县级供电公司35kV变压器继电保护整定计算探讨

耿 辉

(国网阜阳供电公司，安徽 阜阳 236000)

0 引言

按照国网公司三集五大的精神，国网阜阳供电公司调控中心对所辖县级供电公司所属专业进行垂直化管理，经过近一年的调研，发觉县级供电公司继电保护整定专业人员匮乏，因保护整定计算和上下级保护配合不当造成电网拒跳或越级跳闸的问题尤为突出，影响了电网供电可靠性。

县级供电公司35kV变电站变压器继电保护整定计算起着承上启下的作用，虽然电压等级较低，保护比较简单，但由于受到上级电源系统定值限额限制，使得变压器保护整定和配置出现诸多困难，是县级供电公司继电保护整定计算的一大难点。

文章通过对某35kV变电站变压器保护整定计算实例进行分析，详细阐述35kV变压器保护整定和配置，对变压器保护整定具有较大的工程实用价值和重要的理论意义。

1 保护配置和整定基本原则

35kV电源系统定值:过流Ⅰ段定值4200A，时间0.3秒，按不伸出变电站1、2号变压器低压侧整定;过流Ⅱ段定值770A，时间1.2秒，按躲过变电站最大负荷电流整定。上下级同类型保护时间级差取0.3秒。

1.1 保护配置一及相应整定原则

变压器高压侧配置［1］过流Ⅰ段、过流Ⅱ段保护，低压侧配置过流Ⅰ段、过流Ⅱ段保护。

整定原则［2］:高压侧过流Ⅰ段首先按与系统过流Ⅰ段配合，其次按与低压侧过流Ⅰ段配合且对低压侧10kV母线有不小于1.2倍的灵敏度整定，动作时间按与系统过流Ⅰ段时间配合整定，取0.3-0.3=0秒;高压侧过流Ⅱ段首先按与系统过流Ⅱ段配合，其次按与低压侧过流Ⅱ段配合整定，动作时间按与系统过流Ⅱ段时间配合整定，取1.2-0.3=0.9秒。低压侧过流Ⅰ段按对低压侧10kV母线故障有不小于1.5倍的灵敏度整定，低压侧过流Ⅱ段按躲过1号变压器最大负荷电流整定。

高压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段动作跳1号主变高、低压二侧开关，低压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段动作跳1号主变低压侧开关。

按此原则整定，1号主变低压侧过流Ⅰ段时间只能整定0-0.3=-0.3秒，显然不可能，若1号主变低压侧过流Ⅰ段时间整定0秒，则不能和高压侧过流Ⅰ段配合。此方案保护配置和整定原则不可取。

1.2 保护配置二及相应整定原则

变压器高压侧配置过流Ⅰ段、过流Ⅱ段保护，低压侧不配置保护。高压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段动作跳1号主变高、低压二侧开关。

分两种情况考虑:

(1)第一种情况整定原则:高压侧过流Ⅰ段首先按与系统过流Ⅰ段配合，其次按与低压侧过流Ⅰ段配合且对低压侧10kV母线有不小于1.2倍的灵敏度整定，动作时间按与系统过流Ⅰ段时间配合整定，取0.3-0.3=0秒;高压侧过流Ⅱ段按躲过1号主变最大负荷电流整定，动作时间取1.2-0.3=0.9秒。

按此原则整定，10kV出线过流Ⅰ段时间按与高压侧过流Ⅰ段配合整定只能取0-0.3=-0.3秒，显然不可能，若10kV出线过流Ⅰ段整定0秒，一则不能和高压侧过流Ⅰ段配合，二则10kV出线送电时，由于线路配电变压器数量多，励磁涌流大无法躲过。此方案保护配置也不可取。

(2)第二种情况整定原则:高压侧过流Ⅰ段首先按与系统过流Ⅰ段配合，其次按躲过低压侧10kV母线故障整定，动作时间按与系统过流Ⅰ段时间配合整定，取0.3-0.3=0秒;高压侧过流Ⅱ段按躲过1号主变最大负荷电流整定，动作时间取1.2-0.3=0.9秒。

高压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段动作跳1号主变高、低压二侧开关。

由于系统过流Ⅰ段和1号主变高压侧过流Ⅰ段均按不伸出主变低压侧整定，且变压器低压侧不进行保护配置，那么10kV出线过流Ⅰ段时间不需要和高压侧保护配合，可以整定0.3秒;10kV出线过流Ⅱ段动作时间按与高压侧过流Ⅱ段配合，可整定0.9-0.3=0.6秒。

按此原则整定，高压侧过流Ⅰ段动作时间为0秒，变压器空载投入时，可能躲不过变压器励磁涌流;虽然10kV出线过流Ⅱ段能够很好地与变压器高压侧过流Ⅱ段保护配合，但是1号变压器高压侧过流Ⅰ段只能保护变压器内部的一部分。

1.3 保护配置三及相应整定原则

变压器高压侧不配置保护，低压侧配置过流Ⅰ段、过流Ⅱ段保护。

整定原则:低压侧过流Ⅰ段按对低压侧10kV母线有不小于1.5倍的灵敏度整定，由于系统过流Ⅰ段是按不伸出1、2号变压器低压侧整定的，因此，低压侧过流Ⅰ段动作时间不需要和系统配合，取0.6秒;低压侧过流Ⅱ段按躲过1号主变最大负荷电流整定，动作时间和系统过流Ⅱ段配合，取1.2-0.3=0.9秒。

低压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段动作跳1号主变高、低压二侧开关。

按此原则整定［3-4］，变压器低压侧10kV出线过流Ⅰ段动作时间可整定0.6-0.3=0.3秒，10kV出线过流Ⅱ段动作时间可整定0.9-0.3=0.6秒。10kV出线过流Ⅰ段和过流Ⅱ段能够很好地和变压器低压侧过流Ⅰ段和过流Ⅱ段保护配合;此时变压器高低压侧套管和内部故障由差动和瓦斯以及系统过流Ⅰ段和过流Ⅱ段共同保护。

权衡利弊，1号变压器保护应按保护配置三及相应整定原则进行整定计算，才能留给低压侧10kV出线过流Ⅰ段和过流Ⅱ段比较宽裕的整定时间，并且变压器内部有反应各种故障的保护。

2 整定计算实例

2.1 35kV变压器整定典型实例

下面通过实例，按保护配置三及相应整定原则对变压器进行整定计算。

本次计算所用阻抗参数均为标幺值，基准容量1000MVA，基准电压、基准电流见表1，短路电流计算采用工程计算公式。

表1 基准容量下的基准电压和基准电流

图1是某35kV变电站一次接线图和正序阻抗图，该站由35kV系统供电，经1号主变带10kVⅠ母，经2号主变带10kVⅡ母，正常运行方式下10kVⅠ母和10kVⅡ母并列运行。

2.2 35kV变压器整定计算

2.2.1 基础参数

35kV系统阻抗:大方式正序阻抗0.334+j2.709，小方式正序阻抗0.335+j2.741。

1号变压器:型号SZ11-20000/35，短路阻抗7.78%，额定电压35kV/10.5kV，额定电流330/1100A。

2号变压器:型号SFSZ7-10000/35，短路阻抗7.9%，额定电压35kV/10.5kV，额定电165/550A。

2.2.2 标幺值参数计算

1号主变正序电抗:

2号主变正序电抗:

1、2号主变并列运行电抗:

10kV母线正序阻抗:

大方式正序阻抗:

小方式正序阻抗:

2.2.3 短路电流计算

小方式35kV母线两相短路短路电流:

小方式10kV母线两相短路短路电流:

1、2号主变并列运行1号主变分支系数:

小方式10kV母线两相短路通过1号主变短路电流:

2.2.4 保护定值计算

(1)10kV侧过流Ⅰ段

按小方式10kV母线两相短路有不小于1.5倍灵敏度整定:

动作时间:T=0.3秒，10kV过流Ⅰ段一般不经复压闭锁。

(2)10kV侧过流Ⅱ段

动作电流按躲过1号主变10kV侧最大负荷电流整定:

低电压元件按躲过正常运行时的最低电压整定:

二次值:

负序电压元件按躲过正常运行时的最低电压整定:

二次值:

动作时间:T=0.6秒，10kV过流Ⅱ段一般经复压闭锁。

(3)差动保护

差动启动电流:按躲过变压器额定负载时最大不平衡电流整定。

本工程取Icdqd=0.4Ie，主变投运后实测最大负荷时差动回路的不平衡电流。

差动速断电流:变压器内部发生严重故障时，CT饱和引起差动保护延时动作，为快速切除故障装设差动速断保护。

本工程取Icdsd=6Ie。

灵敏度校验:按最小运行方式下1号主变35kV母线两相短路灵敏系数不小于1.2。

(4)非电量保护

油温高、绕组温度高、压力释放保护一般情况下投信号，出于保护变压器考虑时可以投跳闸。

图2是按所选保护配置的时间配置图和保护范围图，图中I1表示过流Ⅰ段，I2表示过流Ⅱ段。

目前，国网阜阳供电公司所辖35kV变压器按保护配置三及相应整定原则进行整定，经过一年多运行，各变电站保护运行良好，10kV线路故障相应线路的保护都能正确地跳闸，未发生任何越级跳闸事件和停电事件，作为一种典型的保护配置在公司35kV电网中得到广泛的应用。

3 小结

县级供电公司35kV供电网络是电网的重要组成部分。由于电网迅速发展，县公司定值和时间整定不配合的问题日益突出。近年来，在县级供电公司供电网络优化及整定原则上做了很多工作，以期达到最佳的解决方案，并取得了一些成果，越级跳闸事件有了很大幅度降低。寻找一种实用化的县公司供电网络整定原则是后续工作的重点，这对提高我国县公司供电网络的可靠性、安全性和经济性有着重要的意义。

［1］Q/GDW422-2010.国家电网继电保护整定计算技术规范［S］.北京:中国电力出版社，2010.

［2］张保会，尹项根.电力系统继电保护［M］.北京:中国电力出版社，2005.

［3］DL/T 559-2007.220～750kV电网继电保护装置运行整定规程［S］.北京:中国电力出版社，2008.

［4］DL/T 584-2007.3～110kV电网继电保护装置运行整定规程［S］.北京:中国电力出版社，2008.