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DQZHAN技術訊：變壓器繼電保護如何選擇？

在實際運行中，必須根據變壓器的容量和重要程度并考慮到變壓器可能發生的各種類型的故障和不正常工作的情況裝設各種性能良好、動作可靠的繼電保護裝置。對變壓器繼電保護的選擇進行了分析。

變壓器是電力系統*主要的供電設備，如發生故障將對供電可靠性和系統的正常運行帶來嚴重影響，因此，裝設性能良好、**可靠的保護裝置非常，必要。近年來國內發生多起

220kV降壓變低壓側故障均由于后備保護等存在問題引起的。一些典型事故再次提醒我們，變壓器保護確實存在一些問題影響系統的**穩定運行。下面對相關問題進行分析。

一、變壓器保護裝置裝設的原則

(一)反應變壓器油箱內部故障和油面降低的瓦斯保護容量為800千伏安及以上的油浸式變壓器均應裝設瓦斯保護。當油箱內部故障產生輕微瓦斯或油面下降時，保護裝置應瞬時動作于信號;產生大量瓦斯時，保護裝置通常應動作于跳閘，斷開變壓器各電源側的斷路器。對于高壓側未裝設斷路器的線路——變壓器組，未采取使瓦斯保護能切除變壓器內部故障的技術措施時，瓦斯保護可動作于信號。對于容量為400千伏安及以上的車間油浸式變壓器，也應裝設瓦斯保護。

(二)縱聯差動保護縱聯差動保護裝置通常裝設在單獨運行的容量為10000千伏安及以上的變壓器上。或裝設在并列運行的容量為6300千伏安及以上的變壓器上，有選擇地切除故障變壓器。容量為63000千伏安及以上的廠用工作變壓器亦應裝設縱聯差動保護。對廠用備用變壓器，為了簡化保護，可裝設電流速斷保護來代替縱聯差動保護。容量為2000，10000千伏安的變壓器。如果電流速斷保護裝置的靈敏度不符合要求，并且過電流保護的動作時限大于0.5秒時，縱聯差動保護亦可用于容量小于10000千伏安單獨運行的變壓器上。

(三)過電流保護過電流保護一般用于降壓變壓器。對于升壓變壓器和過電流保護靈敏度不符合要求的降壓變壓器，一般采用復合電壓起動的過電流保護。

(四)零序電流保護在中性點直接接地電網中，如果變壓器中性點可能接地運行。對于兩側或三側電源的升壓變壓器或降壓變壓器上應裝設零序電流保護，可作為變壓器主保護的后備保護，并作為相鄰元件的后備保護。

二.相間故障的后備保護存在的問題及解決方法

近年來，變壓器由于中、低壓側，特別是低壓側母線故障時斷路器未能斷弧或拒動，而高壓側保護對此又沒有足夠的靈敏度，遂導致變壓器損壞的事故在國內屢見不鮮。例如，某220kV變電站就因主變10kV母線側刀閘發生短路故障時，10kV開關未能斷弧而造成主變燒毀。其原因就是主變220kV側的相間后備保護一復合電壓閉鎖過流保護的復合電壓未選用10kV側，而220kV、110kV側的電壓閉鎖元件對10kV側短路的靈敏度不夠，造成高、中壓側后備保護沒能動作，l0kV側短路故障無法排除，而使事故進一步擴大。

(一)電壓閉鎖元件靈敏度不足，當過電流保護不符合靈敏度要求時，常采用復合電壓閉鎖過電流保護方式，而在低壓側母線或出口三相故障時，高、中壓側電壓很高，不足以啟動低電壓元件。解決高、中壓側電壓元件靈敏度不足的方法一般采用三側電壓閉鎖并聯的方式，低壓側可只采用本側電壓。這種方式要注意電流靈敏度提高后，在低壓側故障切除時可能會因自啟動電流過大而造成誤動。

(二)電流元件的靈敏度不足，①一些110kV雙繞組主變的低壓側未裝設過流保護，要靠高壓側過流保護作為低壓側母線、線路故障的后備保護，而電源側線路保護對主變低壓側故障又無足夠的靈敏度。這樣，當高壓側后備保護拒動或斷路器拒動時，低壓側的故障就沒有**重保護。所以，110kV雙繞組主變的低壓側也應裝設過流保護作為本側母線和相鄰線路保護的后備。為防止低壓側斷路器拒動，過流保護應做成兩個時間段，**時限跳低壓側(或母聯)，**時限跳各側，以彌補高壓側后備保護電流靈敏度不足的問題。②對于220kV大容量主變而言，由于低壓側加裝了限流電抗器，使低壓母線的短路電流大幅度下降，遂造成高壓側過流保護的電流元件對低壓母線的短路故障靈敏度不足。

合理安排變電站主變的運行方式。目前，110kV配電網以遠后備設計為主，110kV及以下電網盡可能以輻射狀網絡方式運行，強調簡化電網運行接線，防止電磁環網可能帶來的系統事故，況且電網結構簡單、清晰，繼電保護的配置與整定也簡單。因此，2臺主變的中、低壓側分開運行是有條件的，且可減小低壓側的短路容量。中、低壓側分列運行后，提高了高壓側過流保護的電流元件對低壓母線短路故障的靈敏度，為提高供電的可靠性，可在母聯上裝設備用自投裝置。加強變壓器低壓側的后備保護。因低壓母線一般不設母差保護，故母線故障要靠變壓器的后備保護來切除。對于低壓母線上所帶的電容器、線路等設備故障，主變低壓側開關應是切除故障的后備開關，低壓側保護則是這些設備的后備保護。由于高、中壓側后備保護對低壓側故障的靈敏度不高，所以要加強主變低壓側后備保護：在原有配置的基礎上再增加一套后備保護作為低壓母線保護或其后備，其定值與出線I段或lI段相配合，對母線有1.5的靈敏度。整定時限宜短原因：一是減少變壓器出口短路電流對變壓器和其它設備的損害：二是防止斷路器柜中直流被燒斷而不能切除故障。可設兩時限，**時限t1跳本側(或母分)，**時限t2跳三側。在變壓器的低壓側配置兩套完全獨立的過流保護作為低壓側母線的主保護及后備保護，在這種情況下，要求這兩套過流保護接于不同的電流互感器，經不同的直流熔斷器(自動空氣開關)供電，并分別作用于該低壓側斷路器和變壓器各側斷路器。

三.主變保護的直流配置

當10kV母線故障發生在10kV斷路器柜內時，弧光竄入直流系統造成整個直流操作電源消失，引起變壓器損壞的事故在國內已發生多起，前述的某變電站即是一例。為保證2套雙重化保護的完全獨立，以防弧光竄入直流系統引起全站直流停電，變電站要有兩段直流母線，兩套保護分別由一段母線供電。

220kV降壓三繞組變壓器的保護電源作如下配置：**段母線：主變差動保護，中壓側后備保護，低壓側**套后備保護。

**段母線：非電量{含失靈、不一致)保護，高壓側后備保護，低壓側**套后備保護。

在兩組母線上，差動、各后備保護應使用不同的分支直流熔斷器(自動空氣開關)，并注意熔斷器(自動空氣開關)上、下級之間的配合。

四、變壓器的過負荷保護

(一)保護配置規定

容量為400千伏安及以上的變壓器，當數臺并列運行或單獨運行并作為其他負荷的備用電源時，應根據過負荷的可能性及其大小裝設過負荷保護。在經常有人值班的情況—R過負荷保護通常作用于信號。變壓器的過負荷電流在大多數情況下都是三相對稱的。因此，過負荷保護只要接人一相電流，用一個電流繼電器來實現。過負荷保護通常都經過延時作用于信號，而各側過負荷保護均經過同一時間繼電器發出信號。

(二)臊護配置原則

①在雙繞組升壓變壓器上，過負荷保護通常裝設在變壓器的低壓側。②對于一側無電源的三繞組變壓器，過負荷保護應裝在發電機電壓側和無電源的一側。③對于三側均有電源的升壓變壓器，各側應裝過負荷保護。由于主變的過負荷保護動作時間過長，故障電流過大，可使主變壓器嚴重受損。一般變壓器的絕緣和機械強度的沒計是按25倍額定電流下持續2s不產生任何熱的損傷。

五、結論

要使配電變壓器保持長期**可靠運行。除提高技術水平之外，在日常的運行管理方面同樣也十分重要。作為配變運行管理人員。一定要做到勤檢查、勤維護、勤測量，及時發現問題及時處理，采取各種措施來加強配電變壓器的保護，防止出現故障或事故，以保證配電網**、穩定、可靠運行。