淺析小電流接地系統中35kV電力變壓器保護配置

蘇晉宜

(晉煤集團供電分公司，山西 晉城 048006)

1 引言

所謂小電流接地系統是指中性點不接地或經過消弧線圈或高阻抗接地的三相系統，當某一相發生接地故障時，由于不能構成短路回路，接地故障電流往往比負荷電流小得多，所以這種系統被稱為“小電流接地系統”我國劃分標準:X0/X1＞4～5的系統屬于小接地電流系統。其中X0為零序阻抗，X1為正序阻抗。由于我國35kV系統均為小電流不接地系統。因此，熟悉35kV電力變壓器的保護配置及其與線路三段式電流保護的配合就顯得尤為重要。

2 變壓器的工作原理

變壓器工作原理:變壓器是變換交流電壓、電流和阻抗的器件，當初級線圈中通有交流電流時，鐵芯(或磁芯)中便產生交變磁通，使次級線圈中感應出電壓(或電流)。變壓器由鐵芯(或磁芯)和線圈組成，線圈有兩個或兩個以上的繞組，其中接電源的繞組叫初級線圈，其余的繞組叫次級線圈。我們主要討論的為35kV系統中降壓變壓器。因為其在中性點不接地系統中應用最為廣泛。

3 變壓器保護的配置

3.1 變壓器的主保護

在35kV的變壓器中變壓器的主保護有差動保護，瓦斯保護。根據變壓器調壓方式不不同，瓦斯保護又分為有載調壓重瓦斯和本體重瓦斯保護。

(1)變壓器的差動保護，其保護范圍為變壓器兩側開關差動CT之間的變壓器引線，隔離刀閘之間的一次電氣部分。它的動作原理是根據基爾霍夫電流定律:電路中任一個節點上，在任一時刻，流入節點的電流之和等于流出節點的電流之和。所以當區外短路故障時，有較大的穿越性電流流過變壓器時，差動保護不會動作。又根據變壓器兩側的線圈接線方式不同，進行正確的相位補償。差動CT的Y形側△接，△形側Y接。根據短路電流的大小，及動作的原理又分為差動速保護，(其整定值一般為8倍的變壓器額定電流)及比率制動的差動保護。

(2)瓦斯保護是變壓器內部故障的主保護，屬于非電量保護中的一種。其保護范圍相對于差動要保護范圍較小。主要保護變壓器內部故障，包括:變壓器相間短路、匝間短路、鐵芯故障、短線故障、變壓器油面降低。同時瓦斯保護是變壓器鐵芯故障，油面降低的唯一保護，差動保護對此無反應。所以說不能用差動保護代替瓦斯保護，瓦斯保護也無法完全代替差動保護。其原理是當變壓器內部故障時，在故障點產生有電弧的短路電流，造成油箱內局部過熱，并造成變壓器油分解，產生氣體進而造成噴油沖擊繼電器，瓦斯保護動作。瓦斯保護分輕瓦斯和重瓦斯兩種，輕瓦斯動作于信號，重瓦斯動作于跳閘。

3.2 變壓器的低后備保護

變壓器的低壓出線線路故障，但是低壓出線保護或者斷路器拒動時。此時通過變壓器低后備保護充當低壓出線線路的遠后備。變壓器低后備保護動作，變壓器低壓斷路器跳閘，切除故障點，但是也擴大了停電范圍。當低壓母線故障，母線差動保護沒有投入，或母線差動保護拒動的情況下，變壓器低后備保護動作，變壓器開關跳閘切除故障點。此時，變壓器低后備保護充當了母線故障的近后備。

3.3 變壓器的高后備和其他保護的配合

當變壓器的主保護(瓦斯，差動保護)拒動時，由變壓器的高后備動作切除故障點，此時變壓器的高后備保護充當變壓器差動和瓦斯保護的近后備。但是如果變壓器低壓側出線或者母線故障線路或母線保護沒有動作或者開關拒動通過變壓器的高后備保護動作，切除遠方故障，此時變壓器高后備保護就是母線故障和出線故障的遠后備保護。

4 變壓器保護和35kV進線的保護配合

在晉煤集團單電源的35kV線路中，一般配置有三段式電流保護。電流I段又稱為電流速斷保護。保護范圍為本線路全長的80%～85%。動作時限一般整定為0s，是根據線路末端發生三相金屬性短路時的短路電流來整定，不能夠保護線路全長。但是其保護范圍也不可超過變壓器差動保護的范圍。電流Ⅱ段保護又稱為限時速斷保護。其保護范圍為線路的全長，整定時間為0.5s。35kV進線的電流Ⅱ段保護和變壓器的限時速斷保護相配合。當變壓器的低后備限時速斷保護拒動或斷路器拒動時依靠35kV進線的電流Ⅱ段保護動作切除故障點。一般變壓器低后備限時速斷整定時間為0.4s，通過時間來實現其選擇性。電流Ⅱ段保護和電流I段都是線路的主保護。電流ⅡI段保護又稱為過電流保護，根據躲過最大負荷電流來整定，可以保護本線路全長及下級線路全長，整定時間較長，為1.8s，作為電流I段和電流Ⅱ段保護的近后備保護。

5 晉煤鳳凰山35kV變電站保護配置實例圖(見圖2)

圖1 變壓器差動保護單相原理接線圖

圖2

6 結束語

隨著繼電保護的發展，通過繼電保護動作情況判斷故障范圍成為發展趨勢。可以幫助電力值班員，運行值班人員迅速判斷清楚故障的范圍。正確處理電力系統事故，起到事半功倍的作用。