謝章凱

(國網(wǎng)福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

?

變壓器繼電保護(hù)配置與整定計(jì)算探討

謝章凱

(國網(wǎng)福建安溪縣供電有限公司 福建 安溪 362400)

針對(duì)變壓器故障頻繁發(fā)生的狀況，根據(jù)變壓器故障點(diǎn)位置，選擇差動(dòng)保護(hù)和瓦斯保護(hù)為主保護(hù)；根據(jù)過負(fù)荷狀況，選擇帶電壓閉鎖過電流保護(hù)為后備保護(hù)；其次給出差動(dòng)保護(hù)和過電流保護(hù)的具體整定計(jì)算方法。

變壓器；繼電保護(hù)；整定計(jì)算

一、變壓器的常見故障

對(duì)于變壓器來說，在運(yùn)行過程中通常出現(xiàn)的故障包括以下幾種情況：過負(fù)荷運(yùn)行；過激磁；不接地變壓器中性點(diǎn)電位升高；油箱內(nèi)的油位出現(xiàn)異常；溫度過高及冷卻器全停等非電量保護(hù)。

二、變壓器的繼電保護(hù)

(一)變壓器主保護(hù)

(1)差動(dòng)保護(hù)

對(duì)變壓器來說，高、低兩側(cè)的額定電流存在一定差異，為了確保縱差保護(hù)正常工作，必須要保證變壓器在正常工作和出現(xiàn)故障時(shí)兩種情況下二次電流相等。因此必須滿足以下兩個(gè)關(guān)系：

(1)

(2)瓦斯保護(hù)

變壓器工作時(shí)，部分內(nèi)部故障難以及時(shí)辨別，更無法及時(shí)采取有效動(dòng)作，因此極易造成事故，若采取瓦斯繼電保護(hù)，能有效避免此種情況的發(fā)生。瓦斯保護(hù)的核心設(shè)備為瓦斯繼電器，通常安裝在變壓器和油枕的聯(lián)接管道上。如果變壓器內(nèi)部出現(xiàn)輕微故障，電流電弧能使變壓器內(nèi)部的油汽化，油面下降，使得瓦斯繼電器的水銀接點(diǎn)接通，及時(shí)進(jìn)行報(bào)警并執(zhí)行相應(yīng)動(dòng)作，這種保護(hù)稱為輕瓦斯保護(hù)；若變壓器內(nèi)部出現(xiàn)嚴(yán)重故障，電流電弧使變壓器內(nèi)部的油出現(xiàn)強(qiáng)烈汽化，形成沖擊油流，此時(shí)另外一對(duì)水銀節(jié)點(diǎn)接通并迅速跳閘，這種保護(hù)稱為重瓦斯保護(hù)。

(二)后備保護(hù)

過電流保護(hù)：變壓器工作過程中，外部也可能發(fā)生故障，為了避免外部故障而導(dǎo)致其繞組過電流，同時(shí)作為差動(dòng)和瓦斯保護(hù)的后備，又給變壓器配置了過電流保護(hù)。

三、變壓器的整定計(jì)算

(一)變壓器差動(dòng)保護(hù)的整定計(jì)算

差動(dòng)保護(hù)整定計(jì)算原則如下：第一，變壓器正常工作時(shí)，為了避免電流互感器二次回路斷線造成差動(dòng)保護(hù)誤動(dòng)作，主保護(hù)的啟動(dòng)電流應(yīng)該不小于最大負(fù)荷電流If,min。若If,min難以確定，可以通過變壓器的額定電流Ie,B來計(jì)算，通常啟動(dòng)電流可表示為：Idz=KkIf,max，此式中，Kk為可靠系數(shù)，通常取1.3；第二，躲開保護(hù)范圍外部短路時(shí)最大不平衡電流，主保護(hù)的啟動(dòng)電流應(yīng)為：Idz=KkIbp,max，此式中，Ibp,max為外部短路時(shí)的最大不平衡電流。

在具體執(zhí)行過程中，不論按照上述那個(gè)原則來計(jì)算，都必須避免勵(lì)磁涌流的影響。如果變壓器的差動(dòng)保護(hù)采用波形鑒別原理構(gòu)成，勵(lì)磁涌流對(duì)其不會(huì)產(chǎn)生影響，因此無需考慮；若采用速飽和鐵心的差動(dòng)繼電器，必須將電流進(jìn)行如下整定：Idz,J≥1.3Ie,B/n1，才能避免勵(lì)磁涌流的影響。

(二)變壓器過電流保護(hù)的整定計(jì)算

多種類型的變壓器，例如：升壓、大容量降壓及負(fù)荷電流較大的變壓器等，都極易出現(xiàn)瞬間的過負(fù)荷情況。如果采用普通的過電流保護(hù)，可能會(huì)出現(xiàn)靈敏度不夠的現(xiàn)象，在此種情況下，可配置帶電壓閉鎖的過電流保護(hù)裝置，此時(shí)可以不考慮短時(shí)過負(fù)荷電流的影響。對(duì)于帶電壓閉鎖的過電流保護(hù)，電流元件的整定計(jì)算，按照下述條件計(jì)算并取最大值。

(1)根據(jù)變壓器的額定電流整定，具體表示如下式2所示：

(2)

上式中，Ie,Kk,Kf分別表示額定電流、可靠及返回系數(shù)，可靠系數(shù)和返回系數(shù)通常取值為1.15-1.2,0.85。

(2)若為三繞組變壓器，除了考慮上述條件外，還必須考慮兩側(cè)的保護(hù)定值。若為單側(cè)電源，同時(shí)還必須考慮抽頭變動(dòng)而導(dǎo)致配合系數(shù)變化；若為多側(cè)電源，對(duì)于部分不帶方向保護(hù)元件的電流整定，要充分考慮各元件的配合順序。

(3)靈敏度檢驗(yàn)。對(duì)于繼電保護(hù)裝置最小短路電流的整定，通常假設(shè)另一側(cè)出現(xiàn)相間短路，具體表達(dá)式如下式3所示：

(3)

上式中，Id,min表示另一側(cè)短路時(shí)的最小短路電流。同時(shí)要求Klm的值必須不小于1.25。

對(duì)于電壓閉鎖元件定值的整定，其電壓具體計(jì)算公式如下式4所示：

(4)

上式中，Kk,Kf,Ue,min,Ue分別表示可靠系數(shù)、返回系數(shù)、最低運(yùn)行電壓及額定電壓。通常情況下，Kk,Kf取值為1.2—1.25，1.15-1.2，Ue,min=0.9Ue。

靈敏度計(jì)算的具體表達(dá)式如下式5所示：

(5)

上式中，Ucy,max表示檢驗(yàn)點(diǎn)出現(xiàn)故障時(shí)，繼電保護(hù)裝置母線上的最大殘壓。同時(shí)Klm的值必須不小于1.25。

四、結(jié)束語

為了確保變壓器工作時(shí)具有更高的穩(wěn)定性和可靠性，務(wù)必對(duì)其配置速度快、功能全、安全性高的繼電保護(hù)設(shè)備。本文對(duì)變壓器的繼電保護(hù)配置及整定計(jì)算進(jìn)行了深入探討，以確保繼電保護(hù)裝置功能得到良好發(fā)揮。

[1]鄧祖前.關(guān)于一起變壓器差動(dòng)保護(hù)動(dòng)作的分析和處理[J].電力系統(tǒng)與控制,2010,15

[2]吳軼群,吳金輝.大型機(jī)組繼電保護(hù)方案配置的探討[J].廣東水利水電,2010,18

[3]高磊.200MW 發(fā)電機(jī)變壓器繼電保護(hù)配置方案的探討[J],電源技術(shù)應(yīng)用,2013,19