零序保护整定配合应注意的问题探析

薛淑姣　綦浩楠

摘要：针对目前我国使用的零序保护整定配合方法而言，500kV变压器在零序过流保护的整定配合上具有一定的难度，极有可能产生保护装置越级动作，使得线路在接地时发生故障，从而引起变压器零序保护的误动。文章对零序保护整定配合时需要注意的问题进行了探讨，并在此基础上提出了零序反时限保护的整定配合方案。

关键词：500kV变压器；零序过流保护；整定配合；保护装置越级；保护误动 文献标识码：A

中图分类号：TM403 文章编号：1009-2374（2015）23-0153-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.23.077

在我国的电力系统中，500kV变压器是一种非常重要的变电设备，如果设备发生了故障，系统则不能正常运行，设备安全也会受到严重影响。故障发生后，为了能够及时可靠地对故障点进行有效隔离，继电保护装置会根据运行情况设定相应的保护整定值，如装置的操作不当或者配置不当都将会引起保护误动作，损坏变电设备，情况严重时还会使整个电网系统瘫痪，造成大面积停电事件。变压器设备本体配置为单套保护，其余地方配置为双重后备以及双主保护，结合自身所学专业知识，文章主要分析研究了变压器相邻元件和其本身内部接地时短路故障的零序保护与整定的配合。

1 500kV变压器的零序过流保护配置

500kV变压器零序过流保护配置主要包括五个部分：第一，在变压器的高压侧带方向，具有限定时限的零序过流保护和反时限的零序保护；第二，在压侧带方向，同样具有限定时限的零序过流保护，此外具有限定时限的没有方向的零序过流保护；第三，公共绕组上具有限定时限和反时限的零序过流保护；第四，在220kV侧出线的位置配置了两段定时限零序保护，分别为灵敏段和高阻段保护；第五，在500kV侧出线的位置同样配置了两段零序保护，分别为灵敏段和反时限保护。

2 500kV变压器零序保护的整定配合

2.1 500kV侧方向零序保护的配合

保护方向与500kV侧母线保持一致，与出线侧的灵敏段相配合，这类配合方式属于定时限保护配合。而500kV侧方向的零序反时限保护则需要同其出线侧的零序反时限保护相配合，这两者共同作用的零序反时限保护产生的曲线，确保了有效的动作级差。所以说，500kV侧方向的零序时限配合较为容易，并不会产生较大的配合难题。

2.2 220kV侧零序保护的配合问题

2.2.1 中压侧及高压侧同侧方向的零序定时限需要与反时限配合。因为变压器出线金属发生接地故障时，需要由零序定时限来作为后备保护，在这种情况下，零序定时限Ⅰ段会自动开始保护动作，从而避免反时限零序保护跳开三侧而导致事故范围的扩大。

2.2.2 根据变压器零序过流的保护配置来看，为了保证零序保护正确的选择性，需要对以下配合关系加以考虑：变压器500kV侧方向零序反时限保护及公共侧绕组方向的零序反时限保护应该与220kV侧方向的零序定时限保护相配合，具体来讲即变压器中压侧发生故障时，应该确保中压侧零序定时限能够产生保护动作，同时变压器的公共绕组侧的零序反时限及高压侧的零序反时限都不会发生误动。这是因为发生故障时，220kV侧带方向的零序定时限Ⅰ段和Ⅱ段首先会在第一时限跳开220kV侧母联的开关，然后在第二时限从变压器的三侧跳开，然而500kV侧带方向及公共绕组侧的零序反时限不会分时限，而是直接在变压器的三侧跳开，在这种情况下，如果零序保护没有任何选择性的动作，极易扩大事故的停电范围。

由以上分析可知，500kV变压器的公共绕组、高压侧带以及500kV侧出线的零序反时限保护均没有方向性，又具有相对较远的保护范围，有可能会对变压器220kV侧带进行保护，甚至有时会延伸到其出线。在下一级线路发生故障时，500kV侧出线、高压侧带及公共绕组侧的零序反时限保护都会有先动的可能性，中压侧的定时限零序保护只能与220kV侧出线的灵敏段相配合，同时母线接地发生故障时，灵敏度至少为1.5。一般来讲，不带方向的定时限零序保护只与变压器出线的零序保护末端配合是远远不够的，因为只有在这种配合方式的情况下，有极大的可能会产生越级动作。除以上配合外，不带方向的定时限零序保护还应与500kV侧出线、高压侧以及公共绕组的零序反时限保护相

配合。

3 500kV变压器零序保护整定方法

3.1 500kV变压器中压侧定时限零序保护整定

一般来讲，在500kV变压器中压侧定时限零序保护与220kV出线的零序灵敏段配合时会得到相应的整定值，在中压侧母线发生故障时，用该整定值来对其灵敏度进行校验时，发现灵敏度K1m低于1.5，不满足技术要求。在这种情况下，只能按照灵敏度设为1.5时对应的整定值来进行操作，这就会导致配合整定值高于得出的整定值，也就是说得出的整定值与某些变压器出线零序灵敏段保护的定值不匹配，尤其是在出线时具有短线路和长线路的情况下，极有可能出现零序保护越级跳闸的现象。因此，在定值计算整定方面，应该采取措施加以改进。

3.1.1 定值I01的整定。要想得到合理的整定值，首先要确保220kV侧出线中相对较短的整条线路上都具有灵敏度；其次在相邻220kV变压器中110kV母线发生故障时，尽量躲避开，以防发生越级跳闸的现象；再次在相邻两级220kV线路的末端发生故障时，尽量躲避开，防止延伸至更远的范围；最后尽可能按照躲避220kV侧出线零序灵敏段时的灵敏度来进行定值。

3.1.2 分段时间T01或者跳220kV母联的整定。在与220kV侧出线零序的灵敏段时间进行配合时，变压器热稳会要求对主变侧开关跳开并且持续2s的时间，因此，需要跳220kV母联或者按照相关要求将分段时间设为1.7s。如果220kV系统接地出现故障，当变压器中压侧带的故障零序电流比I01大时，中压侧定时限零序会自动产生保护动作，即分段时间为1.7s时，分段或者跳开220kV母联，分段时间达到2.0s时，跳开主变各侧的开关。当分段时间较小并且分段带有方向时，对变压器500kV侧出线、高压侧带以及公共绕组的零序反时限保护的配合可以不予与考虑。endprint

3.2 500kV变压器中压侧无方向定时限零序保护整定

当220kV系统接地出现故障时，如果主变中压侧的故障电流比I01小，中压侧带无方向定时限零序会产生保护动作，即动作时间T02会分段或者跳开220kV母联，T02+△T会跳开主变各侧的开关。220kV各个线路之间定值的互相配合，导致220kV侧出线定时限零序的高阻段产生较长的动作时间，加之此时电流整定值较小，很有可能使500kV侧出线、高压侧带以及公共绕组的反时限零序保护提前达到定值，从而导致越级跳闸。必须要对高阻段与500kV侧出线、高压侧带以及公共绕组的反时限零序保护的配合加以考虑，定值整定如下：定值I02整定。要保持与500kV侧出线的零序反时限保护产生的动作时间、高压侧带的零序反时限保护产生的动作时间、公共绕组的零序反时限保护产生的动作时间、220kV侧所有出线的零序高阻段整定时间的配合，通过对定值计算，就能够得到相对合理的整定值。

只有正确地选择出整定值和动作时间的大小，才能保证零序保护在遇到故障时做出正确的动作。计算可知，一般情况下，变压器220kV侧出线的零序定时限高阻段的动作时间小于5s。

4 结语

500kV变压器中压侧无论是有方向还是没有方向的定时限零序保护整定都存在一定的困难，尤其是没有方向性时，因为无方向定时限的零序保护整定需要考虑很多的因素，稍有疏漏，就有可能会导致保护越级动作的发生，继而造成电网大面积停电事故。因此，为了简化配合，解决配合难点，应该采取零序反时限保护，为220kV的侧出线配置定时限的灵敏段保护和零序反时限保护，杜绝保护误动现象的发生，从根本上实现电网运行的安全性和稳定性。

参考文献

[1] 赵黎丽，高昌培.500kV自耦变压器零序过流保护的整定配合[J].电力系统自动化，2010，（7）.

[2] 彭海平.500kV变压器中压侧及220kV出线零序过流保护配置及整定方法研究[J].电力系统保护与控制，2011，（1）.

[3] 赵黎丽，高昌培.线路和变压器零序反时限保护及其整定配合[J].电力系统自动化，2011，（17）.

作者简介：薛淑姣（1994-），女，山东巨野人，山东理工大学电气及电子工程学院学生，研究方向：电气工程及其自动化；綦浩楠（1994-），男，山东济南人，山东理工大学电气及电子工程学院学生，研究方向：电气工程及其自动化。

（责任编辑：蒋建华）endprint