糯扎渡电站500kV变压器保护的配置及其整定

　　引言。

　　糯扎渡水电站共装设 9 台单机容量为 650MW 的水轮发电机组，电站以 500kV 电压等级接入电力系统，在系统中担任调峰、一次调频和事故备用。

　　变压器作为电力系统中的重要电气设备，合理配置安全可靠的变压器保护装置无论是对系统还是其自身安全都有着极其重要的作用。文章阐述变压器保护配置的目的，变压器保护配置、组屏原则及整定。

　　1 糯扎渡电站 500kV 变压器保护的配置。

　　糯扎渡电站 500kV 变压器保护按双重化原则配置两套独立的、主后一体的、能反应被保护设备各种故障及异常状态的微机型保护装置和一套非电气量保护，以提高变压器保护的可靠性。500kV 变压器保护的主、后备保护共机箱，并接入不同组 TA（电流互感器）二次侧。两套电气量保护的电流、电压、电源和跳闸回路相互独立，分别作用于断路器的一组跳闸线圈；非电量保护同时作用于断路器的两组跳闸线圈。变压器的保护对象除了变压器之外，还包括高压厂用变压器。

　　1.1 主保护配置。

　　主保护配置中采用两套不同励磁涌流判别原理的差动保护作为变压器的主保护，其中第一套采用二次谐波制动原理的比率差动保护，第二套采用波形判别等原理的差动保护。此外，第一套、第二套主保护配置差动速断保护，比率差动保护，以提高切除变压器内部单相故障的可靠性。每套主保护配置一套不经 TA 断线闭锁的差动速断保护。

　　1.2 后备保护配置。

　　后备保护配置了 500kV 侧复压过流保护、阻抗保护、过励磁保护、接地后备保护。

　　复压过流保护作为主变外部相间短路的后备保护。500kV 侧复压过流保护配置两段，其中过流 I 段分两段延时，过流 I 段一时限按与糯扎渡电站 500kV 出线距离 III 段时间定值配合，过流 I 段二时限在一段的延时上增加 0.3s;过流 II 段按主变低压侧发生三相短路整定，灵敏度按 1.5 进行整定，保护出口都跳主变各侧开关。

　　阻抗保护装设于高压侧，阻抗保护为带偏移特性的方向阻抗继电器，方向指向母线，并利用阻抗继电器的偏移部分作为变压器绕组故障的后备保护。阻抗保护正、反方向阻抗值及动作时间分开整定。

　　过励磁保护用于变压器因过励磁引起的危害。主变过励磁取主变高压侧电压计算，过励磁保护反映变压器高压侧的过励磁倍数。

　　过励磁保护设置了定时限定值、反时限上限定值、反时限定值 I、反时限定值 II、反时限定值 IV,反时限下限定值，保护出口都跳主变各侧开关，并且过励磁保护与发电机励磁系统 VHz 限制能够匹配，VHz 限制动作时过励磁保护不动作，当主变确实已过励磁，VHz 限制已返回，过励磁保护可靠动作。

　　接地后备保护作为变压器高压侧和相邻元件单相接地故障的后备保护，由两段零序电流保护构成。

　　1.3 非电量保护配置。

　　非电量配置了主变冷却器全停、主变压力释放、主变油温过高、主变压力突变、主变绕温过高、主变油温过高、主变轻瓦斯、主变重瓦斯保护，只有重瓦斯保护出口跳闸，其他非电量保护只发信号。

　　1.4 糯扎渡电站 500kV 变压器保护组屏原则。

　　500kV 变压器两套电气量保护各组一面屏柜，分别为 A、B 屏；非电气量保护组一面屏柜，为 C 屏。其中变压器保护 A 屏：主、后一体化主变保护 1+打印机；变压器保护 B 屏：主、后一体化主变保护2+打印机；主变保护 C 屏：非电量保护+打印机。

　　2 500kV 变压器保护整定应注意的问题。

　　2.1 微机变压器差动保护整定。

　　糯扎渡电站微机变压器差动保护所用 TA 二次侧均采用 Y 接线，其相位补偿及电流补偿由软件实现。为了在变压器区外故障时差动保护有可靠的制动作用，同时在内部故障时有较高的灵敏度，保护装置生产厂家采用比率制动特性的差动保护。纵差保护动作特性曲线如图 1 所示：

　　因此，差动保护整定内容主要包括：（1）差动动作电流 Icd;（2）拐点电流 Izd;（3）比率制动系数 k1、k2;（4）速断动作电流 Isd.根据《大型发电机变压器继电保护整定计算导则》，差动启动电流应躲过最大负载时差回路中的不平衡电流，取 0.4Ie,差动动作电流按躲过变压器正常运行时的最大不平衡电流整定，差动速断电流按躲变压器励磁涌流和外部故障时最大不平衡电流中最大者整定，差动保护用拐点电流和比率制动系数一般取保护装置生产厂家推荐值，取6.0Ie,差流报警值取 0.1Ie.考虑到 TA 断线对设备和人身安全影响，500kV 变压器保护 TA 断线均整定为不闭锁差动保护。涌流闭锁功能中 A 柜选取二次谐波闭锁，B 柜选取波形判断。

　　2.2 变压器后备保护整定及方向指向。

　　由于变压器差动保护是非常可靠、灵敏、快速的主保护，对于变压器差动保护范围内的各种类型故障来说由于主保护的双重化和非电量保护的存在而没有死区问题。因此，变压器后备保护主要作为针对变压器区外各种故障所引起的变压器和相邻元件过电流的近后备保护。

　　500kV 变压器 500kV 侧阻抗保护 I 段正方向指向变压器，保证变压器相间故障有 1.3 的灵敏度整定， 反向阻抗为正方向阻抗的5%,第一、第二时限取 1.7s,保护出口都跳主变各侧开关。阻抗保护未装设振荡闭锁功能，延时整定应保证在振荡过程中不误动，最小选用 1.5s 延时，确保系统在振荡过程中阻抗保护不会误动。

　　复压过流保护作为主变外部相间短路的后备保护。负序电压继电器动作电压按躲过正常运行时的不平衡电压整定。过流 I 段保护定值按躲变压器的额定电流整定，可靠系数取 1.2,返回系数取0.85;过流 II 段保护定值按主变低压侧故障时灵敏度 ksen=1.5 整定。

　　主变接地后备保护定值中，零序电压闭锁定值按躲过正常运行时出现的不平衡电压整定，不平衡电压值可实测确定；零序过流 I段定值按丰大方式下糯扎渡电厂 500kV 母线单相接地故障有 1.5倍灵敏度整定，零序过流 I 段一时限与糯扎渡电站 500kV 出线零序定时限配合；零序过流 II 段按总后备段定值整定。零序过流 I、II 段保护出口都跳主变各侧开关。

　　2.3 变压器非电量保护与失灵保护。

　　糯扎渡电站 500kV 变压器非电量保护只投入了瓦斯保护。瓦斯保护装置接线由信号回路和跳闸回路组成。变压器内部发生轻微故障时，继电器触点闭合，发出瞬时“轻瓦斯动作”信号。变压器内部发生严重故障时，油箱内产生大量气体，强烈的油流冲击挡板，继电器触点闭合，发出重瓦斯跳闸脉冲，跳开变压器各侧断路器，并发停机令至监控系统。

　　考虑到变压器高、低压侧系统故障，相邻元件保护拒动或断路器失灵，将依靠变压器后备保护切除故障，由于后备保护动作时间较长，将可能导致变压器损坏，因此需要配备完善的失灵保护。糯扎渡电站 500kV 变压器高压侧均为一个半断路器接线，除变压器高压侧断路器和低压侧系统配置完善的失灵保护外，还需为主变配置联跳其它侧断路器的失灵回路，以彻底将变压器相邻的故障隔离。糯扎渡电站采取将失灵保护跳主变回路接至变压器非电量回路中，如图 2 所示，联跳出口回路取同非电量保护出口跳闸回路。

　　3 结束语。

　　糯扎渡水电站自 2012 年 8 月投产至今，主变保护未发生过一起误动、拒动的不安全事件，主变保护配置完善，组屏合理，定值整定正确，满足主变安全稳定运行的技术需要。

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