220kV变压器后备保护整定详解

电力变压器视界

2021年6月1日 14:45

摘要：通过介绍变压器后备保护的配置原则，引出常规复合电压闭锁过流保护配置在实际工作当中出现的问题，并结合实际提出在主变压器中后备增设一段纯过流保护的方案。

关键词：变压器后备保护；保护配置；继电保护

变压器后备保护包括相间短路的后备保护和接地短路的后备保护，后备保护可作为变压器本体差动保护的后备。也可对变压器外部故障引起的过电流起到保护作用，作为变压器各侧母线以及部分出线的远后备保护[1]。

对外部接地短路故障，采用零序过电流保护或零序电压保护，根据保护选择性要求，确定是否采用零序功率方向元件。对外部相间短路故障，可采用过电流保护，但纯过电流保护仅仅适用于容量较小的单侧电源变压器。对于大容量变压器，过电流保护往往灵敏度不足，这时可装设带复合电压闭锁的过电流保护，以提高保护动作的灵敏性[2-3]。

复合电压闭锁的过流保护虽然提高了保护动作的灵敏性，但牺牲了变压器后备保护的部分可靠性。

1 主变压器过负荷整定的原因

如图1 所示，配备常规保护的220 kV 主变在变电站重负荷情况下并列运行，若全站负荷大于最小变压器容量1.3倍时发生另一台变压器跳闸，由于负荷转移可能引起运行主变严重过载而造成主变受损或烧毁。故从方式安排的角度考虑，在重负荷情况下将主变的中压侧母线分列运行（低压侧一般也分列运行），2 台主变各自承担一部分负荷，这样就保证在任一主变跳闸后直接甩掉一段母线，从而避免负荷转移威胁另一台主变安全运行。

上述分列运行方式虽然解决了主变过载可能受损的问题，但存在如下弊端。

因负荷分配难以合理、准确安排，在重负荷时，导致某一时段分列运行的2台主变之间负载率相差较大，一台轻载，而另一台又几乎满载甚至过载，不能充分发挥2台主变的有效容量；在轻负荷时，分列运行造成变电站供电可靠性降低。

造成电网结构变化，方式较多，使保护定值的整定计算复杂化。

使该片电网方式倒换变得复杂。

为此，根据当前保护配置的实际情况，将2 台并列运行的220 kV 主变中压侧后备保护增设一段二时限纯过流保护（先后跳开中压侧母联和主变中压侧开关），这样在一台主变跳闸后，运行主变若因负荷转移而过载，这时运行主变的纯过流保护动作就会长延时跳开母联甩掉故障主变所连的母线，若母联跳闸失灵，则跳开运行主变中压侧开关，甩掉全部中压侧负荷，确保运行主变的安全。

2 整定方案

2.1 按整定规程确定的原则

DL/T 584—2007《3 kV ～ 110 kV 电网继电保护装置运行整定规程》、DL/T 559—2007《220 kV ～ 750 kV 电网继电保护装置运行整定规程》中关于变压器保护有以下描述[4-5]。

变压器过电流保护按Idz = K k/K f×IFH.max 原则整定，其中K k 为可靠系数，取1.2～ 1.3，K f 为返回系数，电磁型取0.85，微机型取0.95，IFH.max 为最大负荷电流，复合电压闭锁的过电流保护，只考虑变压器的额定电流，无复合电压闭锁的过电流保护，最大负荷电流应适当考虑电动机的自启动系数。

取K k = 1.2 ，K f = 0.95 ，因动作时间长不考虑电动机的自启动系数，IFH.max 取1.1倍变压器的额定电流，得到Idz = 1.39 In（In 变压器中压侧额定电流，计算时额定电压取115 kV）。

2.2 按变压器运行规程确定的原则

DL/T 572—2010《电力变压器运行规程》中，关于各类负载状态下负载电流和温度的最大限值如表1 所示（当制造厂有关超额定电流运行的明确规定时，应遵守制造厂的规定）。

表1 变压器负载电流和温度的最大限值表