35 kV变电站复压过流保护的应用

郭经州

(永安煤业有限责任公司， 福建 大田 366102)

0 引言

广平矿区高压供电系统由东区35 kV变电站和西区35 kV变电站组成，东区35 kV变电站承担苏桥煤矿和元沙煤矿的供电任务，西区35 kV变电站承担池坪芦坑煤矿和水井坑煤矿的供电任务。近两年来，广平东区35 kV变电站曾有几次因一些非故障但主变电流瞬间升高，导致保护误动作，造成主变跳闸，影响矿井的正常安全生产。当时苏桥煤矿、元沙煤矿的地面变电站进线开关柜正常供电，没有发生跳闸。初步判断，是两个矿井迭加的瞬间电流超过矿区主变保护整定的定值，发生越级跳闸到矿区变电站的主变压器，扩大了停电范围。因此，需要增设复压过流保护，提高供电可靠性。

1 复压过流保护工作原理

电力系统出现故障时，常伴随的现象是电流的增大和电压的降低，过流保护就是通过系统故障时电流的急剧增大来实现的。由于大型设备的启动也会造成电流的瞬间增大，也有可能造成保护的误动作。为了防止其误动作，在保护中增加低电压元件，将PT电压引入保护装置中，构成电压闭锁电流的保护，只有在电流的增大和电压的降低这两个条件同时满足时才出口跳闸。在将过流保护用于变压器的后备保护时，再增加一个负序电压元件，作为一个闭锁条件，这样就构成了复合电压闭锁过流保护装置。复合电压闭锁的过流保护原理如图1所示。

2 复合电压过电流保护的技术改造

2.1 原因分析

在建矿初期，广平东区35 kV变电站主变压器的容量是4 000 kVA，大型设备基本上未投入使用，负荷比较小，只有变压器设计容量的20%—35%左右，因此，变压器的后备保护使用简单的过电流保护，完全能够满足保护的要求。随着矿井的投产，大型设备等相继投入使用，负荷逐步增大。由于大型设备的启动，造成电流瞬间增大，当电流超过主变保护整定值时，就会造成主变保护动作，造成主变开关跳闸。因此，变压器的后备保护再使用简单的过电流保护，就出现了保护系统的误动作，必须进行保护改造。

图1 复合电压闭锁的过电流保护原理

2.2 改造方法

经查阅原有变电站的设计资料与相关书籍，变压器的后备保护在矿井生产布局调整后，再使用简单的过电流保护，就会出现非故障但电流瞬间升高电压变化不大时保护误动作的问题。由于大型设备的起动会造成电流的瞬间增大，当各方迭加的电流超过主变保护电流时，就会造成主变保护动作，造成主变开关误跳闸。因此，在过电流保护的基础上，加装负序电压与低电压元件，并与过流保护的线路结合起来，组成一个完整的复合电压闭锁的过电流保护作为主变的后备保护，就可以解决主变误动作的问题。

本保护反应相间短路故障，作为变压器等保护的后备保护，包括以下元件：

1) 低电压元件，取自本侧的电压互感器PT或变压器各侧的电压互感器PT。动作判断依据，动作值小于低电压元件整定值。

2) 负序电压元件，电压取自本侧或变压器各侧。动作判断依据，动作值大于负序电压元件整定值。

3) 过渡元件，取自本侧的电流互感器CT，任一相电流大于过流定值。

复合电压闭锁元件由相间低电压元件和负序过电压元件按“或”逻辑构成。采用负序过电压元件在对称短路时有很高的灵敏度，在Y,d11联接组的变压器各侧发生不对称短路时，负序电压的幅值发生变化，继电器可靠动作。但负序过电压元件不能保护三相短路，所以另外采用相间低电压元件用于保护三相短路。

2.3 改造过程

2019年6月，确定将主变后备保护由原先简单的过电流保护升级为复合电压闭锁的过电流保护。在广平东区35 kV变电站和广平西区35 kV变电站，均在主变保护屏加装了负序电压和低电压装置的接线，与原先的过电流保护装置结合，组成复合电压闭锁的过电流保护。对新的保护重新设置定值，并进行整组调试和试验，确保保护投入动作灵敏可靠。

1) 过流元件KA电流取自本侧的电流互感器CT，当任一相测量电流满足测量电流大于动作电流整定值时，过流元件动作。

2) 复合电压判别由负序电压和低电压两部分组成，取自本侧。负序电压元件对于不对称故障有很高的灵敏度，在Y，d11联接组的变压器各侧发生不对称短路时，继电器可靠动作。低电压反映系统对称性故障，当满足低电压低于设定值或负序电压高于设定值两个条件中的任一条件时，复合电压动作。

3) 测试时，同时加入单相故障电流和故障电压(低电压或负序电压)，测试保护装置可靠动作。

3 技术改造后的效果

广元矿区35 kV变电站保护系统进行完善以后，未再发生非故障越级跳闸的现象，供电系统运行平稳，有效提高了矿区供电的安全可靠性。