摘要：通過(guò)介紹變壓器后備保護的配置原則，引出常規復合電壓閉鎖過(guò)流保護配置在實(shí)際工作當中出現的問(wèn)題，并結合實(shí)際提出在主變壓器中后備增設一段純過(guò)流保護的方案。

關(guān)鍵詞：變壓器后備保護；保護配置；繼電保護

變壓器后備保護包括相間短路的后備保護和接地短路的后備保護，后備保護可作為變壓器本體差動(dòng)保護的后備。也可對變壓器外部故障引起的過(guò)電流起到保護作用，作為變壓器各側母線(xiàn)以及部分出線(xiàn)的遠后備保護[1]。

對外部接地短路故障，采用零序過(guò)電流保護或零序電壓保護，根據保護選擇性要求，確定是否采用零序功率方向元件。對外部相間短路故障，可采用過(guò)電流保護，但純過(guò)電流保護僅僅適用于容量較小的單側電源變壓器。對于大容量變壓器，過(guò)電流保護往往靈敏度不足，這時(shí)可裝設帶復合電壓閉鎖的過(guò)電流保護，以提高保護動(dòng)作的靈敏性[2-3]。

復合電壓閉鎖的過(guò)流保護雖然提高了保護動(dòng)作的靈敏性，但犧牲了變壓器后備保護的部分可靠性。

1 主變壓器過(guò)負荷整定的原因

如圖1 所示，配備常規保護的220 kV 主變在變電站重負荷情況下并列運行，若全站負荷大于最小變壓器容量1.3倍時(shí)發(fā)生另一臺變壓器跳閘，由于負荷轉移可能引起運行主變嚴重過(guò)載而造成主變受損或燒毀。故從方式安排的角度考慮，在重負荷情況下將主變的中壓側母線(xiàn)分列運行（低壓側一般也分列運行），2 臺主變各自承擔一部分負荷，這樣就保證在任一主變跳閘后直接甩掉一段母線(xiàn)，從而避免負荷轉移威脅另一臺主變安全運行。

上述分列運行方式雖然解決了主變過(guò)載可能受損的問(wèn)題，但存在如下弊端。

因負荷分配難以合理、準確安排，在重負荷時(shí)，導致某一時(shí)段分列運行的2臺主變之間負載率相差較大，一臺輕載，而另一臺又幾乎滿(mǎn)載甚至過(guò)載，不能充分發(fā)揮2臺主變的有效容量；在輕負荷時(shí)，分列運行造成變電站供電可靠性降低。

造成電網(wǎng)結構變化，方式較多，使保護定值的整定計算復雜化。

使該片電網(wǎng)方式倒換變得復雜。

為此，根據當前保護配置的實(shí)際情況，將2 臺并列運行的220 kV 主變中壓側后備保護增設一段二時(shí)限純過(guò)流保護（先后跳開(kāi)中壓側母聯(lián)和主變中壓側開(kāi)關(guān)），這樣在一臺主變跳閘后，運行主變若因負荷轉移而過(guò)載，這時(shí)運行主變的純過(guò)流保護動(dòng)作就會(huì )長(cháng)延時(shí)跳開(kāi)母聯(lián)甩掉故障主變所連的母線(xiàn)，若母聯(lián)跳閘失靈，則跳開(kāi)運行主變中壓側開(kāi)關(guān)，甩掉全部中壓側負荷，確保運行主變的安全。

2 整定方案

2.1 按整定規程確定的原則

DL/T 584—2007《3 kV ～ 110 kV 電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規程》、DL/T 559—2007《220 kV ～ 750 kV 電網(wǎng)繼電保護裝置運行整定規程》中關(guān)于變壓器保護有以下描述[4-5]。

變壓器過(guò)電流保護按Idz = K k/K f×IFH.max 原則整定，其中K k 為可靠系數，取1.2～ 1.3，K f 為返回系數，電磁型取0.85，微機型取0.95，IFH.max 為最大負荷電流，復合電壓閉鎖的過(guò)電流保護，只考慮變壓器的額定電流，無(wú)復合電壓閉鎖的過(guò)電流保護，最大負荷電流應適當考慮電動(dòng)機的自啟動(dòng)系數。

取K k = 1.2 ，K f = 0.95 ，因動(dòng)作時(shí)間長(cháng)不考慮電動(dòng)機的自啟動(dòng)系數，IFH.max 取1.1倍變壓器的額定電流，得到Idz = 1.39 In（In 變壓器中壓側額定電流，計算時(shí)額定電壓取115 kV）。

2.2 按變壓器運行規程確定的原則

DL/T 572—2010《電力變壓器運行規程》中，關(guān)于各類(lèi)負載狀態(tài)下負載電流和溫度的最大限值如表1 所示（當制造廠(chǎng)有關(guān)超額定電流運行的明確規定時(shí)，應遵守制造廠(chǎng)的規定）。

表1 變壓器負載電流和溫度的最大限值表

中型變壓器：三相額定容量不超過(guò)100 MVA ，單相最大容量為33.3 MVA 的電力變壓器。大型變壓器：超過(guò)中型變壓器規定容量限值的電力變壓器。

2.3 按湖北省公司文件規定

《湖北省電力公司關(guān)于印發(fā)變壓器過(guò)負載運行指導性意見(jiàn)（試行）》中，關(guān)于變壓器短期急救負載有以下表述。由于系統中發(fā)生事故，使變壓器嚴重超額定負載運行，繞組熱點(diǎn)溫度可能達到危險的程度，并有可能導致暫時(shí)的絕緣強度下降，應盡量避免這種運行方式的發(fā)生。

短期急救負載運行方式，不應超過(guò)0.5 h，負載電流不應超過(guò)額定電流的1.3倍，變壓器頂層油溫不超過(guò)105 ℃。

2.4 整定計算方案結論

考慮到主變低壓側有功負荷一般不會(huì )超過(guò)主變容量的10% ，本方案擬在220 kV 主變中后備保護中增設一段純過(guò)流保護，取動(dòng)作電流Idz = 1.3 In（In 變壓器中壓側額定電流），分別以T1 － 2 s跳分段（母聯(lián)）開(kāi)關(guān)、T1 跳變壓器110 kV 本側開(kāi)關(guān)（T1 為保護裝置可整定最長(cháng)時(shí)間）。

由于220 kV 變電站低壓側通常有無(wú)功反送（電容補償器產(chǎn)生的），故主變中后備純過(guò)流保護在Idz = 1.3 In 動(dòng)作時(shí)，主變高壓側負載約在主變容量的1.3～ 1.4倍之間。

2.5 整定計算實(shí)例

220 kV 某變電站的2 臺主變參數如下：#1、#2 主變額定電壓為230 +（1±8×1.25%）/121/38.5 kV ，額定電流為602.45/1145.16/1799.53， A額定容量為240/240/120 MVA，中壓后備電流互感器變比為1600/1。

在主變壓器中后備增設一段純過(guò)流保護，計算#1、#2 主變中后備限時(shí)速斷電流定值Idz（110kV 側，長(cháng)延時(shí)純過(guò)流段）：

Idz = 1.3×1145.16/1600 = 0.93 A/18 。s/20 s

18 s時(shí)限為延時(shí)跳110 kV 母聯(lián)（分段）開(kāi)關(guān)，20 s時(shí)限為延時(shí)跳#1、#2 主變中壓側開(kāi)關(guān)，20 s為保護裝置可整定最長(cháng)時(shí)間。主變保護裝置是PCS —978GE —D 型變壓器成套保護裝置。

2.6 實(shí)施方案及注意事項

只對電網(wǎng)中運行最大負荷超過(guò)最小主變容量1.3倍的重負荷變電站實(shí)施。

方式安排應注意中壓側兩段母線(xiàn)負荷均勻分配，確保在一臺主變跳閘時(shí)，純過(guò)流保護所切除負荷合適。

應注意下級負荷站的備自投方式，不能在主變純過(guò)流保護動(dòng)作切除負荷后，備自投動(dòng)作又恢復被切除的部分負荷對運行主變造成沖擊跳閘。

當低壓側負荷發(fā)生較大變化時(shí)，須校核該定值。對重要用戶(hù)，須考慮及時(shí)恢復供電預案。

3 結束語(yǔ)

變壓器后備保護對變壓器、電網(wǎng)的安全穩定運行以及供電可靠性有著(zhù)不可或缺的作用，本文提出了在220 kV 變壓器后備保護增設一段過(guò)負荷保護整定方案，解決了具有多臺主變的變電站在大負荷情況下運行方式安排難、保護定值整定計算復雜等問(wèn)題，具有很好的實(shí)用意義。