变压器继电保护配置与整定计算探讨

2016-08-16谢章凯

福建质量管理 2016年12期

关键词：差动继电保护短路

谢章凯

(国网福建安溪县供电有限公司福建安溪 362400)

变压器继电保护配置与整定计算探讨

谢章凯

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针对变压器故障频繁发生的状况，根据变压器故障点位置，选择差动保护和瓦斯保护为主保护；根据过负荷状况，选择带电压闭锁过电流保护为后备保护；其次给出差动保护和过电流保护的具体整定计算方法。

变压器；继电保护；整定计算

一、变压器的常见故障

对于变压器来说，在运行过程中通常出现的故障包括以下几种情况：过负荷运行；过激磁；不接地变压器中性点电位升高；油箱内的油位出现异常；温度过高及冷却器全停等非电量保护。

二、变压器的继电保护

(一)变压器主保护

(1)差动保护

对变压器来说，高、低两侧的额定电流存在一定差异，为了确保纵差保护正常工作，必须要保证变压器在正常工作和出现故障时两种情况下二次电流相等。因此必须满足以下两个关系：

(1)

(2)瓦斯保护

变压器工作时，部分内部故障难以及时辨别，更无法及时采取有效动作，因此极易造成事故，若采取瓦斯继电保护，能有效避免此种情况的发生。瓦斯保护的核心设备为瓦斯继电器，通常安装在变压器和油枕的联接管道上。如果变压器内部出现轻微故障，电流电弧能使变压器内部的油汽化，油面下降，使得瓦斯继电器的水银接点接通，及时进行报警并执行相应动作，这种保护称为轻瓦斯保护；若变压器内部出现严重故障，电流电弧使变压器内部的油出现强烈汽化，形成冲击油流，此时另外一对水银节点接通并迅速跳闸，这种保护称为重瓦斯保护。

(二)后备保护

过电流保护：变压器工作过程中，外部也可能发生故障，为了避免外部故障而导致其绕组过电流，同时作为差动和瓦斯保护的后备，又给变压器配置了过电流保护。

三、变压器的整定计算

(一)变压器差动保护的整定计算

差动保护整定计算原则如下：第一，变压器正常工作时，为了避免电流互感器二次回路断线造成差动保护误动作，主保护的启动电流应该不小于最大负荷电流If,min。若If,min难以确定，可以通过变压器的额定电流Ie,B来计算，通常启动电流可表示为：Idz=KkIf,max，此式中，Kk为可靠系数，通常取1.3；第二，躲开保护范围外部短路时最大不平衡电流，主保护的启动电流应为：Idz=KkIbp,max，此式中，Ibp,max为外部短路时的最大不平衡电流。

在具体执行过程中，不论按照上述那个原则来计算，都必须避免励磁涌流的影响。如果变压器的差动保护采用波形鉴别原理构成，励磁涌流对其不会产生影响，因此无需考虑；若采用速饱和铁心的差动继电器，必须将电流进行如下整定：Idz,J≥1.3Ie,B/n1，才能避免励磁涌流的影响。

(二)变压器过电流保护的整定计算

多种类型的变压器，例如：升压、大容量降压及负荷电流较大的变压器等，都极易出现瞬间的过负荷情况。如果采用普通的过电流保护，可能会出现灵敏度不够的现象，在此种情况下，可配置带电压闭锁的过电流保护装置，此时可以不考虑短时过负荷电流的影响。对于带电压闭锁的过电流保护，电流元件的整定计算，按照下述条件计算并取最大值。

(1)根据变压器的额定电流整定，具体表示如下式2所示：

(2)

上式中，Ie,Kk,Kf分别表示额定电流、可靠及返回系数，可靠系数和返回系数通常取值为1.15-1.2,0.85。

(2)若为三绕组变压器，除了考虑上述条件外，还必须考虑两侧的保护定值。若为单侧电源，同时还必须考虑抽头变动而导致配合系数变化；若为多侧电源，对于部分不带方向保护元件的电流整定，要充分考虑各元件的配合顺序。

(3)灵敏度检验。对于继电保护装置最小短路电流的整定，通常假设另一侧出现相间短路，具体表达式如下式3所示：

(3)

上式中，Id,min表示另一侧短路时的最小短路电流。同时要求Klm的值必须不小于1.25。

对于电压闭锁元件定值的整定，其电压具体计算公式如下式4所示：

(4)

上式中，Kk,Kf,Ue,min,Ue分别表示可靠系数、返回系数、最低运行电压及额定电压。通常情况下，Kk,Kf取值为1.2—1.25，1.15-1.2，Ue,min=0.9Ue。

灵敏度计算的具体表达式如下式5所示：

(5)