500KV系統聯絡變壓器保護配置的探討

目前系統中普遍使用的500kv系統聯絡變壓器微機保護的配置基本上是沿用了電磁型或晶體管硬件水平上的保護配置方案。隨著微機繼電保護技術的發展和成熟，為500kv系統聯絡變壓器保護提出新的保護配置方案提供了基礎和可能。變壓器繼電保護的基本功能是保護變壓器的安全，應根據變壓器可能的故障形式及故障時可能動作的保護來選擇和配置保護。變壓器保護的配置應體現加強主保護，簡化后備保護的原則。

　　1.目前500kv聯絡變壓器保護配置情況

　　微機型變壓器保護一般配置兩套獨立保護裝置。正常運行時兩套保護均使用變壓器，當旁路開關代送變壓器時，一套保護使用套管，另一套保護停用。每套保護均配置主、后備保護。
主保護除變壓器本體保護(本文不討論)外，一般配置比率制動特性相電流差動保護及差速斷保護。

　　后備保護配置為：①相間故障采用阻抗保護。方向指向變壓器，作為變壓器高(中)壓側繞組及對側母線后備保護，并對中(高)壓側母線故障有足夠的靈敏度，且不裝設振蕩閉鎖回路，其動作時間不小于1.5s，其反方向偏移阻抗部分作為本側母線故障的后備保護。設一段兩時限，第一時限跳對側斷路器，第二時限跳各側斷路器。②接地故障采用零序電流保護。設兩段零序電流保護，第一段零序方向電流保護，方向指向本側母線，切本側斷路器；第二段零序電流保護無方向，動作后跳各側斷路器。

　　2目前的保護配置方案存在的問題

　　1)500kv系統聯絡變壓器大多為單相式自耦變壓器，變壓器內部繞組對鐵芯(即地)的絕緣損壞，即單相接地故障應是變壓器內部故障的主要形式。反映相電流的差動保護至少在保護原理上濾掉了零序電流分量，在變壓器內部發生單相接地故障時靈敏度沒有反映零序電流的差動保護靈敏度高。

　　2)保護整定計算復雜

　　按照上述保護配置原則，相間距離保護要同對側出線距離保護配合，由于變壓器阻抗較大，當對側出線較短時，整定配合困難，只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。零序電流保護隨著線路保護中零序電流保護逐漸被接地距離保護所取代，與線路保護中僅保留的用來保護經大接地電阻故障時最末一段零序電流配合時間又太長，只能與線路中接地距離保護進行簡單配合。至于無方向段零序電流保護由于自耦變壓器將高壓側與中壓側零序電流回路連通，要同高、中壓側零序電流保護均配合，配合起來相
當復雜，也只能靠提高動作時間來滿足選擇性要求。

　　3)后備保護動作時間慢

　　當母線保護停用時，由于變壓器后備保護動作時間太長，難以滿足系統穩定的要求。需對后備保護臨時改定值，存在保護定值不配合及保護原理缺陷等問題。

　　4)運行方式不靈活

　　當聯絡變壓器高壓或中壓側母線為雙母線接線方式，用旁路開關代送變壓器時，一般為一套保護切換到套管ct，另一套保護停用。則此時旁路母線無快速保護，有故障只能靠后備保護動作，即使將旁路微機保護投入也無濟于事。

　　5)后備保護以較短時限動作于縮小故障范圍，以較長時限動作于斷開變壓器各側斷路器的跳閘原則對變壓器及系統的危害較大。因為后備保護大多取套管ct，以較短時限動作不一定能縮小故障范圍。另外，后備保護本身動作時間較長，再人為地增加保護動作延時，對變壓器設備的安全產生不利的影響，與繼電保護原則相違背。

　　3系統聯絡變壓器保護配置原則的探討

　　1)主保護與后備保護的作用

　　主保護應對變壓器ct間內任何故障均有保護能力，且保護靈敏度應盡可能高，以便在變壓器輕微故障時保護能正確反映，最低限度地減少故障對變壓器本身及電網的影響。

　　變壓器的后備保護與線路后備保護不同，當變壓器內部發生故障時，端口三相電流可能不大，三相電壓可能不低，相應的測量阻抗就可能較大。所以變壓器后備保護實際上起不到變壓器內部故障的后備保護作用。另外，變壓器保護也不需要為線路做后備保護。220kv及以上線路均裝有雙套高頻保護，多段相間、接地距離、零序電流保護及斷路器失靈保護，根本不需要變壓器提供后備保護。所以變壓器后備保護應作為本側母線及套管引出線的后備保護。

　　2)加強主保護

　　500kv系統聯絡變壓器大多為單相式自耦變壓器，單相接地故障應是變壓器內部故障的主要形式，相間短路的可能性極小，因此增加反映零序電流的差動保護十分必要。單相式自耦變壓器中性點均安裝有分相ct，也不存在電流相位不易測量的問題。另外，對于微機保護而言，只要將中性點ct接人保護中，在軟件上稍作修改即可實現。

當存在旁路開關代送變壓器運行方式時，如差動保護不能切換到旁路開關ct運行，則此時變壓器套管引出線及旁路母線無快速保護，相當于母線無母差保護運行，降低了繼電保護的保護水平，對系統安全、穩定運行影響極大，并與《"防止電力生產重大事故的二十五項重點要求"繼電保護實施細則》要求相違背。為此當存在旁路開關代送變壓器運行方式時，應在旁路開關設置一組ct切換到變壓器差動保護中。

　　3)簡化后備保護

　　變壓器后備保護在選擇性和靈敏度上遠不及主保護。變壓器內部故障時后備保護不一定能動作。變壓器后備保護應作為本側母線及套管引出線的后備保護。

　　 高(中)壓側相間短路及接地故障均采用無方向阻抗保護作為后備保護，設一段一時限，動作后跳變壓器各側開關。定值按與本側母線出線距離保護一段配合整定，時間可整定為0.5s，不經振蕩閉鎖。取消高(中)壓側零序電流保護。

　　中性點裝設零序電流保護，設一段一時限，當變壓器高壓側或中壓側斷開時，對變壓器起到后備保護作用。定值按與高、中壓側出線最后一段零序電流配合，動作后跳變壓器各側開關。

　　變壓器各側的過電流保護作為變壓器本身最基本的保護，其動作電流按變壓器各側的額定電流整定，動作時間按大于所有出線的動作時間整定。動作后跳變壓器各側開關。

　　4結束語

　　合理配置變壓器繼電保護對保證變壓器安全運行至關重要，應根據變壓器可能的故障形式及故障時可能動作的保護來選擇和配置保護。微機保護允許采用多種原理保護作為主保護，取長補短。應重視變壓器主保護的作用，適當簡化變壓器后備保護的配置。