数字式变压器快速后备保护的设计与运用

孙建华¹，匡华¹，詹健腾²

（1．云南省滇东电业局，云南曲靖655000；
2．上海华新电力自动化设备厂，上海201209）

    摘  要：在110 kV变电站的10 kV母线上一般都不装设母线保护，这样当发生10 kV母线上的短路故障后，切除故障就要靠该站变压器10 kV侧的后备保护。后备保护的时限按与出线过流保护时限配合整定，延时都在2．0 s以上，因而切除故障的时间长，导致设备损坏严重。本文结合云南滇东电网的实际情况，对这样的变电站主变保护的配置及设计作出探讨，提出了一个新的运行方式及完整的保护配置方案。
    关键词：母线故障；　快速保护；　变压器

1　引言
　　在目前的电网中，用电磁型或静态型继电器组屏成的110 kV变压器保护，除一套主保护外，各侧都只配一套后备电流保护，其动作时限与线路过流保护按阶梯原则配合整定。变电站的10 kV出线过流保护动作时限考虑与线路上的避雷器及跌落式熔断器配合，其时限一般都不会小于1．0 s。考虑两台变压器并列运行时，其中一台变压器过流不影响另外一台变压器的正常运行，其过流保护还须设二段时限，以第一时限跳分段断路器，第二时限跳本变压器断路器。这样一来，变压器10 kV后备保护时限都在2．0 s以上。因此当发生10 kV线路出口近区故障而线路保护或断路器拒动及10 kV母线故障时（包括母线电压互感器一次侧，所用变一次侧及各出线断路器与主变电流互感器之间的一次回路），反应在短路电流值上都相当于变压器故障，其值可达变压器额定电流的数十倍，这样大的短路电流对一次电气设备的动稳定和热稳定都将构成严重威胁，切除故障的时间愈长后果愈严重。在各电网中均发生过因主变后备保护动作时间过长，而造成主变电流互感器烧毁甚至主变烧毁的事故。有的地方，虽然上述事故未烧毁主变，但巨大的短路电流较长时间流过变压器，严重地影响了主变的使用寿命，缩短检修周期甚至给变压器留下事故隐患，因此有必要给主变的低压侧增加一套快速切除母线故障及出线近区故障的后备保护。
2　快速后备保护实施方案
　　笔者所在的云南滇东电网，主变低压侧只有一套电流保护，要满足出线保护的近后备作用，又要满足快速切除母线故障是无法做到的，只有在现有的过流保护之外另增设一套限时电流速断保护，其动作电流按该侧母线相间故障有1．3左右的灵敏度整定，动作时限仅须比相邻级的电流速断保护（0 s）大一个Δt时间即可（以躲过出线近端故障），这样就大大缩短了动作时间，起到了母线故障的主保护作用。根据上述实施方案，并结合电网中现有设备情况，新增限时电流速断保护应满足以下要求：
　　（1）整套保护组合在一起，避免现场连接多只继电器接线的麻烦，体积小方便安装。
　　（2）采用数字式静态继电器，满足现场整定及维护简单可靠的要求。
　　（3）采用新型原理的静态电流继电器，在CT饱和时能可靠动作。
3　装置原理接线
　　装置集三只电流（LJ_a、LJ_b、LJ_c），两只时间（1SJ、2SJ），两只信号（1XJ、2XJ）继电器于一体，采用集成电路构成，电流继电器原理是采用天津大学宋从矩教授抗CT饱和的专利产品，整体装在一个继电器外壳内，具有精度高、功耗小、动作速度快、返回系数高、整定范围宽、体积小等特点。装置中电流和时间的整定采用面板数字式拨轮开关进行，直观方便，改变定值无需再进行校验，电流继电器不需要改变一次绕组的串、并联接线方式，不会造成CT开路。
　　电流回路一般采用三相三继电器式接线，若采用两相两继电器式接线此时只需将图1中的LJ_a、LJ_c接入电流回路中，而LJ_b不接，同时把装置端子7与端子15予以短接，以避免干扰电压侵入装置。采用该接线方式是为了提高Y／Δ接线的变压器发生短路时保护的灵敏度，应将LJ_b接在电流回路N相中。