糯扎渡水电站500kV变压器保护配置及整定分析

王四霞

摘 要：变压器作为电力系统中的重要电气设备，对保证电力系统的安全稳定运行发挥着重要的作用。文章介绍了糯扎渡电站500kV电压等级变压器的保护配置方案，并介绍了整定中应注意的问题，同时对变压器保护的一些相关问题也做了初步探讨。

关键词：变压器保护；整定；配置

引言

糯扎渡水电站共装设9台单机容量为650MW的水轮发电机组，电站以500kV电压等级接入电力系统，在系统中担任调峰、一次调频和事故备用。

变压器作为电力系统中的重要电气设备，合理配置安全可靠的变压器保护装置无论是对系统还是其自身安全都有着极其重要的作用。文章阐述变压器保护配置的目的，变压器保护配置、组屏原则及整定。

1 糯扎渡电站500kV变压器保护的配置

糯扎渡电站500kV变压器保护按双重化原则配置两套独立的、主后一体的、能反应被保护设备各种故障及异常状态的微机型保护装置和一套非电气量保护，以提高变压器保护的可靠性。500kV变压器保护的主、后备保护共机箱，并接入不同组TA（电流互感器）二次侧。两套电气量保护的电流、电压、电源和跳闸回路相互独立，分别作用于断路器的一组跳闸线圈；非电量保护同时作用于断路器的两组跳闸线圈。变压器的保护对象除了变压器之外，还包括高压厂用变压器。

1.1 主保护配置

主保护配置中采用两套不同励磁涌流判别原理的差动保护作为变压器的主保护，其中第一套采用二次谐波制动原理的比率差动保护，第二套采用波形判别等原理的差动保护。此外，第一套、第二套主保护配置差动速断保护，比率差动保护，以提高切除变压器内部单相故障的可靠性。每套主保护配置一套不经TA断线闭锁的差动速断保护。

1.2 后备保护配置

后备保护配置了500kV侧复压过流保护、阻抗保护、过励磁保护、接地后备保护。

复压过流保护作为主变外部相间短路的后备保护。500kV侧复压过流保护配置两段，其中过流I段分两段延时，过流I段一时限按与糯扎渡电站500kV出线距离III段时间定值配合，过流I段二时限在一段的延时上增加0.3s；过流II段按主变低压侧发生三相短路整定，灵敏度按1.5进行整定，保护出口都跳主变各侧开关。

阻抗保护装设于高压侧，阻抗保护为带偏移特性的方向阻抗继电器，方向指向母线，并利用阻抗继电器的偏移部分作为变压器绕组故障的后备保护。阻抗保护正、反方向阻抗值及动作时间分开整定。

过励磁保护用于变压器因过励磁引起的危害。主变过励磁取主变高压侧电压计算，过励磁保护反映变压器高压侧的过励磁倍数。过励磁保护设置了定时限定值、反时限上限定值、反时限定值I、反时限定值II、反时限定值IV，反时限下限定值，保护出口都跳主变各侧开关，并且过励磁保护与发电机励磁系统VHz限制能够匹配，VHz限制动作时过励磁保护不动作，当主变确实已过励磁，VHz限制已返回，过励磁保护可靠动作。

接地后备保护作为变压器高压侧和相邻元件单相接地故障的后备保护，由两段零序电流保护构成。

1.3 非电量保护配置

非电量配置了主变冷却器全停、主变压力释放、主变油温过高、主变压力突变、主变绕温过高、主变油温过高、主变轻瓦斯、主变重瓦斯保护，只有重瓦斯保护出口跳闸，其他非电量保护只发信号。

1.4 糯扎渡电站500kV变压器保护组屏原则

500kV变压器两套电气量保护各组一面屏柜，分别为A、B屏；非电气量保护组一面屏柜，为C屏。其中变压器保护A屏：主、后一体化主变保护1+打印机；变压器保护B屏：主、后一体化主变保护2+打印机；主变保护C屏：非电量保护+打印机。

2 500kV变压器保护整定应注意的问题

2.1 微机变压器差动保护整定

糯扎渡电站微机变压器差动保护所用TA二次侧均采用Y接线，其相位补偿及电流补偿由软件实现。为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，保护装置生产厂家采用比率制动特性的差动保护。纵差保护动作特性曲线如图1所示：

图1 PST-1200纵差保护动作特性曲线

因此，差动保护整定内容主要包括：（1）差动动作电流Icd；（2）拐点电流Izd；（3）比率制动系数k1、 k2；（4）速断动作电流Isd。根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，差动启动电流应躲过最大负载时差回路中的不平衡电流，取0.4Ie，差动动作电流按躲过变压器正常运行时的最大不平衡电流整定，差动速断电流按躲变压器励磁涌流和外部故障时最大不平衡电流中最大者整定，差动保护用拐点电流和比率制动系数一般取保护装置生产厂家推荐值，取6.0Ie，差流报警值取0.1Ie。考虑到TA断线对设备和人身安全影响，500kV变压器保护TA断线均整定为不闭锁差动保护。涌流闭锁功能中A柜选取二次谐波闭锁，B柜选取波形判断。

2.2 变压器后备保护整定及方向指向

由于变压器差动保护是非常可靠、灵敏、快速的主保护，对于变压器差动保护范围内的各种类型故障来说由于主保护的双重化和非电量保护的存在而没有死区问题。因此，变压器后备保护主要作为针对变压器区外各种故障所引起的变压器和相邻元件过电流的近后备保护。

500kV变压器500kV侧阻抗保护I段正方向指向变压器，保证变压器相间故障有1.3的灵敏度整定，反向阻抗为正方向阻抗的5%，第一、第二时限取1.7s，保护出口都跳主变各侧开关。阻抗保护未装设振荡闭锁功能，延时整定应保证在振荡过程中不误动，最小选用1.5s延时，确保系统在振荡过程中阻抗保护不会误动。

复压过流保护作为主变外部相间短路的后备保护。负序电压继电器动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定。过流I段保护定值按躲变压器的额定电流整定，可靠系数取1.2，返回系数取0.85；过流II段保护定值按主变低压侧故障时灵敏度ksen=1.5整定。

主变接地后备保护定值中，零序电压闭锁定值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可实测确定；零序过流I段定值按丰大方式下糯扎渡电厂500kV母线单相接地故障有1.5倍灵敏度整定，零序过流I段一时限与糯扎渡电站500kV出线零序定时限配合；零序过流II段按总后备段定值整定。零序过流I、II段保护出口都跳主变各侧开关。

2.3 变压器非电量保护与失灵保护

糯扎渡电站500kV变压器非电量保护只投入了瓦斯保护。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，并发停机令至监控系统。

考虑到变压器高、低压侧系统故障，相邻元件保护拒动或断路器失灵，将依靠变压器后备保护切除故障，由于后备保护动作时间较长，将可能导致变压器损坏，因此需要配备完善的失灵保护。糯扎渡电站500kV变压器高压侧均为一个半断路器接线，除变压器高压侧断路器和低压侧系统配置完善的失灵保护外，还需为主变配置联跳其它侧断路器的失灵回路，以彻底将变压器相邻的故障隔离。糯扎渡电站采取将失灵保护跳主变回路接至变压器非电量回路中，如图2所示，联跳出口回路取同非电量保护出口跳闸回路。

（a）

（b）

图2失灵保护联跳主变回路

3 结束语

糯扎渡水电站自2012年8月投产至今，主变保护未发生过一起误动、拒动的不安全事件，主变保护配置完善，组屏合理，定值整定正确，满足主变安全稳定运行的技术需要。

参考文献

[1]潘书燕，吕良君，杨佳，等.变压器低压侧故障远后备保护分析及解决方案[J].电力自动化设备，2009，29（2）：101-105.

[2]曹凯丽，薛慧君.微机变压器保护双重化配置典型设计探讨[J].继电器，2003，31（11）：58-60.

[3]唐宜芬.220kV变压器保护的配置、接线和整定原则[J].广东输电与变电技术，2005（4）：8-11.

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[101]RCS-978系列变压器成套保护装置500kV版技术说明书[Z].南京：南京南瑞继保电气有限公司.

[11]张立群，齐金定，常风然，等.500kV变压器保护配置与应用中的若干问题[J].继电器，2006，34（16）：79-81.

主变接地后备保护定值中，零序电压闭锁定值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可实测确定；零序过流I段定值按丰大方式下糯扎渡电厂500kV母线单相接地故障有1.5倍灵敏度整定，零序过流I段一时限与糯扎渡电站500kV出线零序定时限配合；零序过流II段按总后备段定值整定。零序过流I、II段保护出口都跳主变各侧开关。

2.3 变压器非电量保护与失灵保护

糯扎渡电站500kV变压器非电量保护只投入了瓦斯保护。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，并发停机令至监控系统。

考虑到变压器高、低压侧系统故障，相邻元件保护拒动或断路器失灵，将依靠变压器后备保护切除故障，由于后备保护动作时间较长，将可能导致变压器损坏，因此需要配备完善的失灵保护。糯扎渡电站500kV变压器高压侧均为一个半断路器接线，除变压器高压侧断路器和低压侧系统配置完善的失灵保护外，还需为主变配置联跳其它侧断路器的失灵回路，以彻底将变压器相邻的故障隔离。糯扎渡电站采取将失灵保护跳主变回路接至变压器非电量回路中，如图2所示，联跳出口回路取同非电量保护出口跳闸回路。

（a）

（b）

图2失灵保护联跳主变回路

3 结束语

糯扎渡水电站自2012年8月投产至今，主变保护未发生过一起误动、拒动的不安全事件，主变保护配置完善，组屏合理，定值整定正确，满足主变安全稳定运行的技术需要。

参考文献

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主变接地后备保护定值中，零序电压闭锁定值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可实测确定；零序过流I段定值按丰大方式下糯扎渡电厂500kV母线单相接地故障有1.5倍灵敏度整定，零序过流I段一时限与糯扎渡电站500kV出线零序定时限配合；零序过流II段按总后备段定值整定。零序过流I、II段保护出口都跳主变各侧开关。

2.3 变压器非电量保护与失灵保护

糯扎渡电站500kV变压器非电量保护只投入了瓦斯保护。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，并发停机令至监控系统。

考虑到变压器高、低压侧系统故障，相邻元件保护拒动或断路器失灵，将依靠变压器后备保护切除故障，由于后备保护动作时间较长，将可能导致变压器损坏，因此需要配备完善的失灵保护。糯扎渡电站500kV变压器高压侧均为一个半断路器接线，除变压器高压侧断路器和低压侧系统配置完善的失灵保护外，还需为主变配置联跳其它侧断路器的失灵回路，以彻底将变压器相邻的故障隔离。糯扎渡电站采取将失灵保护跳主变回路接至变压器非电量回路中，如图2所示，联跳出口回路取同非电量保护出口跳闸回路。

（a）

（b）

图2失灵保护联跳主变回路

3 结束语

糯扎渡水电站自2012年8月投产至今，主变保护未发生过一起误动、拒动的不安全事件，主变保护配置完善，组屏合理，定值整定正确，满足主变安全稳定运行的技术需要。

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