾種情況：過負荷運行；過激磁；不接地變壓器中性點電位升高；油箱內(nèi)的油位出現(xiàn)異常；溫度過高及冷卻器全停等非電量保護。

二、變壓器的繼電保護

(一)變壓器主保護

(1)差動保護

對變壓器來說，高、低兩側(cè)的額定電流存在一定差異，為了確?？v差保護正常工作，必須要保證變壓器在正常工作和出現(xiàn)故障時兩種情況下二次電流相等。因此必須滿足以下兩個關(guān)系：

(1)

(2)瓦斯保護

變壓器工作時，部分內(nèi)部故障難以及時辨別，更無法及時采取有效動作，因此極易造成事故，若采取瓦斯繼電保護，能有效避免此種情況的發(fā)生。瓦斯保護的核心設(shè)備為瓦斯繼電器，通常安裝在變壓器和油枕的聯(lián)接管道上。如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障，電流電弧能使變壓器內(nèi)部的油汽化，油面下降，使得瓦斯繼電器的水銀接點接通，及時進行報警并執(zhí)行相應(yīng)動作，這種保護稱為輕瓦斯保護；若變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴重故障，電流電弧使變壓器內(nèi)部的油出現(xiàn)強烈汽化，形成沖擊油流，此時另外一對水銀節(jié)點接通并迅速跳閘，這種保護稱為重瓦斯保護。

(二)后備保護

過電流保護：變壓器工作過程中，外部也可能發(fā)生故障，為了避免外部故障而導(dǎo)致其繞組過電流，同時作為差動和瓦斯保護的后備，又給變壓器配置了過電流保護。

三、變壓器的整定計算

(一)變壓器差動保護的整定計算

差動保護整定計算原則如下：第一，變壓器正常工作時，為了避免電流互感器二次回路斷線造成差動保護誤動作，主保護的啟動電流應(yīng)該不小于最大負荷電流If,min。若If,min難以確定，可以通過變壓器的額定電流Ie,B來計算，通常啟動電流可表示為：Idz=KkIf,max，此式中，Kk為可靠系數(shù)，通常取1.3；第二，躲開保護范圍外部短路時最大不平衡電流，主保護的啟動電流應(yīng)為：Idz=KkIbp,max，此式中，Ibp,max為外部短路時的最大不平衡電流。

在具體執(zhí)行過程中，不論按照上述那個原則來計算，都必須避免勵磁涌流的影響。如果變壓器的差動保護采用波形鑒別原理構(gòu)成，勵磁涌流對其不會產(chǎn)生影響，因此無需考慮；若采用速飽和鐵心的差動繼電器，必須將電流進行如下整定：Idz,J≥1.3Ie,B/n1，才能避免勵磁涌流的影響。

(二)變壓器過電流保護的整定計算

多種類型的變壓器，例如：升壓、大容量降壓及負荷電流較大的變壓器等，都極易出現(xiàn)瞬間的過負荷情況。如果采用普通的過電流保護，可能會出現(xiàn)靈敏度不夠的現(xiàn)象，在此種情況下，可配置帶電壓閉鎖的過電流保護裝置，此時可以不考慮短時過負荷電流的影響。對于帶電壓閉鎖的過電流保護，電流元件的整定計算，按照下述條件計算并取最大值。

(1)根據(jù)變壓器的額定電流整定，具體表示如下式2所示：

(2)

上式中，Ie,Kk,Kf分別表示額定電流、可靠及返回系數(shù)，可靠系數(shù)和返回系數(shù)通常取值為1.15-1.2,0.85。

(2)若為三繞組變壓器，除了考慮上述條件外，還必須考慮兩側(cè)的保護定值。若為單側(cè)電源，同時還必須考慮抽頭變動而導(dǎo)致配合系數(shù)變化；若為多側(cè)電源，對于部分不帶方向保護元件的電流整定，要充分考慮各元件的配合順序。

(3)靈敏度檢驗。對于繼電保護裝置最小短路電流的整定，通常假設(shè)另一側(cè)出現(xiàn)相間短路，具體表達式如下式3所示：

(3)

上式中，Id,min表示另一側(cè)短路時的最小短路電流。同時要求Klm的值必須不小于1.25。

對于電壓閉鎖元件定值的整定，其電壓具體計算公式如下式4所示：

(4)

上式中，Kk,Kf,Ue,min,Ue分別表示可靠系數(shù)、返回系數(shù)、最低運行電壓及額定電壓。通常情況下，Kk,Kf取值為1.2—1.25，1.15-1.2，Ue,min=0.9Ue。

靈敏度計算的具體表達式如下式5所示：

(5)

上式中，Ucy,max表示檢驗點出現(xiàn)故障時，繼電保護裝置母線上的最大殘壓。同時Klm的值必須不小于1.25。

四、結(jié)束語

為了確保變壓器工作時具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，務(wù)必對其配置速度快、功能全、安全性高的繼電保護設(shè)備。本文對變壓器的繼電保護配置及整定計算進行了深入探討，以確保繼電保護裝置功能得到良好發(fā)揮。

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[2]吳軼群,吳金輝.大型機組繼電保護方案配置的探討[J].廣東水利水電,2010,18

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