概述微機變壓器保護雙重配置典型設計

1.引言

根據國家電力公司《防止電力生產重大事故的二十五項重點要求》中“對于220kV主變壓器的微機保護必須采用雙重化”的精神，結合反措的實施、設計規范化以及現場運行安全性等問題，組織召開了由生產、設計、運行各部門參加的研討會，就如何在安全可靠的基礎上使保護配置和整定運行有一個較為統一、合理、實用的方案進行了充分的討論，制定出適合安徽省220kV系統降壓變壓器的《微機變壓器保護雙重配置典型設計》，現將其基本原則簡要介紹如下。

2.保護組屏方式

組屏方式的基本原則是：相互獨立、安全可靠，并兼顧投停、檢修的靈活便利。主要考慮在一套保護異常停役的情況下，另一套保護仍能擔當起保護變壓器的重任；其次考慮兩塊屏之間的連線盡量少，以減少因二次回路接線復雜造成的差錯或隱患而引發的保護誤動。從全國近兩年主變保護動作統計分析看，二次回路的復雜性是造成主變保護不正確動作的主要原因之一。因此，典設采用雙主雙后配置，即按兩塊屏設計，每塊屏上配置一套主保護和一組完全相同的后備保護。其中，一塊屏上除設有主、后保護外，還設有非電量、失靈與非全相保護、110kV側操作箱(電壓切換箱)及35kV(或6kV)側操作箱；另一塊屏上除設有主、后保護外，還設有220kV側操作箱(電壓切換箱)。

3.主保護配置

典設選用二次諧波制動的差動保護及波形對稱原理的變壓器差動保護作主保護，其原因是利用各自的優勢，進行互補。現在較成熟的變壓器差動保護都是利用二次諧波制動原理躲勵磁涌流的方式，但使用二次諧波制動原理，當變壓器空載合閘時發生單相或兩相內部故障，差動保護因涌流制動而不動作。

大型變壓器時間常數都很長，一般涌流過程超過5s，在發生上述故障時，主保護要等到涌流消失才能出口，延誤動作時間。而波形對稱原理的變壓器差動保護是利用一種波形對稱算法，將變壓器在空載合閘時產生的勵磁涌流和故障電流區分開來，具體的方法是：先將流入繼電器的差流進行微分，再將微分后差流的前半波和后半波作對稱比較。當變壓器合閘時發生故障，利用波形對稱原理計算，保護不受健全相的影響，能快速出口，可靠動作。曾在華東、華北進行的動模試驗結果也說明了這個問題，在變壓器空載合閘合于5%的匝間故障的試驗中，二次諧波制動原理的差動保護，出口時間一般都在100ms，而波形對稱原理的變壓器差動保護出口時間在25ms左右。此外，零差保護對變壓器的故障，尤其是對自耦變壓器的內部故障有很高的靈敏度，且不受勵磁涌流的影響，但因為在現場做極性試驗非常困難，加之安徽省以往零差保護誤動情況很多，因此，對于零差保護的設置原則是：如果裝置中有自動檢驗零差保護極性功能的可以使用，如不具備上述功能的，建議不使用。4.后備保護的配置

后備保護的配置考慮原則是保證在變壓器中、低壓側母線故障，而保護或斷路器拒動時，無法切除故障的情況，以及在某些原因(如一套保護異常或旁路帶路)造成一套保護停役，只有一套保護運行的情況時都能安全可靠運行的前提下，盡量簡化，以減少誤動的機率。為此，我們要求主變后備保護的配置應確保在主變高壓側獨立TA到中、低壓母線的各個電氣部位發生故障時，都有后備切除手段能滿足各種運行方式和檢修方式下的電網穩定要求，并具備相鄰電氣設備的遠后備功能。具體配置如下

4.1 220kV側保護配置

4.1.1復壓閉鎖過流和零序過流保護：為I段兩時限，第一時限保護動作跳開本側斷路器，第二時限動作跳開三側斷路器，保護定值應對中、低壓母線有足夠靈敏度，這樣確保了主電源側有一套對三側都有足夠靈敏度的保護段。為防止在低電壓側發生故障高壓母線電壓低不下來的問題，閉鎖功能的實現采用三側電壓并列的方式，各側電壓可以隨運行方式的變化通過壓板而靈活投、退各側電壓。該保護的主要作用是在中、低壓側保護拒動或開關拒動時，起后備作用。

4.1.2復壓閉鎖方向過流和零序方向過流保護：分別為Ⅰ段兩時限，第一時限保護動作跳開本側斷路器，第二時限保護動作跳開三側斷路器。對于純負荷變或中壓側有電源的變壓器，其方向都指向變壓器，整定可以只與中壓側復壓閉鎖方向過流和零序方向過流保護Ⅰ段保護配合，因此，對于變壓器開關獨立TA至變壓器之間的引線及變壓器高壓繞組一部分發生的較惡劣的故障時，切除時間可以較短。

4.1.3旁路代路時：只切換一套主、后保護到旁路斷路器。主要考慮以下幾個原因：其一：旁路代路幾率不大，時間不長;其二：切換壓板過多運行不安全。據安徽省多年來差動保護誤動分析，因運行人員操作不當造成差動保護誤動的情況占全部差動保護不正確動作的四分之一;其三：以往運行的變壓器都只配置一套保護，且以運行經驗比較成熟的線路保護為例，在本線運行時保護雙套配置，旁路代路時也只切換一套保護，根據以往運行經驗，也沒有發生過由于一套配置而造成旁代時保護誤動的情況。

4.1.4中性點間隙零序過流及零序過壓保護(三卷變)：一段一時限，保護動作延時跳開三側斷路器。

4.2 10kV側保護配置

4.2.1　復壓閉鎖過流和零序過流保護：為I段兩時限，第一時限保護動作跳開本側開關，第二時限保護動作跳開三側斷路器，保護定值與110kV出線后備保護配合，并保證110kV出線對側母線有靈敏度，其目的是在110kV出線保護或開關拒動時能切除故障，因110kV系統不設置失靈保護，因此在開關拒動時會造成事故擴大。