基于220kV 电网仿真系统的变压器后备保护探讨

白镡

（商洛学院，陕西 商洛726000）

电力系统与民众的日常生产、生活紧密相连，其中电力变压器属于电力系统最关键的设施之一，其平时工作的稳定性将会对整个电网的稳定性产生直接影响。所以，电力部门必须对电力变压器予以高度重视，使其相应的保护工作能够落实到位，从而避免电网系统、设备等被破坏。

1 电网仿真系统概述

1.1 电网仿真系统主要特征

（1）实时仿真、便于使用：此类软件方便运行，并不会受到过多因素影响，便于更新、维护，同时有较强灵活性，也无需过多的投入资金。

（2）操作简单、有直观界面：此类软件的操作界面中拥有变电站的概况、工作状况、继电保护屏、控制室、直流系统/站用电以及就地操作屏，切换方便，有关控制和实际工作现场较为接近。

（3）内容全面、组合灵活：仿真系统在进行仿真操作时，其功能包含了各项简单以及复杂操作，能够对运行工况展开实时模拟，对不同工况进行组合，可以为人们营造仿真的现场工作环境[1]。

1.2 电网仿真系统主要功能

（1）基本操作：①变压器、母线与线路停复役；②变压器分接头与设备补偿调试；③电抗器、电容器停复役；④五防操作。

（2）处理故障与异常事故：①变压器、母线与线路瞬时故障；②电抗器、电容器故障；③变压器、母线与线路永久故障；④开关误动、拒动故障；⑤保护误动、拒动故障。

（3）保护与自动装置：①微机保护；②自动装置；③常规保护。

2 某220kV 变电站介绍

变电所的电气部分主体即电气主接线，其能够将回路间互相关联、内部各设施、装置等作用以及连接模式等有效反映出来，如图所示。

电气主接线最基本的形式包含了无汇流母线以及有汇流母线，而这两种母线也各自拥有差异性较大的接线方式。在该220kV 变电站的仿真系统当中，其主接线通常会由35kV 单母线的六分段接线以及220kV 双母线的四分段接线所构成。

在220kV 双母线接线方式当中，一般拥有2 台母联断路器，并且以八回出现，而其中六回属于联络线，另外有一回属于终端线，最后一回属于联络线；变电站内有3 台35kV/220kV 调压变压器；2 台380V/35kV 站用变。

此变电站变压器的保护计划为：主要和后备的保护相分，进行单重化的配置，并且于低压与高压侧都配置1 台变压器后备保护，并且都安装有相应的智能化装置。

该变电站中的T1、T2 和T3 主变的保护配置有以下设置：断路器失灵、轻瓦斯、重瓦斯、差动、35kV 过流、220kV 零流和零压、220kV 过负荷、35kV 零流、220kV 过流以及220kV 速断等[2]。变电站的接地变保护有以下配置设置：轻瓦斯、重瓦斯、速断、零流以及过流。

3 变压器接地短路故障后备保护

3.1 相应原理

此变电所中，多台变压器以并列方式展开工作。在此工作模式当中，一般会使一些变压器的中性点以接地的方式工作，而其余变压器的中性点则会以不接地的方式工作。如此便能够把接地故障的电流水平局限于允许的范围当中，另外也能够让整体电网系统的零序电流分布状况及其大小，尽可能地不会受到工作模式的改变而出现变化，进而确保零序保护能够存在充足灵敏度以及稳定保护范围。所以，在整体电力系统里，变压器的接地故障后备保护主要有两类，即：①中性点一部分接地展开的零序电流保护；②中性点直接（全部）接地展开的变压器零序电流保护。

3.2 变压器接地短路故障后备保护实验仿真过程

（1）故障类型1：一号主变压器的220kV 侧速断拒动、引出线接地短路以及一号主变的纵差动保护出现拒动。①故障仿真实验的效果：所有线路跳闸，变电站全站都处于停电状态。②相应分析：此类故障的主要原因是变压器灵敏度比输电线路后备保护的灵敏度低，因此输电线路后备保护动作比变压器的后备保护动作更优先。按照继电保护选择性特点，为了使停电范围被有效减少，应当把零流Ⅱ段的保护动作当作主变压器220kV侧引出线相应短路故障后备保护。③结合速动性、选择性以及灵敏性，可以采取的改进措施为：第一，使220kV 零流Ⅱ段的保护动作整定时间以及整定值被有效降低；第二，对220kV 线路的后备保护动作时间、整定值进行合理调整，对相应后备保护范围进行缩减，从而使选择性要求得到充分满足。

（2）故障类型2：故障一：一号主变压器的220kV 侧速断拒动、220kV 侧的引出线出现相间短路以及一号主变的纵差动保护出现拒动。故障仿真实验的效果：一号主变出现跳闸现象，220kV 出现过流保护动作。故障二：一号主变压器的220kV 侧速断拒动、35kV 侧的引出线出现相间短路以及一号主变的纵差动保护出现拒动。故障仿真实验的效果：一号主变出现跳闸现象，220kV 出现过流保护动作。

相应分析：一号主变压器35kV 侧的引出线出现接地短路故障，通常是由变压器主保护（主变纵差动保护拒动）与220kV侧的速断拒动出现保护动作，然而在其主保护出现拒动故障的时候，便会由相应后备保护展开保护启动，在该仿真系统当中，一号主变压器35kV 侧的引出线出现接地短路时，对应后备保护是接地变零序的过流保护。

（3）故障类型3：35kV 的母差保护出现拒动故障，一母A 相出现接地短路。①故障仿真实验的效果：35kVⅠ段的开关零流以及接地变的零流Ⅰ段发生动作。②相应分析：35kV 的一母A相出现接地短路故障时，应该由相应主保护的母差发生保护动作。如果对应主保护出现拒动的状况，就需要由后备保护进行保护。在此仿真系统当中，变压器后备保护也属于母线后备保护，所以在35kVⅠ段的开关零流以及接地变的零流Ⅰ段发生动作的时候，需要将变压器两侧开关断开，从而使故障被有效切除。

3.3 实验总结

优化方案：在正式使用变压器，特别是那些大型变压器前，需要展开空载合闸实验，借助实验选择最合适的后备保护模式，对相应方案进行科学设计；在对灵敏性以及选择性兼顾的基础上，对主变后备保护的起动定值或者时限加以调整。

总体而言，在电网整体工作过程中，变压器的后备保护工作意义深远。这主要是由于变压器的自身可靠性，将会对电力系统运行的安全性、稳定性产生直接影响，因此有关部门需要确保变压器后备保护工作的可靠性以及灵敏度，并且借助仿真系统对各类故障问题展开深入探讨，确保电网系统可以更安全地运行。