微機(jī)變壓器保護(hù)雙重化配置的典型設(shè)計(jì)

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　　1.引言

　　根據(jù)國家電力公司《防止電力生產(chǎn)重大事故的二十五項(xiàng)重點(diǎn)要求》中“對于220kV主變壓器的微機(jī)保護(hù)必須采用雙重化”的精神，結(jié)合反措的實(shí)施、設(shè)計(jì)規(guī)范化以及現(xiàn)場運(yùn)行安全性等問題，組織召開了由生產(chǎn)、設(shè)計(jì)、運(yùn)行各部門參加的研討會(huì)，就如何在安全可靠的基礎(chǔ)上使保護(hù)配置和整定運(yùn)行有一個(gè)較為統(tǒng)一、合理、實(shí)用的方案進(jìn)行了充分的討論，制定出適合安徽省220kV系統(tǒng)降壓變壓器的《微機(jī)變壓器保護(hù)雙重配置典型設(shè)計(jì)》，現(xiàn)將其基本原則簡要介紹如下。

　　2.保護(hù)組屏方式

　　組屏方式的基本原則是：相互獨(dú)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(hù)異常停役的情況下，另一套保護(hù)仍能擔(dān)當(dāng)起保護(hù)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(fù)雜造成的差錯(cuò)或隱患而引發(fā)的保護(hù)誤動(dòng)。從全國近兩年主變保護(hù)動(dòng)作統(tǒng)計(jì)分析看，二次回路的復(fù)雜性是造成主變保護(hù)不正確動(dòng)作的主要原因之一。因此，典設(shè)采用雙主雙后配置，即按兩塊屏設(shè)計(jì)，每塊屏上配置一套主保護(hù)和一組完全相同的后備保護(hù)。其中，一塊屏上除設(shè)有主、后保護(hù)外，還設(shè)有非電量、失靈與非全相保護(hù)、110kV側(cè)操作箱(電壓切換箱)及35kV(或6kV)側(cè)操作箱;另一塊屏上除設(shè)有主、后保護(hù)外，還設(shè)有220kV側(cè)操作箱(電壓切換箱)。

　　3.主保護(hù)配置

　　典設(shè)選用二次諧波制動(dòng)的差動(dòng)保護(hù)及波形對稱原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)作主保護(hù)，其原因是利用各自的優(yōu)勢，進(jìn)行互補(bǔ)?，F(xiàn)在較成熟的變壓器差動(dòng)保護(hù)都是利用二次諧波制動(dòng)原理躲勵(lì)磁涌流的方式，但使用二次諧波制動(dòng)原理，當(dāng)變壓器空載合閘時(shí)發(fā)生單相或兩相內(nèi)部故障，差動(dòng)保護(hù)因涌流制動(dòng)而不動(dòng)作。

　　大型變壓器時(shí)間常數(shù)都很長，一般涌流過程超過5s，在發(fā)生上述故障時(shí)，主保護(hù)要等到涌流消失才能出口，延誤動(dòng)作時(shí)間。而波形對稱原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)是利用一種波形對稱算法，將變壓器在空載合閘時(shí)產(chǎn)生的勵(lì)磁涌流和故障電流區(qū)分開來，具體的方法是：先將流入繼電器的差流進(jìn)行微分，再將微分后差流的前半波和后半波作對稱比較。當(dāng)變壓器合閘時(shí)發(fā)生故障，利用波形對稱原理計(jì)算，保護(hù)不受健全相的影響，能快速出口，可靠動(dòng)作。曾在華東、華北進(jìn)行的動(dòng)模試驗(yàn)結(jié)果也說明了這個(gè)問題，在變壓器空載合閘合于5%的匝間故障的試驗(yàn)中，二次諧波制動(dòng)原理的差動(dòng)保護(hù)，出口時(shí)間一般都在100ms，而波形對稱原理的變壓器差動(dòng)保護(hù)出口時(shí)間在25ms左右。此外，零差保護(hù)對變壓器的故障，尤其是對自耦變壓器的內(nèi)部故障有很高的靈敏度，且不受勵(lì)磁涌流的影響，但因?yàn)樵诂F(xiàn)場做極性試驗(yàn)非常困難，加之安徽省以往零差保護(hù)誤動(dòng)情況很多，因此，對于零差保護(hù)的設(shè)置原則是：如果裝置中有自動(dòng)檢驗(yàn)零差保護(hù)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(hù)的配置

　　后備保護(hù)的配置考慮原則是保證在變壓器中、低壓側(cè)母線故障，而保護(hù)或斷路器拒動(dòng)時(shí)，無法切除故障的情況，以及在某些原因(如一套保護(hù)異?；蚺月穾?造成一套保護(hù)停役，只有一套保護(hù)運(yùn)行的情況時(shí)都能安全可靠運(yùn)行的前提下，盡量簡化，以減少誤動(dòng)的機(jī)率。為此，我們要求主變后備保護(hù)的配置應(yīng)確保在主變高壓側(cè)獨(dú)立TA到中、低壓母線的各個(gè)電氣部位發(fā)生故障時(shí)，都有后備切除手段能滿足各種運(yùn)行方式和檢修方式下的電網(wǎng)穩(wěn)定要求，并具備相鄰電氣設(shè)備的遠(yuǎn)后備功能。具體配置如下

　　4.1220kV側(cè)保護(hù)配置

　　4.1.1復(fù)壓閉鎖過流和零序過流保護(hù)：為I段兩時(shí)限，第一時(shí)限保護(hù)動(dòng)作跳開本側(cè)斷路器，第二時(shí)限動(dòng)作跳開三側(cè)斷路器，保護(hù)定值應(yīng)對中、低壓母線有足夠靈敏度，這樣確保了主電源側(cè)有一套對三側(cè)都有足夠靈敏度的保護(hù)段。為防止在低電壓側(cè)發(fā)生故障高壓母線電壓低不下來的問題，閉鎖功能的實(shí)現(xiàn)采用三側(cè)電壓并列的方式，各側(cè)電壓可以隨運(yùn)行方式的變化通過壓板而靈活投、退各側(cè)電壓。該保護(hù)的主要作用是在中、低壓側(cè)保護(hù)拒動(dòng)或開關(guān)拒動(dòng)時(shí)，起后備作用。

　　4.1.2復(fù)壓閉鎖方向過流和零序方向過流保護(hù)：分別為Ⅰ段兩時(shí)限，第一時(shí)限保護(hù)動(dòng)作跳開本側(cè)斷路器，第二時(shí)限保護(hù)動(dòng)作跳開三側(cè)斷路器。對于純負(fù)荷變或中壓側(cè)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(cè)復(fù)壓閉鎖方向過流和零序方向過流保護(hù)Ⅰ段保護(hù)配合，因此，對于變壓器開關(guān)獨(dú)立TA至變壓器之間的引線及變壓器高壓繞組一部分發(fā)生的較惡劣的故障時(shí)，切除時(shí)間可以較短。

　　4.1.3旁路代路時(shí)：只切換一套主、后保護(hù)到旁路斷路器。主要考慮以下幾個(gè)原因：其一：旁路代路幾率不大，時(shí)間不長;其二：切換壓板過多運(yùn)行不安全。據(jù)安徽省多年來差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)分析，因運(yùn)行人員操作不當(dāng)造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)的情況占全部差動(dòng)保護(hù)不正確動(dòng)作的四分之一;其三：以往運(yùn)行的變壓器都只配置一套保護(hù)，且以運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)比較成熟的線路保護(hù)為例，在本線運(yùn)行時(shí)保護(hù)雙套配置，旁路代路時(shí)也只切換一套保護(hù)，根據(jù)以往運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，也沒有發(fā)生過由于一套配置而造成旁代時(shí)保護(hù)誤動(dòng)的情況。

　　4.1.4中性點(diǎn)間隙零序過流及零序過壓保護(hù)(三卷變)：一段一時(shí)限，保護(hù)動(dòng)作延時(shí)跳開三側(cè)斷路器。