變壓器后備保護拒動原因分析

劉海豐

【摘 要】變電站主變壓器和側復合電壓閉鎖過電流保護拒動的事故，或者切斷電路裝置，如果當其中一個發生拒動現象，進而使后備保護實效斷出故障位置并及時面對問題作出相應對策的方法。突然當故障出現時針對側主變壓器在相鄰的線路遠端，并且保護裝置，擴大了受損面積，造成嚴重后果這一問題，提出了一種能夠快速診斷故障位置并及時面對問題做出相應對策的方法。

【關鍵詞】變壓器；后備保護；拒動原因

前言

對由外部相間短路引起的變壓器過電流，變壓器應裝設相間短路后備保護，該保護宜選用過電流保護。為提高靈敏度、增加安全性，變壓器相電流保護宜采用復合電壓閉鎖過電流（簡稱復壓過流）保護的方法。復壓過流保護作為變壓器外部相間短路的后備保護在電網中得到廣泛應用。目前，對于變壓器相間后備保護的分析研究多集中在變壓器相間后備保護對低壓側相間短路故障靈敏度不足和動作時限過長2個方面，而對于變壓器低壓側相間后備保護對本側出線遠后備靈敏度問題的論述則較少。本文通過對一起事故的具體分析，指出了目前變壓器中、低壓側復壓過流保護對本側出線三相短路遠后備靈敏度不足的問題并提出了相應的對策。

1三繞組變壓器后備保護

對于三繞組變壓器，當其一側斷路器跳開后，另外兩側還能夠繼續運行，所以三繞組變壓器相間短路后備保護在作為相鄰元件的后備時，應該有選擇性地只跳開近故障點一側的斷路器，保證另外兩側繼續運行，盡可能地縮小故障影響范圍；而作為變壓器內部故障的后備保護時，應該跳開三側斷路器，使變壓器退出運行。為此，需要在變壓器的兩側或三側都裝設復壓過流保護裝置，各側保護之間相互配合作為變壓器內部故障及其相鄰元件的后備保護。通常，主電源側的復壓過流保護兼作變壓器主保護的后備，而其他各側復壓過流保護主要作為本側相鄰元件保護的后備。對于單側電源的三繞組變壓器通過時間元件的設置實現各側保護的相互配合；對于多側電源的三繞組變壓器還需在各電源側增設方向元件來實現各側保護的相互配合。

2變壓器后備保護拒動原因分析

后備保護不能進行的原因通常是因為低電壓部分的線電壓低于了母線的線電壓，從而造成三項短路，使中壓側的電壓部分失靈。另外就是由于高壓側的電壓出現局部的分配錯誤而導致過電流保護取代了后備保護設備，使得故障被解除，配電網的受損區域得到有效的控制。

通過不斷的分析探究可以得出進一步的結論。如果線路的斷路器發生拒動，那么將直接影響到主變壓器對該側保護的靈敏度。因為故障出現的地方處于主變本側路線，所以故障被排除的可能性很小，進而導致電路的受損面積進一步加大。

3實例分析結果

3.1變壓器額定容量變化

當前曹縣公司110kV變電站變壓器主變容量一般都是以40-50MVA為主。系統的阻抗一般為12歐。通過對比分析可以得出相應的結論。隨著變壓器額定容量的不斷增大，三種元件受到的保護范圍越來越短。當出現三相短路時，低壓元件的保護范圍較短，當相鄰的線路較長時，低壓元件不能啟動，封鎖過電流保護，使變壓器后備保護拒動，過電流保護元件的保護范圍要高于低電壓元件。所以三者相比較而言，低電壓元件是使三相短路之后產生后備保護拒動的關鍵因素。所以當復合電壓元件的保護范圍相對縮短時，變壓器的后備保護將整體失去原有的靈敏度。

如果發生的是兩相短路，那么過電流的保護范圍將會相對縮短，而相比之下負序電壓元件將會出現較長的保護范圍。如果相鄰的線路較長，過流元件依舊不能進行正常的起動，也就會產生變壓器后備保護拒動的現象。所以在兩相短路時，過流元件是導致其后備保護拒動的關鍵性因素。所以，如果過電流的元件保護范圍縮短時，變壓器的后備保護系統的靈敏度將整體受到嚴重的影響。

3.2系統阻抗變化

變壓器的容量為額定容量，所以可以根據系統阻抗的變化，來對各個元件的保護范圍進行一個簡單的計算。通過實例的數據分析，可以得出，隨著系統阻抗的不斷加大，負序電壓元件以及低電壓元件的保護范圍會相對變長，而過電流元件則恰好相反，它的保護范圍將會逐漸變短。與上述的變化相一致，三相短路的主要后備保護拒動的原因是低電壓元件，二相短路的后備保護拒動的原因是過電流元件。

通過實例分析，不難得知，復壓過流保護系統以及變壓器額定容量的聯系較為緊密。當其保護范圍縮短時，變壓器的相鄰線路將會逐漸變長。

4保護效果的改進措施

4.1低電壓部分拒動現象的改進措施

當低電壓部分產生了拒動的現象，就會在復壓過流保護過程當中形成過電流保護，這樣就可以保護變壓器在不帶電壓閉鎖的情況下能夠正常的進行工作。達到有效降低因為低電壓產生的拒動，并且避免了后續因為拒動產生的一系列不利影響。

4.2不斷擴寬復合電壓閉鎖方式的應用范圍對變壓器的過電流進行保護

變壓器在運行過程中展現出的負載能力會因為規格類型不同，而具有不同的負載能力。如果依據變壓器的負載能力來對變壓器的過電流值進行整定，那么就會大大降低變壓器后備保護的靈敏度，從而導致過電流保護拒動現象的發生。

變壓器在正常運行過程中也難免產生電動機承載較大負荷的現象。這種承載的負荷往往超出了預定的承受范圍，但是合格的變壓器也應該具備能夠短時間承載過負荷的能力。在出現超過承載能力的狀況下，變壓器中的電子元器件很難跟隨變壓器短時間內產生的負荷能力進行改變，產生過大的變化。所以為了避免后備保護作用的產生，就應該采取復壓過流來對變壓器實行后備保護。

4.3主變后備保護中低電壓整定值的探討

主變后備保護中低電壓整定值主要考慮2點①躲過正常運行時可能出現的低電壓；②躲過電動機負荷自起動時的低電壓，電壓取自變壓器低壓側電壓互感器時，低電壓整定值可取0.5UN～0.7UN；電壓取自變壓器高壓側電壓互感器時，低電壓整定值可取0.7UN～0.8UN。當主變低壓側后備保護中增設高定值過流保護，低電壓元件對三相短路故障靈敏度不足的問題已經由高定值過流元件來解決時，為更可靠地躲過非故障時出現的低電壓，低電壓元件宜取規程推薦值中的較低值。比如：電壓取自變壓器低壓側電壓互感器時，低電壓整定值可取不大于0.6UN；電壓取自變壓器高壓側電壓互感器時，低電壓整定值可取不大于0.7UN。當然，必須強調的是，采用上述建議整定值時需注意校驗高定值過流元件對三相短路的靈敏度。

5總結

文章對變壓器后備保護拒動的原因進行了具體的分析，并結合一起變壓器相間短路后備保護拒動事故，對傳統復壓過流保護中低電壓元件、負序電壓元件和過電流元件的保護范圍進行了實例計算分析，指出了復壓過流保護隨系統阻抗和變壓器額定容量變化而變化且保護范圍較短，當相鄰線路遠端故障時保護靈敏度不足的問題。并且通過簡單的計算得出了受保護的范圍，得出了低電壓、負序電壓以及電流部分之間的變壓器額定容量變化的關系。提出了對變壓器進行后備保護的方法，不受系統運行方式、線路長短以及故障點位置和過渡電阻的影響，從而保障電力系統配電網的安全平穩運行。

參考文獻：

[1] 于海，梁少波，高健等.變壓器后備保護拒動原因分析與改進[J].科技展望，2015，（3）：129-129.

[2] 劉振亞.國家電網公司輸變電工程典型設計 110kV變電站分冊[M].北京：國家電網公司，2005.

[3] 李林川，肖俊，張艷霞.電力系統基礎[M].北京：科學出版社，2009.

[4] 張保會，尹項根.電力系統繼電保護[M].2版.北京：中國電力出版社，2010.

[5] 谷笑冬.35kV變壓器高后備保護不正確動作原因分析[J].電子制作，2017（02）

[6] 宋漢蓉，宋其，尹秦.關于110kV主變后備保護動作分析和整定計算的探索[J].華中電力，2011（03）

（作者單位：國網山東省電力公司曹縣供電公司）