试析变压器相间后备保护问题及对策

试析变压器相间后备保护问题及对策

刘永强陈君伟

（南京天谷电气科技有限公司210000）

摘要：本文阐述了目前变压器后备保护存在的问题，我们提出了变压器相间后备保护问题的解决策略：一是加设限时电流速断保护，二是对变压器的低压侧保护进行增强；三是加强低电压启动、复合电压启动时的后备保护。

关键词：变压器；相间后备保护；问题；对策

1前言

在电网的建设过程中，变压器起到了十分重要的作用，可以说变压器的安全直接关系电网设施的安全和稳定。但是在近几年，国内发生过很多次因为三次绕组变压器的d接线(也就是常说的低压侧)外部相间短路而导致的变压器损毁，给企业造成很大的损失。。因此，有必要讨论变压器相间后备保护方面的相关问题及其整改措施，通过总结降低变压器的故障率，保证电网的安全、可靠运行。

2目前变压器后备保护存在的问题

通常情况下，变压器由于电气短路出现的故障较多，其中，烧坏或者少环以及冷却系统故障是主要问题。造成这一现象的原因主要有两方面，一是其动作时间过长也可能是d接线断路器拒动;二是由于其高压侧相间对低压侧的故障灵敏程度不够。当前变压器后备保护广泛采用复合电压启动的过电流保护。复合电压元件的采用可靠地避开了事故性的过负荷,使电流元件只需按避开正常负荷整定,提高了电流元件的灵敏度。但在大电源和较轻的故障时电压元件却限制了保护的灵敏度,从某地110kV/10kV,31.5MVA变压器高压侧发生轻微(A相约1%匝)匝间短路时的录波图和打印报告可知:故障时,IA=5.27A,IB=2.27A,IC=3.83A。变压器满载时电流互感器(TA)二次电流为2.75A。显然,电流元件可以灵敏地启动。该次事故高压侧三相电压几乎没有变化,电压元件肯定不灵敏。复合电压启动元件的采用反而限制了过电流保护的灵敏度。

3变压器相间后备保护现存问题分析

无论是变压器的内部故障，还是变压器中压侧或者低压侧的母线故障，在其后备保护过程中，高压侧的后备保护都是主要手段。当变压器的复合电压启动后备保护的过电流保护和负序电流与单项低压启动过电流继电器所构成的后备保护不能够满足变压器的灵敏度要求时，还可以采用阻抗保护。在实际工作过程中，这三种后备保护手段还存在着一些现实问题，主要包括以下几个方面:

3.1负序电流与单项低压启动的后备保护存在的问题

目前，对于不对称故障多采用负序电流保护法，对于低电压启动的对称故障经常采用过电流保护法。如果变压器存在较大的低压侧漏抗，当三相故障出现在出口附近或者低压侧母线时，就会导致高压和中压一侧存在较高的残压，元件的灵敏度也会不满足要求。而且在整定计算时采用负序电流元件会导致计算复杂和比较长的动作时限。

3.2复合电压启动后备保护存在的问题

一般在联络变压器和降压变压器的高压侧都要配置过电流保护，而且变压器的额定电流要小于其过电流保护的设定值，低电压定值要在0．7Ue以下。在这种情况下，由于低压侧漏抗较大就会产生很多问题。首先当三相故障发生在出口附近和低压侧母线时，就会导致复合电压启动时过流保护元件不够灵敏。此外由于电抗很大，高压侧过流元件在低压侧故障时灵敏度不够，在故障切除后也会因不返回而导致误动，最后还可能导致过流保护动作时间过长。

4变压器相间后备保护问题的解决策略

对于变压器相间后备保护存在的问题可采用以下措施进行改善:

4.1加设限时电流速断保护

增加限时电流速断保护也是一个比较有益的措施，把它所在的1．4倍灵敏度的主线相互交错的故障电流动作值固定，而动作的延长时间要大于第一段出线Δt(Δt的取值为0．4s)，它所起到的最主要作用就是保护母线，减少母线故障。对变压器后备保护加设限时电流速断保护后，假如在低压侧线路之间发生短路，并且故障出现在线路保护的瞬间出口地段范围内，就会使得线路保护出口地段跳闸。假设故障出现在线路保护的瞬间出口地段范围外，就会使得线路保护的是经过时间延长的出口跳闸。再者假如故障出现在低压侧的母线上，那么，要仔细确定故障点是否从系统中被切除掉才可以顺利运行。以上方案将会使变电站的供电可靠性大大提高，进而减少保护不到的区域，或者出现保护灵敏度不够的现象。

4.2对变压器的低压侧保护进行增强

如果原有复压闭锁过流保护作为变压器后备保护的话，那么就可以在其基础上多加设一套保护低压母线的机制，而且要使该保护的定值整定与出线配合，在此基础上对于母线的灵敏度要达到1．5。类似于复压过流保护，不仅要做成两个时限的保护，而且要对每个时限的出口节点加以整定。采用此种后备保护比较好的方案是将操作直流取自不同的分配屏，这样才能够有效的保护出口时限不致过长。对于出线的最后一段，也要与复压过流保护相配合，争取较短的整定时限，同时逐级配合线路保护和尽量缩短极差。

4.3加强低电压启动、复合电压启动时的后备保护

针对以上过电流保护电流较大，灵敏度较低的问题，可以在低电压启动时利用低压继电器切除并联运行的变压器的最大负荷，使其不再左右电流继电器的整定值，而是电流继电器的整定值大于变压器的额定电流整定。复合电压启动时的后备保护主要是指该后备保护方法是对上述后备保护方法的一个改进和发展。将上述方法中运用的三个低压继电器改为由一个低压继电器与线电压相接和一个负序过电继电器组成，其中发生三相短路的时候对于故障电路的电压保护是通过低压继电器来完成的，对于各种不对称的故障反应则是通过负序过电继电器来完成的。

5结束语

综上所述，在采用微机保护变压器的进程中，有许多切实可行的办法，但依旧还有很多需要不断改进的地方，可在工作中不断总结，不断进步。

参考文献:

[1]周旭,包玉胜,尤旦峰等.变压器相间后备保护的改进[J].电力系统自动化,2002,26(7):59-61.

[2]张洪,常凤然,赵春雷等.500kV变压器相间后备保护探讨[J].继电器,2000,28(7):12-15.

[3]刘淑萍,高仕斌.Scott接线变压器后备距离保护研究[J].电力系统保护与控制,2013,(23):109-114.