电网主变后备保护存在的问题及解决方法吕国庆

电网主变后备保护存在的问题及解决方法吕国庆

吕国庆董智扬

（国网河南西峡县供电公司河南西峡474550）

摘要：主变压器是电力系统中的重要元件，其稳定运行及故障时可靠从电网中及时切除，对电网的安全稳定运行和保证对电力用户的可靠供电意义重大。另外，我公司110kV变电所主变高、低压侧后备保护担负着同级电压母线的主、后备保护，地位特殊、使命重要，必须高度重视并配好主变压器的后备保护。

关键词：主变压器、系统、电力、负荷、保护。

前言

电力系统中母线故障是严重的恶性故障，将引起母线电压大幅降低，使接在母线上的电力负荷送不出去；并且母线故障时短路电流很大，巨大的短路电流及电动力易造成电气设备损坏和主变线圈变形，绝缘降低，我公司网内也曾出现过母线故障烧毁电力设备的事故；国网公司十八项反措中明确要求防止主变出口处短路故障，作为中低压母线保护的主变后备保护快速切除母线故障显得十分必要而迫切。近年来，睢县网内主变引线部分接地故障呈上升趋势，在用户变进线已全部要求加装了零序电流保护，主网内主变大电流接地系统侧零序电流保护投入运行，非常必要。

一、存在问题

问题1：主变低压母线故障切除时限较长。到目前为止，我公司管辖主变压器后备保护均配置过电流保护，且与配网出线过流保护配合，切除故障时限较长。母线故障时，巨大的短路电流通过主变绕组，对主变压器造成巨大的损害。近两年有部分厂家亦推出了主变中低压后备保护配置限时电流速断保护装置，该保护与配网线路保护配合实现反向连锁功能，可正确判断母线故障，并快速切除之。但由于多年来的运行习惯，现场二次接线没有完善或电网运行方式的限制，而没有投入运行。况且，大多数主变的高、低压后备保护不具备快速切除母线故障的条件。

问题2：主变高压后备保护对低压侧故障没有足够的灵敏度。由于主变的阻抗相对较大，对于终端变电所或容量较小的35kV主变，低压侧故障时，高压侧复合电压甚至过电流定值对低压侧故障没有灵敏度。对复合电压没有灵敏度的情况，通常用二侧复合电压并联来解决，这同样会带来另外的问题，当低压侧故障切除后，低压侧母线PT被切除失电，致使高压侧复压闭锁实际被解除，中压侧复合电压在恢复过程中，在中压侧电动机启动电流的作用下，流过高压侧后备保护的负荷电流可能超过其过流定值而误动跳闸，误切中压侧负荷。

问题3：公司网内大部分主变高压侧中性点未接地，高压零序电流保护停用，导致差动保护拒动时，主变高压侧引线及绕组接地故障不能快速切除。

二、采取方案

1、对于主变中、低压母线故障切除时限较长的问题，最理想的解决方案是加装专用母差保护，为保证可靠供电，现阶段从经济上来讲是可行的。但实际上有诸多条件的限制，加装专用母差保护难以实现：一是中低压电网故障对上级电网冲击不大，又没有稳定性要求，加装专用母差保护的必要性不强；二是主变及母联保护接入三相CT，而中、低压出线保护一般接入两相CT；三是主变及母联保护CT变比较大，而中、低压出线保护CT变比差别较大，有的可能很小——如所用变保护CT仅为50/5，与母联及主变CT变比相差10倍以上；以上两条决定了母线差动保护难以实现差动功能。因此，解决方案只能采用降低主变中、低压后备保护的动作时限。

对运行的变电站，建议其中一段中、低压后备保护按限时电流速断保护整定。其定值按与出线的速断或限时速断保护配合，对母线故障有1.5的灵敏度整定，并将一时限控制在0.6S以内。如果出线限时速断保护与同电压等级主变后备限时速断保护不配合时，可考虑该条线路的时间级差压至0.2S；若为带重要负荷的配网线路，可考虑配置全线速动保护，由于微机保护的普及和生产技术的成熟，从经济上考虑也是合理的。若是普通的配网线路，时间级差难以压缩时，可考虑该线路速断保护无选择性快速切除全线故障，再由重合闸纠正下级线路故障的无选择性跳闸。确保中、低压母线故障的快速切除。该段保护二时限以不大于1S切主变各侧开关，以防止该侧开关拒动时仍以较短时限切除母线故障。对于新投变电所，建议加装反向连锁保护功能，但仍应采取开关拒动的补救措施。

2、对于主变高压侧后备保护对低压侧故障没有灵敏度的问题。建议在高压后备专设一后备保护，根据继电保护反措要求，新加后备保护电流电压应取自独立于原高后备保护的电流互感器和电压互感器绕组，直流电源取自不同的直流母线，新加后备保护电流接入主变套管CT，电压取低压侧PT二次电压，原高后备复压不再并联低压侧电压，并改变定值整定方案加以解决。在低压侧故障时，流过高压侧的电流实际上是低压故障电流与中压负荷电流之和。该保护装置实际的故障电流应采用高压侧故障电流减去中压侧负荷电流（即Ih-Im）计算，这样高压侧的过流定值可整定的比较小，1.25~1.4（视灵敏度而定）倍的主变低压侧额定电流（Ile）即可（当主变低压侧容量为主变额定容量的1/2时，效果非常明显），使低压故障的灵敏度得到满足。至于中压侧，由于与高压侧的距离较近，灵敏度可满足要求。

3、由于主变高压侧独立CT后还有引线、开关、刀闸、主变高压套管及高压绕组中性点套管等设备，主变高压侧发生接地故障的几率非常高，我公司电网的运行实践已证明了这一点。故而主变35kV侧的零序电流保护应投入运行。其接线方式如下：将主变高压侧的零序电流保护接入独立CT，而非中性点零序CT，这样当主变高压侧引线及其绕组发生接地故障时，零序电流保护能可靠启动并切除故障，保证主变差动保护拒动时，主变高压侧引线及绕组接地故障能够快速切除，使35kV母线电压迅速恢复，减少对电网的冲击，提高供电可靠性。

当110kV侧绕组及其引线出发生接地短路故障时，短路电流即零序电流通过接地点——进入大地——流至电源变电站主变同电压等级接地中性点——经过同电压等级绕组——流出同电压等级线路——流回接地点，构成零序电流通路，完全可以实现主变中性点不接地的零序电流保护。

三、结论

主变中低压侧后备保护加速切除其同电压等级侧母线故障非常迫切，实现起来也不困难，要引起我们的高度重视。在当前配网相对强大的环境下，保护整定计算人员在主变中、低压后备保护整定计算中尤其要树立“丢卒保车”的意识和决心，定值方案要快速切除故障母线，保非故障母线电力的正常送出。