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1、變壓器運行的安全與繼電保護摘要:通過分析變壓器熱穩(wěn)定要求及其在運行中可能承受的故障考驗,提出了變壓器保護定值整定應考慮的相關問題,對其相間故障后備保護應具備的能力提出了看法。并對變壓器設計、運行及其保護配置與整定提出了建議。關鍵詞:變壓器熱穩(wěn)定保護配置整定 1 引言 電力變壓器的故障分為內部和外部兩種故障。內部故障指變壓器油箱里面發(fā)生的各種故障,主要靠瓦斯和差動保護動作切除變壓器;外部故障指油箱外部絕緣套管及其引出線上發(fā)生的各種故障,一般情況下由差動保護動作切除變壓器。速動保護(瓦斯和差動)無延時動作切除故障變壓器,設備是否損壞主要取決
2、于變壓器的動穩(wěn)定性。而在變壓器各側母線及其相連間隔的引出設備故障時,若故障設備未配保護(如低壓側母線保護)或保護拒動時,則只能靠變壓器后備保護動作跳開相應開關使變壓器脫離故障。因后備保護帶延時動作,所以變壓器必然要承受一定時間段內的區(qū)外故障造成的過電流,在此時間段內變壓器是否損壞主要取決于變壓器的熱穩(wěn)定性。因此,變壓器后備保護的定值整定與變壓器自身的熱穩(wěn)定要求之間存在著必然的聯(lián)系?! ? 變壓器設計熱穩(wěn)定指標 4 可能考驗變壓器熱穩(wěn)定性的故障 4.1 500kV變壓器 由于變壓器自身主保護裝置及其交、直流回路的完全雙重化配置,應可以
3、不再考慮變壓器差動保護范圍內故障對變壓器熱穩(wěn)定性的考驗。500kV系統(tǒng)母線、線路保護的完全雙重化配置,快速保護在保護范圍上的交叉布置,及完善的失靈保護,筆者認為可以不考慮500kV系統(tǒng)側故障對變壓器熱穩(wěn)定性的考驗?! ?20kV系統(tǒng)側線路保護雙重化配置,母線保護目前多為單配置。因此,當母差保護校驗停運或故障拒動時,變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點。變壓器開關(或轉帶時旁路開關)與TA間的故障很可能靠變壓器后備保護脫離故障點?! ∽儔浩鞯蛪簜纫话憬浻赡妇€帶站用變、電抗器及電容器,有的變電站可能帶較少的站外負荷。很多站低壓母線未配母差保
4、護,因此母線故障變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點;再者,當站用變或電抗器及電容器故障而其開關或保護拒動時,變壓器也要靠其后備保護動作使其脫離故障點?! ?.2 220kV及以下變壓器 對于兩側系統(tǒng)都有電源的聯(lián)絡變壓器:任何一側母差保護校驗停運或故障拒動時;變壓器開關與TA間故障時;旁路轉帶方式在主變套管TA至旁母引線、旁路母線、旁路開關與TA間故障時;母線(220kV母線除外)上其他開關所帶電氣設備故障而其開關或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點?! τ趦H高壓側系統(tǒng)有電源的降壓變壓器:中、低側母差保護校驗停運或故
5、障拒動時;中、低壓側變壓器開關與TA間故障時;中、低壓側母線上其他開關所帶電氣設備故障而其開關或保護拒動時變壓器只能靠其后備保護動作使其脫離故障點?! ? 變壓器相間后備保護的配置與整定 變壓器接地故障保護定值與其所帶負荷的關系不大,因此接地故障后備保護的整定延時一般較短,能夠滿足2s的熱穩(wěn)定時間要求。在此僅關心變壓器相間后備保護的定值問題?! ?.1 整定規(guī)程要求 《220~500kV電網繼電保護裝置運行整定規(guī)程》中要求[3]: 變壓器各側的過電流保護均按躲變壓器額定負荷整定,但不作為短路保護的一級參與選擇性配合,其動作時間應大
6、于所有出線保護的最長時間。 變壓器短路故障后備保護應主要作為相鄰元件及變壓器內部故障的后備保護。主電源側的變壓器相間短路后備保護主要作為變壓器內部故障的后備保護。其它各側的后備保護主要作為本側引線、本側母線和相鄰線路的后備保護,并盡可能當變壓器內部故障時起后備作用。以較短時限動作于縮小故障影響范圍,以較長時限動作于斷開變壓器各側斷路器?! ≈麟娋W間聯(lián)絡變壓器的短路故障后備保護整定:高(中)壓側(主電源側)相間短路后備保護動作方向可指向變壓器,作為變壓器高(中)壓側繞組及 對側母線相間短路故障的后備保護,并對中(高)壓側母線故障有足夠的靈
7、敏度,靈敏系數(shù)大于1.5;如采用阻抗保護作為后備保護,且不裝設振蕩閉鎖回路,則其動作時間應躲過系統(tǒng)振蕩周期,其反方向偏移阻抗部分作為本側母線故障的后備保護?! 」╇娮冸娝祲鹤儔浩鞯亩搪饭收虾髠浔Wo整定:高壓側(主電源側)相間短路后備保護動作方向指向變壓器,對中壓側母線故障有足夠靈敏度?! ?.2 500kV變壓器的保護 當220kV側母差保護校驗停運或故障拒動及開關與TA間故障時,變壓器高壓側及本側的阻抗保護對于金屬性短路故障應能可靠動作,且保護整定延時可以在1.5~2.0s之間。如果短路為非金屬性的,經弧光短路時,阻抗保護可能靈敏度不
8、足或整定延時長于2.0s。最好在本側設一個保變壓器熱穩(wěn)定的反時限過流保護,其整定值應由變壓器的熱穩(wěn)定要求決定。如果只設一個電壓閉鎖定時限的過流保護,則其電流定值應保證在變壓器本側