變壓器是電力系統(tǒng)最主要的供電設(shè)備，如發(fā)生故障將對(duì)供電可靠性和系統(tǒng)的正常運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重影響，因此，裝設(shè)性能良好、安全可靠的保護(hù)裝置非常必要。近年來(lái)全國(guó)發(fā)生多起的220kV降壓變低壓側(cè)故障，均由于后備保護(hù)等存在問(wèn)題而引起。一些典型事故再次提醒我們，變壓器保護(hù)確實(shí)存在一些問(wèn)題影響系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。下面對(duì)相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行分析。
一、相間故障的后備保護(hù)存在的問(wèn)題及解決方法
近年來(lái)，變壓器由于中、低壓側(cè)，特別是低壓側(cè)母線故障時(shí)斷路器未能斷弧或拒動(dòng)，而高壓側(cè)保護(hù)對(duì)此又沒(méi)有足夠的靈敏度，遂導(dǎo)致變壓器損壞的事故在國(guó)內(nèi)屢見(jiàn)不鮮。因此，除加強(qiáng)變壓器的主保護(hù)外，還應(yīng)對(duì)相間后備保護(hù)存在的問(wèn)題進(jìn)行分析，并采取措施加以改善。
1.電壓閉鎖元件靈敏度不足
當(dāng)過(guò)電流保護(hù)不符合靈敏度要求時(shí)，常采用復(fù)合電壓閉鎖過(guò)電流保護(hù)方式，而在低壓側(cè)母線或出口三相故障時(shí)，高、中壓側(cè)電壓很高，不足以啟動(dòng)低電壓元件。解決高、中壓側(cè)電壓元件靈敏度不足的方法一般采用三側(cè)電壓閉鎖并聯(lián)的方式，低壓側(cè)可只采用本側(cè)電壓。這種方式要注意電流靈敏度提高后，在低壓側(cè)故障切除時(shí)可能會(huì)因自啟動(dòng)電流過(guò)大而造成誤動(dòng)。
2.電流元件的靈敏度不足
（1）一些110kV雙繞組主變的低壓側(cè)未裝設(shè)過(guò)流保護(hù)，要靠高壓側(cè)過(guò)流保護(hù)作為低壓側(cè)母線、線路故障的后備保護(hù)，而電源側(cè)線路保護(hù)對(duì)主變低壓側(cè)故障又無(wú)足夠的靈敏度。這樣，當(dāng)高壓側(cè)后備保護(hù)拒動(dòng)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，低壓側(cè)的故障就沒(méi)有第二重保護(hù)。所以，110kV雙繞組主變的低壓側(cè)也應(yīng)裝設(shè)過(guò)流保護(hù)作為本側(cè)母線和相鄰線路保護(hù)的后備。為防止低壓側(cè)斷路器拒動(dòng)，過(guò)流保護(hù)應(yīng)做成兩個(gè)時(shí)間段，第一時(shí)限跳低壓側(cè)（或母聯(lián)），第二時(shí)限跳各側(cè)，以彌補(bǔ)高壓側(cè)后備保護(hù)電流靈敏度不足的問(wèn)題。
（2）對(duì)于220kV大容量主變而言，由于低壓側(cè)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(cè)過(guò)流保護(hù)的電流元件對(duì)低壓母線的短路故障靈敏度不足。如果兩臺(tái)變壓器中壓側(cè)并聯(lián)運(yùn)行，則靈敏度就更差。所以，運(yùn)行方式的合理安排、保護(hù)的合理配置對(duì)系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，防止大面積停電均有非常重要的意義。
二、主變保護(hù)的直流配置
當(dāng)10kV母線故障發(fā)生在10kV斷路器柜內(nèi)時(shí)，弧光竄入直流系統(tǒng)造成整個(gè)直流操作電源消失，引起變壓器損壞的事故在全國(guó)已發(fā)生多起，前述的某變電站即是一例。為保證2套雙重化保護(hù)的完全獨(dú)立，以防弧光竄入直流系統(tǒng)引起全站直流停電，變電站要有兩段直流母線，兩套保護(hù)分別由一段母線供電。
220kV降壓三繞組變壓器的保護(hù)電源作如下配置：第一段母線：主變差動(dòng)保護(hù)，中壓側(cè)后備保護(hù)，低壓側(cè)第一套后備保護(hù)；第二段母線：非電量（含失靈、不一致）保護(hù)，高壓側(cè)后備保護(hù)，低壓側(cè)第二套后備保護(hù)。在兩組母線上，差動(dòng)、各后備保護(hù)應(yīng)使用不同的分支直流熔斷器（自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)），并注意熔斷器（自動(dòng)空氣開(kāi)關(guān)）上、下級(jí)之間的配合。
三、主變差動(dòng)保護(hù)用電流互感器的位置
設(shè)備正常運(yùn)行時(shí)，差動(dòng)保護(hù)用高、中壓側(cè)電流互感器通常采用斷路器側(cè)電流互感器，不用變壓器套管電流互感器。這樣，從套管至斷路器間的故障也能通過(guò)差動(dòng)保護(hù)快速切除，從而減小了保護(hù)死區(qū)。
當(dāng)旁路斷路器帶主變斷路器運(yùn)行時(shí)，有的做法是將差動(dòng)保護(hù)用電流互感器切換至套管電流互感器，這使得差動(dòng)的保護(hù)范圍縮小，當(dāng)套管至旁路斷路器間發(fā)生短路故障時(shí)差動(dòng)保護(hù)不會(huì)動(dòng)作。由于旁路斷路器電流互感器與主變套管電流互感器間在電氣一次布置上還有一段較長(zhǎng)的距離，不排除在這段距離內(nèi)發(fā)生故障的可能性，所以旁代時(shí)應(yīng)將差動(dòng)保護(hù)用電流互感器切換至旁路電流互感器。
差動(dòng)保護(hù)低壓側(cè)電流互感器應(yīng)盡量靠近低壓側(cè)斷路器，并將低壓側(cè)開(kāi)關(guān)也納入差動(dòng)保護(hù)的范圍內(nèi)。
四、旁路斷路器帶主變運(yùn)行時(shí)斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)回路接線
按近后備的保護(hù)配置原則，在220kV及以上電壓等級(jí)中，均配置了失靈保護(hù)。由于斷路器失靈保護(hù)所涉及的一次設(shè)備多、范圍廣，一旦跳閘將切除同一母線上的所有元件，若拒動(dòng)，則可能造成更大危害。因此，要特別強(qiáng)調(diào)失靈保護(hù)的安全性，在斷路器失靈保護(hù)的啟動(dòng)回路和出口回路上應(yīng)盡可能減少因運(yùn)行方式的改變而引起操作切換。
由于220kV雙母線帶旁母的接線方式在旁路斷路器帶主變運(yùn)行時(shí)必然會(huì)引起保護(hù)切換，其中包含失靈保護(hù)啟動(dòng)回路的切換，改變主變保護(hù)跳旁路斷路器跳閘出口回路的接線，就可以使失靈啟動(dòng)回路不要進(jìn)行壓板切換等二次回路操作，從而簡(jiǎn)化操作，減少運(yùn)行工作量，并減少了可能的誤操作。
技術(shù)規(guī)程規(guī)定，不允許主變非電量保護(hù)啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。目前，有些站的主變保護(hù)跳旁路斷路器的跳閘出口是將電氣量保護(hù)、非電氣量保護(hù)（包含瓦斯、壓力釋放等）接點(diǎn)并聯(lián)在一起去啟動(dòng)操作箱的永跳繼電器TJR，，電氣量保護(hù)另外的接點(diǎn)去啟動(dòng)失靈保護(hù)。在旁路斷路器失靈保護(hù)啟動(dòng)回路中，TJR接點(diǎn)啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)回路，在旁代線路斷路器時(shí)使用，與主變電氣量保護(hù)接點(diǎn)通過(guò)壓板進(jìn)行切換，以保證非電量保護(hù)不啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)。實(shí)際上，不通過(guò)壓板切換同樣也可以達(dá)到目的，而且接線更簡(jiǎn)單。電氣量與非電氣量保護(hù)接點(diǎn)分開(kāi)后，前者去啟動(dòng)旁路斷路器失靈保護(hù)，后者保護(hù)不參與啟動(dòng)，直接去跳閘，也就是電氣量保護(hù)接點(diǎn)并接去啟動(dòng)操作箱中的永跳繼電器TJR，繼而TJR接點(diǎn)一副出口跳閘，一副啟動(dòng)斷路器失靈保護(hù)；非電氣量保護(hù)接點(diǎn)并接啟動(dòng)手動(dòng)跳閘繼電器STJ出口跳閘。這種接線不但節(jié)省了非電氣量的接點(diǎn)，接線簡(jiǎn)單，而且旁路斷路器帶線路和主變運(yùn)行時(shí)也不要進(jìn)行壓板切換，從而消除了可能引起的誤操作。
以上僅對(duì)運(yùn)行中變壓器保護(hù)存在的若干問(wèn)題進(jìn)行分析并提出了補(bǔ)救措施。對(duì)于新建、擴(kuò)建、改造的變壓器，應(yīng)選用新型的微機(jī)保護(hù)，以滿足所有運(yùn)行設(shè)備都必須由兩套交、直流輸入和輸出回路相互獨(dú)立，并分別控制不同斷路器的繼電保護(hù)裝置進(jìn)行保護(hù)這一基本要求，以保證電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。<
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