变压器后备保护问题及技术探讨

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摘 要 本文对变压器后备保护运行中存在的问题进行分析，并对问题进行问题探讨。 确保变压器和系统安全稳定运行。

关键词 变压器；问题；后备保护

中图分类号 TM 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2011)122-0172-01

1 变压器后备保护存在问题

变压器高压侧（电源侧）相间后备保护主要作为变压器内部故障的后备保护，同时作为保护变压器安全的最后一级跳闸保护，兼作其他侧母线和出线故障的后备保护；其他各侧的变压器后备保护主要作为本侧引线、本侧母线和相邻线路的后备保护。

一般110 kV降压变压器和联络变压器高压侧配置了复合电压闭锁过电流保护，其电流定值按额定负荷电流整定，时间定值与无电源侧出线保护最长动作时间配合，故保护时间较长。

由于降压变压器（或联络变压器）等值电路中XL（低压侧漏抗）相对较大，对于一般三卷变压器，低压侧漏抗与高压侧漏抗的比值XL/XH为0.6～0.7，这就产生以下问题。

1.1 在中、低压侧母线或出口三相故障时，高压侧电压相当高

以容量为50 MVA、额定电压为110/38.5/11 kV、短路电压高/中为10.3%、中/低为6.44%、高/低为18.26%的变压器为例，当系统阻抗为0.04（标幺值），在中压侧母线三相故障时，高压侧母线电压为84%Un，低压侧母线三相故障时，高压侧和中压侧母线电压约为90%Un，36%Un。这样就造成中、低压侧母线故障时高压侧复合电压闭锁过电流保护低电压无法动作，间接的失去高压侧后备保护。为解决低电压灵敏度不够的矛盾，目前的解决方法是直接采用中压侧电压或采用三侧电压并联方式闭锁（由保护装置性能决定），但同时也给保护的可靠性及运行、操作带来一些不便，以及故障切除后大量电机启动时电压降低，导致电压闭锁实际被解除的问题。

1.2 高压侧相间保护的电流在低压侧故障切除后有可能

由于低压侧阻抗较大，在低压侧故障时中压侧电压随着下降，会失去部分负荷，那么故障时高压侧电流中既有低压侧的故障电流又有中压侧的部分负荷电流，在低压侧故障切除后，中压侧大量电机启动，电流很大，使故障时启动的高压侧过电流保护不能返回，造成低压侧故障切除后，高压侧接着又跳闸（电压闭锁三侧并联的方式）。

1.3 电流对低压侧母线灵敏度不够

根据变压器过电流保护整定原则，高压侧过电流一般按1.4倍额定电流整定，有时更高，变压器容量愈大，电流的绝对数值愈大。可能由于变压器高、低压侧阻抗较大，加之系统小方式时系统阻抗也较大，使得低压侧故障时高压侧过流保护电流灵敏度不够。如果两台变压器并列运行，此时高压侧的电流灵敏度就更差了。

1.4 中、低压侧过电流保护与本侧出线最后一级保护时间配合，动作时间往往较长

在中、低压母线或出口对称性故障时变压器线圈较长时间通过大的故障电流对变压器损害很大，变压器技术规程中规定此时间应不大于2 s。对多级串供线路，很难达到此要求，给变压器的安全稳定运行带来隐患，这就要求在电网规划时合理安排供电方式，避免多级线路串供的可能。

2 变压器的后备保护

2.1 复合电压启动过流保护

复合电压起动过流保护，是由复合电压元件和三相过流元件相“与”构成。复合电压元件由负序过电压和正序低电压组成。负序过电压反应系统的不对称故障；正序低电压反映系统的对称故障。当任一相电流I大于动作电流整定值Iset时，复合电压起动过流保护就动作。

2.2 过负荷保护

由于短时间的过负荷，不至于使变压器遭到破坏，一般情况下不需要将变压器断开。在有人值班的情况下，过负荷保护只作用于信号。考虑到过负荷时的对称性，过负荷保护只在一相中装设。为了防止变压器外部元件短路时，变压器过负荷保护发出错误的信号，过负荷保护的动作时间，应大于变压器过流保护的动作时间。实际运行时，为了在出现能自行消除的短时过负荷时，不致发出信号，通常过负荷保护的动作时间取9 s～10 s。

2.3 变压器通风启动保护

这里设置该保护的主要目的，是为了降低变压器的温度，反映的是变压器的负荷情况。该保护监测的是变压器高压侧的三相电流，当三相电流中有一相大于整定值时（电流整定值根据实际运行情况独立整定），该保护延时动作，延时时间设置为5 s。

2.4 定时限速断过流保护

这里设置定时限速断过流保护，是为了防止外部相间短路引起的变压器过电流而设置的。为了保证选择性，动作电流应躲过流过变压器的最大负荷电流。

2.5 零序过流保护

在电力系统中，接地故障是主要的故障形式，所以在大接地电流系统中的变压器，要求装有接地保护，即零序保护，作为变压器主保护的后备保护和相邻元件接地短路的后备保护。这里采用了两段式零序过电流保护。

3 变压器后备保护所接电流互感器的位置

为使保护范围尽可能大，满足电流互感器10%的误差要求，以及在各种运行方式下不失去保护，变压器后备保护应这样接入各侧电流互感器: 对高压侧复合电压过电流保护应接至断路器侧独立式电流互感器，中、低压侧过电流保护宜接至变压器套管电流互感器。中性点零序电流保护接变压器中性点的电流互感器; 间隙零序电流保护接间隙中的电流互感器，但必须注意以下几点。

1）对于110 kV及以下变压器中性点一般均经间隙接地，所以在正常运行时零序电流保护事实上被解除了。当变压器高压侧引线或高压侧线圈发生接地故障而差动保护未动作时，将不能迅速切除故障与系统隔离。但将零序电流保护接在断路器侧电流互感器，则不论变压器中性点是否接地均能起作用。

2）变压器中性点电流互感器变比一般比较小，所允许的二次负荷较小，在接地故障电流较大时容量饱和造成饱和拒动。

4 小结

对于广泛应用的微机型变压器保护，其主保护之一的差动保护在原理及定值整定方法上有成熟的理论基础，但对于变压器后备保护的配置及定值整定没有得到足够的重视，尤其在中、低压侧母线故障，保护或断路器拒动时，变压器高压侧后备保护对此又无足够的灵敏度，这将对变压器损害构成很大的威胁。

参考文献

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